Uvnitř plánu na vybudování trezoru soudného dne pro bakterie

Norské souostroví Svalbard je domovem ledových jeskyní, saňových psů a dokonce i ledních medvědů, ale to, čím je pravděpodobně nejznámější, je Global Seed Vault, tzv. obrovská banka semen zabudované přímo do svahu zamrzlé hory. Myšlenka je taková, že pokud svět utrpí nějakou zničující katastrofu, která vymaže další genové banky, Svalbardův trezor by fungoval jako záloha a umožnil by lidstvu znovu osídlit svět důležitými rostlinnými druhy, jako jsou základní plodiny a léčivé rostliny. bylinky.

Semena však nejsou jedinou součástí přírodního světa, kterou bychom si mohli chtít zálohovat. Nedávno vědci začali zvažovat výhody vybudování podobného trezoru pro důležité mikroby – Noemovy archy pro bakterie, chcete-li.

Když se doktorka Maria Gloria Dominguez-Bello, mikrobioložka z Rutgers University, doslechla o skladování semen, naskočily jí paralely, řekla Digital Trends. "Bylo to tak zřejmé a velmi mě zaujala myšlenka udělat něco takového pro mikrobiom," řekla.

Vaše mikrobiota a vy

Mikrobiota jsou všechny mikroorganismy – včetně bakterií, virů a hub – nacházející se v konkrétním prostředí, jako je kůže nebo gastrointestinální trakt. Mikrobiom označuje tyto mikroorganismy a jejich geny. Směs těchto mikrobů ve střevě ovlivňuje mnoho faktorů, včetně obou dědičný a životního prostředí komponenty. Výzkum o tom, jak mikrobiota ovlivňuje lidské zdraví, je stále relativně novéPředpokládá se však, že hrají roli v imunitním systému, syntéze enzymů a trávení komplexních sacharidů.

Někteří vědci studují způsoby, jakými se mikrobiota lidí v průmyslových oblastech se od těch liší ve venkovských nebo odlehlých oblastech. Strava, znečištění, léky, hygiena a další ukazatele městského prostředí by mohly tyto změny v mikroorganismech projevit. Zatímco studie to ukázaly takové rozdíly existují, zatím není zcela jasné, že tyto změny vedou k nárůstu chronických stavů, jako je cukrovka nebo srdeční onemocnění.

Dominguez-Bello se však obává, že jak výzkum mikrobioty dozrává, jeho praktici mohou prohrávat získat cenné údaje od původních obyvatel s tradičnějším a rozmanitějším životním stylem mikrobiota. "Až to budeme vědět lépe - pokud nezachujeme teď, nebudeme to mít," řekla.

V případě nouze

Dominguez-Bello, která pracovala ve své rodné Venezuele a Portoriku, zná z první ruky nebezpečí, která pro sbírky vzorků představují politické nepokoje a klimatické hrozby. V roce 2012 se přestěhovala na New York University, kde už po měsíci zasáhl hurikán Sandy. Ona a její tým museli jít do laboratoře s čelovkami, aby zachránili vzorky. „Žila jsem na své vlastní kůži, jak zranitelné jsou naše jednotlivé sbírky,“ řekla.

Po kontaktování výzkumníků zapojených do projektu Svalbard začala Dominguez-Bello shromažďovat vědce ve svém vlastním oboru, aby se podívali na potenciál vytvoření trezoru mikrobioty. V polovině června letošního roku studie proveditelnosti ze dvou nezávislých agentur, EvalueScience a Advocacy, shledali návrh jako „velmi významný a potenciál." Dominguez-Bello vidí dokončení studie jako přesun projektu z gestačního na novorozence fáze. Dalším krokem je vytvoření několika komisí věnujících se dosahu a filantropii; dokončit umístění trezoru, financování, technické problémy; zlepšit vzdělávání a mezinárodní vztahy; a další oblasti.

Po celém světě již existuje řada sbírek mikroorganismů, včetně Americký projekt střev, Asia Microbiota Banka Projekt Milion mikrobiomu lidí. Jedním z hlavních kroků bude přesvědčit správce těchto bank, aby předali vzorky pro záložní úložiště. Dalším cílem je podpořit vytváření více místních sbírek, zejména domorodých skupin.

