Μέσα στο σχέδιο για την κατασκευή ενός θησαυροφυλάκιου για τα βακτήρια

Το νορβηγικό αρχιπέλαγος Svalbard φιλοξενεί σπηλιές πάγου, σκύλους έλκηθρου, ακόμη και πολικές αρκούδες, αλλά αυτό για το οποίο είναι αναμφισβήτητα πιο γνωστό είναι το Global Seed Vault, ένα τεράστια τράπεζα σπόρων χτισμένο κατευθείαν στην πλαγιά ενός παγωμένου βουνού. Η ιδέα είναι ότι εάν ο κόσμος υποστεί κάποιο είδος καταστροφικής καταστροφής που εξαφανίζει άλλες τράπεζες γονιδίων, το θησαυροφυλάκιο του Σβάλμπαρντ θα λειτουργούσε ως εφεδρικό και θα επέτρεπε στην ανθρωπότητα να ξανακατοικήσει τον κόσμο με σημαντικά είδη φυτών, όπως βασικές καλλιέργειες και φαρμακευτικά βότανα.

Αλλά οι σπόροι δεν είναι το μόνο μέρος του φυσικού κόσμου για το οποίο ίσως θέλουμε να κρατήσουμε αντίγραφα ασφαλείας. Πρόσφατα, οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν τα οφέλη από την κατασκευή ενός παρόμοιου θησαυροφυλάκιου για σημαντικά μικρόβια - μια Κιβωτό του Νώε για βακτήρια, αν θέλετε.

Όταν η Δρ Μαρία Γκλόρια Ντομίνγκεζ-Μπέλο, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο Ράτγκερς, άκουσε για την αποθήκευση των σπόρων, οι παραλληλισμοί της ξεπήδησαν, είπε στο Digital Trends. «Ήταν τόσο προφανές και με ενδιέφερε πολύ η ιδέα να κάνω κάτι τέτοιο για το μικροβίωμα», είπε.

Η μικροβίωσή σας και εσείς

Η μικροχλωρίδα είναι όλοι οι μικροοργανισμοί - συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, των ιών και των μυκήτων - που βρίσκονται σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον, όπως το δέρμα ή η γαστρεντερική οδός. Το μικροβίωμα αναφέρεται σε αυτούς τους μικροοργανισμούς και τα γονίδιά τους. Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν το μείγμα αυτών των μικροβίων μέσα στο έντερο, συμπεριλαμβανομένων και των δύο κληρονομικός και περιβαλλοντικά συστατικά. Έρευνα σχετικά με το πώς η μικροχλωρίδα επηρεάζει την ανθρώπινη υγεία ακόμα σχετικά νέο, αλλά πιστεύεται ότι παίζουν ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα, στη σύνθεση ενζύμων και στην πέψη σύνθετων υδατανθράκων.

Ορισμένοι ερευνητές μελετούν τους τρόπους με τους οποίους η μικροχλωρίδα των ανθρώπων σε βιομηχανικές περιοχές διαφέρουν από αυτά σε αγροτικές ή απομακρυσμένες περιοχές. Η διατροφή, η ρύπανση, η φαρμακευτική αγωγή, η υγιεινή και άλλοι δείκτες του αστικού περιβάλλοντος θα μπορούσαν να εκδηλώσουν αυτές τις αλλαγές στους μικροοργανισμούς. Ενώ μελέτες έχουν δείξει ότι υπάρχουν τέτοιες διαφορές, δεν είναι ακόμη πλήρως σαφές ότι αυτές οι αλλαγές προκαλούν αυξήσεις σε χρόνιες παθήσεις, όπως ο διαβήτης ή οι καρδιακές παθήσεις.

Ωστόσο, ο Dominguez-Bello ανησυχεί ότι καθώς η έρευνα για τη μικροβιακή χλωρίδα ωριμάζει, οι επαγγελματίες της μπορεί να χάνουν σε πολύτιμα δεδομένα από αυτόχθονες πληθυσμούς με πιο παραδοσιακό τρόπο ζωής και διαφορετικούς μικροχλωρίδα. «Μέχρι να ξέρουμε καλύτερα – αν δεν το διατηρήσουμε τώρα, δεν θα το έχουμε», είπε.

Σε περίπτωση ανάγκης

Έχοντας εργαστεί τόσο στη Βενεζουέλα όσο και στο Πουέρτο Ρίκο, η Dominguez-Bello γνωρίζει από πρώτο χέρι τους κινδύνους που ενέχουν οι πολιτικές αναταραχές και οι κλιματικές απειλές στις συλλογές δειγμάτων. Το 2012, μετακόμισε στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, όπου, μετά από μόλις ένα μήνα, χτύπησε ο τυφώνας Sandy. Αυτή και η ομάδα της έπρεπε να πάνε στο εργαστήριο με προβολείς για να σώσουν τα δείγματα. «Έζησα, στο πετσί μου, πόσο ευάλωτες είναι οι μεμονωμένες συλλογές μας», είπε.

