Bakterite jaoks viimsepäeva varahoidla ehitamise plaani sees

Norra saarestikus Svalbardis elavad jääkoopad, kelgukoerad ja isegi jääkarud, kuid väidetavalt on see kõige tuntum Global Seed Vault. tohutu seemnepank ehitatud otse külmunud mäe küljele. Idee seisneb selles, et kui maailma tabab mingi laastav katastroof, mis pühib minema teised geenipangad, Svalbardi varahoidla toimiks tagavarana ja võimaldaks inimkonnal asustada maailm uuesti oluliste taimeliikidega, nagu põhikultuurid ja ravimtaimed maitsetaimed.

Kuid seemned ei ole ainus osa loodusmaailmast, millest võiksime teha varukoopiaid. Hiljuti on teadlased hakanud kaaluma oluliste mikroobide jaoks sarnase viimsepäeva varahoidla ehitamise eeliseid – kui soovite, siis bakterite jaoks Noa laeva.

Kui Rutgersi ülikooli mikrobioloog dr Maria Gloria Dominguez-Bello seemnete hoidmisest kuulis, tekkisid temas paralleelid, rääkis ta väljaandele Digital Trends. "See oli nii ilmne ja mind hakkas väga huvitama idee teha midagi sellist mikrobioomi jaoks," ütles ta.

Sinu mikrobiota ja sina

Mikrobioota on kõik mikroorganismid – sealhulgas bakterid, viirused ja seened –, mida leidub teatud keskkonnas, näiteks nahas või seedetraktis. Mikrobioom viitab neile mikroorganismidele ja nende geenidele. Nende mikroobide segunemist soolestikus mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas mõlemad pärilik ja keskkonna komponendid. Uurimused selle kohta, kuidas mikrobiota mõjutab inimeste tervist veel suhteliselt uus, kuid arvatakse, et nad mängivad rolli immuunsüsteemis, ensüümide sünteesis ja keeruliste süsivesikute seedimises.

Mõned teadlased uurivad viise, kuidas inimeste mikrobiota tööstuspiirkondades erinevad nendest maapiirkondades või äärealadel. Dieet, reostus, ravimid, kanalisatsioon ja muud linnakeskkonna markerid võivad neid muutusi mikroorganismides avaldada. Kuigi uuringud on seda näidanud sellised erinevused on olemas, pole veel täiesti selge, kas need muutused põhjustavad krooniliste haiguste, nagu diabeet või südamehaigused, sagenemist.

Kuid Dominguez-Bello on mures, et mikrobiota uuringute küpsedes võivad selle praktikud kaotada traditsioonilisema eluviisiga ja mitmekesisemate põlisrahvaste väärtuslike andmete põhjal mikrobiota. "Selleks ajaks, kui me paremini teame – kui me praegu ei säilita, pole meil seda," ütles ta.

Hädaolukorras

Olles töötanud nii oma kodumaal Venezuelas kui ka Puerto Ricos, teab Dominguez-Bello otsekohe ohtusid, mida poliitilised rahutused ja kliimaohud proovikogudele kujutavad. 2012. aastal kolis ta New Yorgi ülikooli, kus juba kuu aja pärast tabas orkaan Sandy. Ta ja ta meeskond pidid proovide päästmiseks laborisse minema esilampidega. "Ma elasin oma nahas, kui haavatavad on meie individuaalsed kollektsioonid," ütles ta.

Pärast Svalbardi projektis osalevate teadlastega ühendust võtmist asus Dominguez-Bello oma valdkonna teadlasi kokku panema, et uurida mikrobiota võlvla loomise potentsiaali. Selle aasta juuni keskel teostatavusuuring kaks sõltumatut agentuuri EvalueScience ja Advocacy leidsid, et ettepanek on „suure tähtsusega ja potentsiaali." Dominguez-Bello näeb uuringu lõpuleviimist projekti üleviimisena rasedusajast vastsündinule faas. Järgmised sammud on mitme teabevahetuse ja heategevusega tegelevate komiteede moodustamine; täpsustada varahoidla asukoht, rahastamine, tehnilised probleemid; parandada haridust ja rahvusvahelisi suhteid; ja muud valdkonnad.

Kogu maailmas on juba olemas mitmeid mikroorganismide kollektsioone, sealhulgas Ameerika sooleprojekt, Aasia mikrobiota pank, ja Miljoni inimeste mikrobioomi projekt. Üheks oluliseks sammuks on selliste pankade korrapidajate veenmine andma proove varusalvestuseks. Teine eesmärk on julgustada rohkemate kohalike kollektsioonide loomist, eriti põlisrahvaste rühmade jaoks.