"Místní sbírky jsou nesmírně důležité, protože místní sbírky jsou živé sbírky," řekl Dominguez-Bello. Tyto vzorky by mohly být použity pro výzkum a spolupráci, přičemž další materiál byl připraven pro dlouhodobé uložení v trezoru. Jednoho dne by v trezoru mohly být potenciálně stovky tisíc vzorků, ale pilotní program by začal s několika tisíci.

Účastníci trezoru začali navazovat kontakty v několika zemích, včetně Peru, Bolívie a Indonésie. "A způsob, jakým to plánujeme udělat, je prostřednictvím vzdělávání," řekl Dominguez-Bello.

Plánem je navázat partnerství s univerzitami v různých zemích a naučit místní vědce o mikrobiomu, proč jsou takové sbírky potřebné a jak sbírat a uchovávat vzorky. "To je víc než jen mikrobiologie," řekl Dominguez-Bello. "To je také antropologie a etika." Spojením s místními odborníky by zahraniční univerzity mohou mít snazší čas zjišťovat zákony a povolení a také komunikovat s domorodými obyvateli skupiny. První 10denní kurz byl naplánován pro Peru, ale to bylo před COVID-19.

Místní lékařské týmy nebo antropologové budou také obeznámeni s jedinečnými problémy oblasti, jako je to, zda je elektřina dostatečně spolehlivá, aby vzorky zůstaly chladné. Dlouhodobé uchovávání představuje jiné výzvy než živé vzorky. Studie proveditelnosti potvrdila, že o přípravě mikroorganismů na takové skladování existuje mnoho, čemu výzkumníci nerozumí. Některé metody mohou zachovat určité organismy, zatímco jiné zabíjejí.

Dvě potenciální metody pro trezor jsou kryokonzervace s kapalným dusíkem a lyofilizace nebo lyofilizace. Zatímco tekutý dusík je zlatým standardem, Dominguez-Bello řekl, že lyofilizované vzorky by nevyžadovaly elektřinu, pokud by byly skladovány v dostatečně chladném prostoru. Organizátoři trezoru mikrobioty zvažují buď Švýcarsko, nebo Norsko, případně obě místa. Autoři studie proveditelnosti navrhli, aby lyofilizované vzorky mohly být potenciálně uchovávány v trezoru semen Svalbard.

Etické problémy

Na rozdíl od trezoru plného semen se shromažďování a uchovávání lidských vzorků objevují etické obavy a obavy o soukromí. Zákony v obou zemích, kde jsou sbírky uloženy a pořizovány, se mohou lišit. Například některé země – včetně Švýcarska a Norska – jsou součástí Nagojský protokol, mezinárodní dohoda, která se pokouší spravedlivě sdílet výhody plynoucí z genetického výzkumu. Zda vzorky mikrobioty spadají pod tuto dohodu, je stále předmětem diskuse.

Bez ohledu na to Dominguez-Bello věří každé instituci, která doufá, že bude profitovat z těchto vzorků mikrobioty – například vytvořením nového probiotika – má odpovědnost vůči komunitám, které darovaly relevantní Vzorky. "Existuje etický závazek vůči lidem, kteří byli zdrojem těchto bakterií," řekla. Výzkumníci mohou například pomoci přebudovat školy nebo poskytnout lékařské vybavení na základě potřeb dané oblasti. "Musíte udělat něco pro dobro, pro blaho jejich komunity jako celku," řekla.

Trezor bude také muset vyvážit otevřené sdílení dat a zároveň zachovat soukromí nejen jednotlivců, ale potenciálně celých komunit. Když je populace dostatečně malá, může být identifikovatelná i uvedením věku osoby.

Vault má zároveň podporovat síť a podporovat spolupráci mezi výzkumníky. „Myslím, že to velmi úzce souvisí se vzděláváním nejen našich studentů – budoucí generace vědců z USA nebo Francie nebo Švýcarska nebo Švédska nebo Norska nebo popř. Portugalsko — ale také“ v zemích s minimálním přístupem k laboratořím a vybavení, řekl Dominguez-Bello, který dodal, že musíme „rozšířit vědeckou komunitu, aby začlenila jim. Myslím, že mikrobiom je k tomu ideální místo.“