Вътре в плана за изграждане на хранилище на Страшния съд за бактерии

Норвежкият архипелаг Шпицберген е дом на ледени пещери, впрегатни кучета и дори полярни мечки, но това, с което може би е най-известен, е Global Seed Vault, огромна банка за семена построен директно в склона на замръзнала планина. Идеята е, че ако светът претърпи някаква опустошителна катастрофа, която унищожи други генни банки, трезорът на Свалбард ще действа като резервно копие и ще позволи на човечеството да засели отново света с важни растителни видове, като основни култури и лечебни билки.

Но семената не са единствената част от естествения свят, за която може да искаме да запазим резервни копия. Наскоро учените започнаха да обмислят ползите от изграждането на подобно хранилище на съдния ден за важни микроби - Ноев ковчег за бактерии, ако желаете.

Когато д-р Мария Глория Домингес-Бело, микробиолог от университета Рутгерс, чу за съхранението на семена, паралелите й изскочиха, каза тя пред Digital Trends. „Беше толкова очевидно и много се заинтересувах от идеята да направя нещо подобно за микробиома“, каза тя.

Вашата микробиота и вие

Микробиотата са всички микроорганизми - включително бактерии, вируси и гъбички - открити в определена среда, като кожата или стомашно-чревния тракт. Микробиомът се отнася до тези микроорганизми и техните гени. Много фактори влияят върху сместа от тези микроби в червата, включително и двете наследствено и околната среда компоненти. Проучване за това как микробиотата влияе върху човешкото здраве все още сравнително нов, но се смята, че играят роля в имунната система, ензимния синтез и храносмилането на сложни въглехидрати.

Някои изследователи изучават начините, по които микробиотата на хората в индустриалните зони се различават от тези в селски или отдалечени райони. Диета, замърсяване, лекарства, канализация и други маркери на градската среда могат да проявят тези промени в микроорганизмите. Докато проучванията показват, че такива разлики съществуват, все още не е напълно ясно дали тези промени водят до увеличаване на хроничните заболявания, като диабет или сърдечни заболявания.

И все пак Домингес-Бело се тревожи, че с развитието на изследванията на микробиотата практикуващите ги може да губят на ценни данни от коренното население с по-традиционен начин на живот и разнообразие микробиота. „Докато разберем по-добре – ако не запазим сега, няма да го имаме“, каза тя.

В случай на спешност

След като е работила както в родната си Венецуела, така и в Пуерто Рико, Домингес-Бело знае от първа ръка опасностите, които политическите вълнения и климатичните заплахи представляват за колекциите от проби. През 2012 г. тя се премества в Нюйоркския университет, където само след месец удари ураганът Санди. Тя и нейният екип трябваше да отидат в лабораторията с фарове, за да спасят пробите. „Живях в собствената си кожа колко уязвими са нашите индивидуални колекции“, каза тя.

След като се свърза с изследователите, участващи в проекта Свалбард, Домингес-Бело започна да събира учени в собствената си област, за да разгледат потенциала за създаване на хранилище за микробиота. В средата на юни т.г. проучване за осъществимост от две независими агенции, EvalueScience и Advocacy, намери предложението за „от голямо значение и потенциал.” Домингес-Бело вижда завършването на проучването като преместване на проекта от гестационния период към новороденото фаза. Следващите стъпки са да се сформират няколко комитета, посветени на популяризиране и филантропия; финализиране на местоположението на трезора, финансирането, техническите въпроси; подобряване на образованието и международните отношения; и други области.

Вече съществуват редица колекции от микроорганизми по целия свят, включително American Gut Project, Asia Microbiota Bank, и Проект за милиони микробиоми на хората. Една важна стъпка ще бъде убеждаването на служителите на такива банки да предадат мостри за резервно съхранение. Друга цел е да се насърчи създаването на повече местни колекции, особено на местни групи.

„Местните колекции са изключително важни, защото местните колекции са живи колекции“, каза Домингес-Бело. Тези проби могат да се използват за изследване и сътрудничество, с допълнителен материал, подготвен за дългосрочно съхранение в трезора. Един ден трезорът може потенциално да побере стотици хиляди проби, но пилотната програма ще започне с няколко хиляди.

Участниците в трезора започнаха да установяват контакти в няколко страни, включително Перу, Боливия и Индонезия. „И начинът, по който планираме да го направим, е чрез образование“, каза Домингес-Бело.

Планът е да си партнираме с университети в различни страни, за да научим местните учени за микробиома, защо са необходими такива колекции и как да събираме и съхраняваме проби. „Това е повече от микробиология“, каза Домингес-Бело. „Това също е антропология и етика.“ Свързвайки се с местни експерти, чуждестранните университети биха потенциално ще им е по-лесно да разберат законите и разрешителните, както и да общуват с местното население групи. Първият 10-дневен курс беше насрочен за Перу, но това беше преди COVID-19.

Местните медицински екипи или антрополози също ще бъдат запознати с уникалните предизвикателства на района, като например дали електричеството е достатъчно надеждно, за да поддържа пробите хладни. Дългосрочното съхранение представлява различни предизвикателства от живите проби. Проучването за осъществимост признава, че има много неща за подготовката на микроорганизмите за такова съхранение, които изследователите не разбират. Някои методи могат да запазят определени организми, докато убиват други.

Два потенциални метода за трезора са криоконсервация с течен азот и лиофилизация или сушене чрез замразяване. Въпреки че течният азот е златният стандарт, Домингес-Бело каза, че лиофилизираните проби няма да изискват електричество, ако се съхраняват на достатъчно студено място. Организаторите на трезора за микробиота обмислят или Швейцария, или Норвегия, или потенциално и двете места. Авторите на проучването за осъществимост предполагат, че лиофилизираните проби биха могли потенциално да се съхраняват в хранилището за семена на Свалбард.

Етични въпроси

За разлика от трезор, пълен със семена, има етични опасения и опасения за поверителност, които идват заедно със събирането и запазването на човешки проби. Законите в двете страни, където се съхраняват и набавят колекции, може да се различават. Например, някои държави - включително Швейцария и Норвегия - са част от протокола от Нагоя, международно споразумение, което се опитва да сподели по справедлив начин ползите от генетичните изследвания. Все още се обсъжда дали пробите от микробиота попадат в обхвата на това споразумение.

Независимо от това, Домингес-Бело вярва, че всяка институция, която се надява да спечели от тези проби от микробиота - например чрез създаване на нов пробиотик — има отговорност към общностите, които са дарили съответния проби. „Има етично задължение към хората, които са били източник на тези бактерии“, каза тя. Например, изследователите могат да помогнат за възстановяването на училища или да осигурят медицинско оборудване въз основа на нуждите на района. „Трябва да направите нещо за доброто, за благополучието на тяхната общност като цяло“, каза тя.

Трезорът също така ще трябва да балансира откритото споделяне на данни, като същевременно поддържа неприкосновеността на личния живот, не само на индивиди, но потенциално на цели общности. Когато населението е достатъчно малко, дори посочването на възрастта на дадено лице може да го направи разпознаваем.

В същото време трезорът е предназначен да насърчава мрежа, насърчавайки сътрудничеството между изследователите. „Мисля, че това е много тясно свързано с обучението не само на нашите студенти – бъдещото поколение учени от САЩ или Франция, или Швейцария, или Швеция, или Норвегия, или или Португалия - но също така и" в страни с минимален достъп до лаборатории и оборудване, каза Домингес-Бело, който добави, че трябва да "разширим научната общност, за да включим тях. Мисля, че микробиомът е перфектната арена за това.“