Αφού ήρθε σε επαφή με τους ερευνητές που συμμετείχαν στο έργο Svalbard, η Dominguez-Bello άρχισε να συγκεντρώνει επιστήμονες στο δικό της πεδίο για να εξετάσουν τις δυνατότητες δημιουργίας ενός θησαυρού μικροβίων. Στα μέσα Ιουνίου του τρέχοντος έτους, μελέτη σκοπιμότητας από δύο ανεξάρτητους φορείς, την EvalueScience και την Advocacy, διαπίστωσαν ότι η πρόταση είναι «υψηλής σημασίας και δυνητικός." Ο Dominguez-Bello βλέπει την ολοκλήρωση της μελέτης ως μετακίνηση του έργου από την κύηση στο νεογέννητο φάση. Τα επόμενα βήματα είναι να σχηματιστούν πολλές επιτροπές αφιερωμένες στην προσέγγιση και τη φιλανθρωπία. οριστικοποίηση της θέσης του θησαυροφυλάκιου, της χρηματοδότησης, των τεχνικών ζητημάτων. βελτίωση της εκπαίδευσης και των διεθνών σχέσεων· και άλλες περιοχές.

Υπάρχει ήδη μια σειρά από συλλογές μικροοργανισμών σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων των American Gut Project, Asia Microbiota Bank, και το Έργο Million Microbiome of Humans. Ένα σημαντικό βήμα θα είναι να πειστούν οι διαχειριστές τέτοιων τραπεζών να παραδώσουν δείγματα για εφεδρική αποθήκευση. Ένας άλλος στόχος είναι να ενθαρρυνθεί η δημιουργία περισσότερων τοπικών συλλογών, ιδιαίτερα ομάδων ιθαγενών.

«Οι τοπικές συλλογές είναι εξαιρετικά σημαντικές γιατί οι τοπικές συλλογές είναι οι ζωντανές συλλογές», είπε ο Dominguez-Bello. Αυτά τα δείγματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για έρευνα και συνεργασία, με επιπλέον υλικό προετοιμασμένο για μακροχρόνια αποθήκευση στο θησαυροφυλάκιο. Μια μέρα, το θησαυροφυλάκιο θα μπορούσε ενδεχομένως να χωρέσει εκατοντάδες χιλιάδες δείγματα, αλλά το πιλοτικό πρόγραμμα θα ξεκινούσε με μερικές χιλιάδες.

Οι συμμετέχοντες στο θησαυροφυλάκιο έχουν αρχίσει να κάνουν επαφές σε πολλές χώρες, όπως το Περού, η Βολιβία και η Ινδονησία. «Και ο τρόπος που σχεδιάζουμε να το κάνουμε είναι μέσω της εκπαίδευσης», είπε ο Dominguez-Bello.

Το σχέδιο είναι να συνεργαστεί με πανεπιστήμια σε διάφορες χώρες για να διδάξει τοπικούς επιστήμονες σχετικά με το μικροβίωμα, γιατί χρειάζονται τέτοιες συλλογές και πώς να συλλέγουν και να διατηρούν δείγματα. «Αυτό είναι κάτι περισσότερο από μικροβιολογία», είπε ο Dominguez-Bello. «Αυτό είναι επίσης ανθρωπολογία και ηθική». Με τη σύνδεση με τοπικούς ειδικούς, ξένα πανεπιστήμια θα το έκαναν δυνητικά θα είναι πιο εύκολο να ανακαλύψουν νόμους και άδειες, καθώς και να επικοινωνήσουν με αυτόχθονες ομάδες. Το πρώτο μάθημα 10 ημερών ήταν προγραμματισμένο για το Περού, αλλά αυτό ήταν πριν από τον COVID-19.

Οι τοπικές ιατρικές ομάδες ή οι ανθρωπολόγοι θα είναι επίσης εξοικειωμένοι με τις μοναδικές προκλήσεις μιας περιοχής, όπως το εάν η ηλεκτρική ενέργεια είναι αρκετά αξιόπιστη ώστε να διατηρεί τα δείγματα δροσερά. Η μακροχρόνια συντήρηση παρουσιάζει διαφορετικές προκλήσεις από τα ζωντανά δείγματα. Η μελέτη σκοπιμότητας αναγνώρισε ότι υπάρχουν πολλά σχετικά με την προετοιμασία μικροοργανισμών για τέτοια αποθήκευση που οι ερευνητές δεν καταλαβαίνουν. Ορισμένες μέθοδοι θα μπορούσαν να διατηρήσουν ορισμένους οργανισμούς ενώ θα σκοτώσουν άλλους.