"Kohalikud kollektsioonid on äärmiselt olulised, sest kohalikud kollektsioonid on elavad kollektsioonid," ütles Dominguez-Bello. Neid proove saab kasutada uurimistööks ja koostööks ning lisamaterjali valmistatakse ette pikaajaliseks hoidmiseks. Ühel päeval võib varahoidlas olla sadu tuhandeid proove, kuid pilootprogramm algaks mõne tuhandega.

Võlvi osalejad on alustanud kontaktide loomist mitmes riigis, sealhulgas Peruus, Boliivias ja Indoneesias. "Ja see, kuidas me kavatseme seda teha, on hariduse kaudu," ütles Dominguez-Bello.

Plaan on teha koostööd erinevate riikide ülikoolidega, et õpetada kohalikele teadlastele mikrobioomi, miks selliseid kogusid vaja on ning proove koguda ja säilitada. "See on midagi enamat kui mikrobioloogia," ütles Dominguez-Bello. "See on ka antropoloogia ja eetika." Kohalike ekspertidega ühenduse loomisel teeksid seda välisülikoolid võib-olla on neil lihtsam seadusi ja lubasid välja mõelda ning põlisrahvastega suhelda rühmad. Esimene 10-päevane kursus oli kavandatud Peruusse, kuid see oli enne COVID-19.

Kohalikud meditsiinimeeskonnad või antropoloogid tunnevad ka piirkonna ainulaadseid väljakutseid, näiteks seda, kas elekter on proovide jahedana hoidmiseks piisavalt usaldusväärne. Pikaajaline säilitamine esitab erinevaid väljakutseid kui elusproovid. Teostatavusuuringus tunnistati, et mikroorganismide ettevalmistamises selliseks ladustamiseks on palju sellist, mida teadlased ei mõista. Mõned meetodid võivad teatud organisme säilitada ja teisi tappa.

Kaks võimalikku meetodit hoiuruumi jaoks on külmsäilitamine vedela lämmastikuga ja lüofiliseerimine ehk külmkuivatamine. Kuigi vedel lämmastik on kullastandard, ütles Dominguez-Bello, et külmkuivatatud proovid ei vajaks elektrit, kui neid hoitakse piisavalt külmas kohas. Mikrobioota varahoidla korraldajad kaaluvad kas Šveitsi või Norrat või potentsiaalselt mõlemat asukohta. Teostatavusuuringu autorid soovitasid külmkuivatatud proove hoida Svalbardi seemnehoidlas.

Eetilised probleemid

Erinevalt seemneid täis varahoidlast on inimproovide kogumisega ja säilitamisega seotud eetilised ja privaatsusprobleemid. Seadused riigis, kus kogusid hoitakse ja hangitakse, võivad erineda. Näiteks mõned riigid, sealhulgas Šveits ja Norra, on osa sellest Nagoya protokoll, rahvusvaheline leping, mis püüab võrdselt jagada geeniuuringutest saadavat kasu. See, kas mikrobiota proovid kuuluvad selle lepingu alla, on endiselt arutluse all.

Sellest hoolimata usub Dominguez-Bello iga institutsioon, kes loodab nendest mikrobiota proovidest kasu saada - näiteks luues uue probiootikumi – vastutab asjakohast annetanud kogukondade ees proovid. "Inimestega, kes olid nende bakterite allikaks, on eetiline kohustus," ütles ta. Näiteks võivad teadlased aidata koole ümber ehitada või pakkuda meditsiiniseadmeid vastavalt piirkonna vajadustele. "Te peate tegema midagi hea, nende kogukonna kui terviku heaolu nimel," ütles ta.

Varahoidla peab tasakaalustama ka andmete avaliku jagamise, säilitades samal ajal mitte ainult üksikisikute, vaid potentsiaalselt tervete kogukondade privaatsuse. Kui populatsioonid on piisavalt väikesed, võib isegi inimese vanuse andmine muuta nad tuvastatavaks.

Samal ajal on varahoidla eesmärk edendada võrgustikku, julgustades teadlaste vahelist koostööd. "Ma arvan, et see on väga tihedalt seotud mitte ainult meie õpilaste – USA või Prantsusmaa või Šveitsi, Rootsi või Norra tulevase põlvkonna teadlaste koolitamisega. Portugal, aga ka" riikides, kus on minimaalne juurdepääs laboritele ja seadmetele," ütles Dominguez-Bello, kes lisas, et peame "laiendama teadusringkondi, et kaasata neid. Ma arvan, et mikrobioom on selleks ideaalne areen.