Im Plan zum Bau eines Weltuntergangs-Tresors für Bakterien

Der norwegische Archipel Spitzbergen ist die Heimat von Eishöhlen, Schlittenhunden und sogar Eisbären, aber am bekanntesten ist er wohl für den Global Seed Vault, einen riesige Samenbank direkt in die Seite eines gefrorenen Berges gebaut. Die Idee ist, dass, wenn die Welt eine verheerende Katastrophe erleidet, die andere Genbanken auslöscht, Spitzbergens Tresor würde als Backup dienen und es der Menschheit ermöglichen, die Welt mit wichtigen Pflanzenarten wie Grundnahrungsmitteln und Arzneimitteln wieder zu bevölkern Kräuter.

Aber Samen sind nicht der einzige Teil der natürlichen Welt, von dem wir vielleicht Backups anlegen möchten. Vor kurzem haben Wissenschaftler begonnen, über die Vorteile des Baus eines ähnlichen Weltuntergangs-Tresors für wichtige Mikroben nachzudenken – sozusagen eine Arche Noah für Bakterien.

Als Dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, Mikrobiologin an der Rutgers University, von der Samenlagerung hörte, fielen ihr die Parallelen ins Auge, erzählte sie Digital Trends. „Es war so offensichtlich, und die Idee, so etwas für das Mikrobiom zu tun, interessierte mich sehr“, sagte sie.

Ihre Mikrobiota und Sie

Mikrobiota sind alle Mikroorganismen – einschließlich Bakterien, Viren und Pilze –, die in einer bestimmten Umgebung wie der Haut oder dem Magen-Darm-Trakt vorkommen. Das Mikrobiom bezieht sich auf diese Mikroorganismen und ihre Gene. Viele Faktoren beeinflussen die Mischung dieser Mikroben im Darm, darunter auch beide erblich Und Umwelt Komponenten. Forschung darüber, wie Mikrobiota die menschliche Gesundheit beeinflussen noch relativ neuEs wird jedoch angenommen, dass sie eine Rolle im Immunsystem, bei der Enzymsynthese und der Verdauung komplexer Kohlenhydrate spielen.

Einige Forscher untersuchen die Art und Weise, wie sich die Mikrobiota von Menschen in Industriegebieten verändert von denen abweichen in ländlichen oder abgelegenen Gebieten. Ernährung, Umweltverschmutzung, Medikamente, sanitäre Einrichtungen und andere Merkmale städtischer Umgebungen könnten diese Veränderungen in den Mikroorganismen manifestieren. Während Studien das gezeigt haben Solche Unterschiede gibt esEs ist jedoch noch nicht ganz klar, ob diese Veränderungen zu einer Zunahme chronischer Erkrankungen wie Diabetes oder Herzerkrankungen führen.

Dennoch befürchtet Dominguez-Bello, dass die Mikrobiota-Forschung mit zunehmender Reife ihre Praktiker verlieren könnte auf wertvolle Daten von indigenen Bevölkerungsgruppen mit traditionelleren und vielfältigeren Lebensstilen Mikrobiota. „Sobald wir es besser wissen – wenn wir es jetzt nicht bewahren, werden wir es nicht haben“, sagte sie.

Im Notfall

Da sie sowohl in ihrer Heimat Venezuela als auch in Puerto Rico gearbeitet hat, kennt Dominguez-Bello aus erster Hand die Gefahren, die politische Unruhen und Klimabedrohungen für Probensammlungen mit sich bringen. 2012 wechselte sie an die New York University, wo Hurrikan Sandy nach nur einem Monat zuschlug. Sie und ihr Team mussten mit Stirnlampen ins Labor gehen, um die Proben zu bergen. „Ich habe in meiner eigenen Haut gespürt, wie verletzlich unsere einzelnen Kollektionen sind“, sagte sie.

Nachdem Dominguez-Bello die am Svalbard-Projekt beteiligten Forscher kontaktiert hatte, begann sie, Wissenschaftler auf ihrem eigenen Gebiet zusammenzubringen, um das Potenzial der Schaffung eines Mikrobiota-Tresors zu untersuchen. Mitte Juni dieses Jahres eine Machbarkeitsstudie von zwei unabhängigen Agenturen, EvalueScience und Advocacy, befanden, dass der Vorschlag „von hoher Bedeutung und“ sei Potenzial." Für Dominguez-Bello ist der Abschluss der Studie eine Verlagerung des Projekts von der Schwangerschaftsphase auf die Neugeborenenphase Phase. Die nächsten Schritte bestehen darin, mehrere Ausschüsse zu bilden, die sich der Öffentlichkeitsarbeit und Philanthropie widmen. Festlegung des Standorts, der Finanzierung und der technischen Fragen des Tresors; Verbesserung der Bildung und der internationalen Beziehungen; und anderen Bereichen.

Weltweit gibt es bereits eine Reihe von Mikroorganismensammlungen, darunter die Amerikanisches Darmprojekt, Asia Microbiota Bank, und das Million Microbiome of Humans-Projekt. Ein wichtiger Schritt wird darin bestehen, die Verwalter solcher Banken davon zu überzeugen, Proben zur Backup-Aufbewahrung zu übergeben. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Schaffung weiterer lokaler Sammlungen, insbesondere von indigenen Gruppen, zu fördern.