Δύο πιθανές μέθοδοι για το θησαυροφυλάκιο είναι η κρυοσυντήρηση, με υγρό άζωτο, και η λυοφιλοποίηση ή λυοφιλοποίηση. Ενώ το υγρό άζωτο είναι το πρότυπο χρυσού, ο Dominguez-Bello είπε ότι τα λυοφιλοποιημένα δείγματα δεν θα απαιτούσαν ηλεκτρική ενέργεια, εάν ήταν αποθηκευμένα σε αρκετά κρύο χώρο. Οι διοργανωτές του μικροβιώματος εξετάζουν είτε την Ελβετία είτε τη Νορβηγία ή ενδεχομένως και τις δύο τοποθεσίες. Οι συντάκτες της μελέτης σκοπιμότητας πρότειναν ότι τα λυοφιλοποιημένα δείγματα θα μπορούσαν ενδεχομένως να διατηρηθούν στο θησαυροφυλάκιο σπόρων Svalbard.

Ηθικά ζητήματα

Σε αντίθεση με ένα θησαυροφυλάκιο γεμάτο με σπόρους, υπάρχουν ζητήματα ηθικής και ιδιωτικότητας που συνοδεύονται από τη συλλογή και τη διατήρηση ανθρώπινων δειγμάτων. Οι νόμοι και στις δύο χώρες όπου αποθηκεύονται και προμηθεύονται συλλογές ενδέχεται να διαφέρουν. Για παράδειγμα, ορισμένες χώρες - συμπεριλαμβανομένης της Ελβετίας και της Νορβηγίας - αποτελούν μέρος το πρωτόκολλο της Ναγκόγια, μια διεθνής συμφωνία που επιχειρεί να μοιραστεί δίκαια τα οφέλη που προέρχονται από τη γενετική έρευνα. Το εάν τα δείγματα μικροβίων εμπίπτουν σε αυτήν τη συμφωνία είναι ακόμα υπό συζήτηση.

Ανεξάρτητα από αυτό, ο Dominguez-Bello πιστεύει ότι κάθε ίδρυμα που ελπίζει να επωφεληθεί από αυτά τα δείγματα μικροβίων — για παράδειγμα, δημιουργώντας ένα νέο προβιοτικό — έχει ευθύνη απέναντι στις κοινότητες που δώρησαν σχετικές δείγματα. «Υπάρχει μια ηθική υποχρέωση με τους ανθρώπους που ήταν η πηγή αυτών των βακτηρίων», είπε. Για παράδειγμα, οι ερευνητές μπορεί να βοηθήσουν στην ανοικοδόμηση σχολείων ή να παρέχουν ιατρικό εξοπλισμό, με βάση τις ανάγκες μιας περιοχής. «Πρέπει να κάνετε κάτι για το καλό, για την ευημερία της κοινότητάς τους στο σύνολό της», είπε.

Το θησαυροφυλάκιο θα πρέπει επίσης να εξισορροπεί την ανοιχτή κοινή χρήση δεδομένων, διατηρώντας παράλληλα το απόρρητο, όχι μόνο των ατόμων αλλά ενδεχομένως ολόκληρων κοινοτήτων. Όταν οι πληθυσμοί είναι αρκετά μικροί, ακόμη και η ηλικία ενός ατόμου μπορεί να τα κάνει αναγνωρίσιμα.

Ταυτόχρονα, το θησαυροφυλάκιο έχει σκοπό να ενθαρρύνει ένα δίκτυο, ενθαρρύνοντας τη συνεργασία μεταξύ των ερευνητών. «Νομίζω ότι αυτό είναι πολύ στενά συνδεδεμένο με την εκπαίδευση όχι μόνο των μαθητών μας — της μελλοντικής γενιάς επιστημόνων των ΗΠΑ ή της Γαλλίας ή της Ελβετίας ή της Σουηδίας ή της Νορβηγίας ή ή Πορτογαλία — αλλά και» σε χώρες με ελάχιστη πρόσβαση σε εργαστήρια και εξοπλισμό, είπε ο Dominguez-Bello, ο οποίος πρόσθεσε ότι πρέπει «να επεκτείνουμε την επιστημονική κοινότητα για να ενσωματώσουμε τους. Νομίζω ότι το μικροβίωμα είναι η τέλεια αρένα για να γίνει αυτό».