„Die lokalen Sammlungen sind äußerst wichtig, weil die lokalen Sammlungen die Live-Sammlungen sind“, sagte Dominguez-Bello. Diese Proben könnten für Forschung und Zusammenarbeit verwendet werden, wobei zusätzliches Material für die langfristige Lagerung im Tresor vorbereitet werden könnte. Eines Tages könnte der Tresor möglicherweise Hunderttausende Proben enthalten, das Pilotprogramm würde jedoch mit einigen Tausend beginnen.

Die Teilnehmer des Tresors haben begonnen, Kontakte in mehreren Ländern zu knüpfen, darunter Peru, Bolivien und Indonesien. „Und wir planen, dies durch Bildung zu erreichen“, sagte Dominguez-Bello.

Der Plan besteht darin, mit Universitäten in verschiedenen Ländern zusammenzuarbeiten, um lokale Wissenschaftler über das Mikrobiom zu unterrichten, warum solche Sammlungen erforderlich sind und wie man Proben sammelt und konserviert. „Das ist mehr als Mikrobiologie“, sagte Dominguez-Bello. „Das ist auch Anthropologie und Ethik.“ Durch die Verbindung mit lokalen Experten würden ausländische Universitäten dies tun Möglicherweise fällt es ihnen leichter, sich über Gesetze und Genehmigungen zu informieren und mit den Einheimischen zu kommunizieren Gruppen. Der erste 10-tägige Kurs war für Peru geplant, aber das war vor COVID-19.

Lokale medizinische Teams oder Anthropologen sind auch mit den besonderen Herausforderungen einer Region vertraut, etwa ob der Strom zuverlässig genug ist, um Proben kühl zu halten. Die Langzeitkonservierung stellt andere Herausforderungen dar als lebende Proben. In der Machbarkeitsstudie wurde anerkannt, dass es bei der Vorbereitung von Mikroorganismen für eine solche Lagerung viele Dinge gibt, die die Forscher nicht verstehen. Einige Methoden könnten bestimmte Organismen schützen und andere abtöten.

Zwei mögliche Methoden für den Tresor sind die Kryokonservierung mit flüssigem Stickstoff und die Lyophilisierung bzw. Gefriertrocknung. Während flüssiger Stickstoff der Goldstandard ist, sagte Dominguez-Bello, dass gefriergetrocknete Proben keinen Strom benötigen würden, wenn sie an einem ausreichend kalten Ort gelagert würden. Die Organisatoren des Mikrobiota-Tresors erwägen entweder die Schweiz oder Norwegen oder möglicherweise beide Standorte. Die Autoren der Machbarkeitsstudie schlugen vor, dass gefriergetrocknete Proben möglicherweise im Saatgutlager von Svalbard aufbewahrt werden könnten.

Ethische Fragen

Anders als bei einem Tresor voller Samen gibt es beim Sammeln und Aufbewahren menschlicher Proben ethische und datenschutzrechtliche Bedenken. Die Gesetze in den beiden Ländern, in denen Sammlungen gelagert und beschafft werden, können unterschiedlich sein. Einige Länder – darunter die Schweiz und Norwegen – sind beispielsweise Teil davon das Nagoya-Protokoll, ein internationales Abkommen, das versucht, die Vorteile der Genforschung gerecht zu teilen. Ob Mikrobiota-Proben unter diese Vereinbarung fallen, wird noch diskutiert.

Unabhängig davon glaubt Dominguez-Bello, dass jede Institution, die von diesen Mikrobiota-Proben profitieren möchte, … zum Beispiel durch die Schaffung eines neuen Probiotikums – hat eine Verantwortung gegenüber den Gemeinschaften, die relevant gespendet haben Proben. „Es besteht eine ethische Verpflichtung gegenüber den Menschen, die die Quelle dieser Bakterien waren“, sagte sie. Je nach Bedarf könnten Forscher beispielsweise beim Wiederaufbau von Schulen helfen oder medizinische Ausrüstung bereitstellen. „Man muss etwas zum Guten tun, zum Wohlergehen ihrer Gemeinschaft als Ganzes“, sagte sie.

Der Tresor muss auch ein Gleichgewicht zwischen der offenen Weitergabe von Daten und der Wahrung der Privatsphäre schaffen, und zwar nicht nur von Einzelpersonen, sondern möglicherweise auch von ganzen Gemeinschaften. Wenn die Population klein genug ist, kann bereits die Angabe des Alters eine Person identifizierbar machen.

Gleichzeitig soll der Tresor ein Netzwerk fördern und die Zusammenarbeit zwischen Forschern fördern. „Ich denke, das hängt sehr eng mit der Ausbildung nicht nur unserer Studenten zusammen – der zukünftigen Generation von Wissenschaftlern aus den USA, Frankreich, der Schweiz, Schweden, Norwegen oder oder oder Portugal – aber auch“ in Ländern mit minimalem Zugang zu Labors und Ausrüstung, sagte Dominguez-Bello und fügte hinzu, dass wir „die wissenschaftliche Gemeinschaft erweitern müssen, um sie zu integrieren.“ ihnen. Ich denke, dass das Mikrobiom ein perfekter Ort dafür ist.“