Suunnitelman sisällä rakentaa Tuomiopäivän holvi bakteereille

Norjan saariston Huippuvuorilla on jääluolia, rekikoiria ja jopa jääkarhuja, mutta se on luultavasti tunnetuin Global Seed Vault. valtava siemenpankki rakennettu suoraan jäätyneen vuoren kylkeen. Ajatuksena on, että jos maailma joutuu jonkinlaiseen tuhoisaan katastrofiin, joka pyyhkii pois muut geenipankit, Huippuvuoren holvin toimisi varavarana ja antaisi ihmiskunnalle mahdollisuuden asuttaa maailma uudelleen tärkeillä kasvilajeilla, kuten peruskasveilla ja lääkekasveilla yrttejä.

Mutta siemenet eivät ole ainoa osa luonnosta, josta saatamme haluta pitää varmuuskopiot. Viime aikoina tiedemiehet ovat alkaneet pohtia samanlaisen tuomiopäiväholvin rakentamisen etuja tärkeille mikrobeille – jos haluatte, Nooan arkin bakteereille.

Kun tohtori Maria Gloria Dominguez-Bello, Rutgersin yliopiston mikrobiologi, kuuli siementen varastoinnista, yhtäläisyydet hyppäsivät häneen, hän kertoi Digital Trendsille. "Se oli niin ilmeistä, ja kiinnostuin suuresti ajatuksesta tehdä jotain sellaista mikrobiomille", hän sanoi.

Mikrobiotasi ja sinä

Mikrobiotat ovat kaikki mikro-organismit - mukaan lukien bakteerit, virukset ja sienet - joita esiintyy tietyssä ympäristössä, kuten ihossa tai ruoansulatuskanavassa. Mikrobiomilla tarkoitetaan näitä mikro-organismeja ja niiden geenejä. Monet tekijät vaikuttavat näiden mikrobien sekoittumiseen suolistossa, mukaan lukien molemmat perinnöllinen ja ympäristön kannalta komponentit. Tutkimus siitä, miten mikrobiota vaikuttaa ihmisten terveyteen vielä suhteellisen uusi, mutta niillä uskotaan olevan rooli immuunijärjestelmässä, entsyymisynteesissä ja monimutkaisten hiilihydraattien sulatuksessa.

Jotkut tutkijat tutkivat tapoja, joilla ihmisten mikrobiota teollisuusalueilla eroavat niistä maaseudulla tai syrjäisillä alueilla. Ruokavalio, saastuminen, lääkitys, sanitaatio ja muut kaupunkiympäristön merkkiaineet voivat ilmentää näitä muutoksia mikro-organismeissa. Vaikka tutkimukset ovat osoittaneet sen tällaisia ​​eroja on olemassa, ei ole vielä täysin selvää, aiheuttavatko nämä muutokset kroonisten sairauksien, kuten diabeteksen tai sydänsairauksien, lisääntymistä.

Silti Dominguez-Bello on huolissaan siitä, että mikrobiotatutkimuksen kypsyessä sen harjoittajat saattavat menettää arvokasta tietoa alkuperäiskansoista, joilla on perinteisempi ja monipuolisempi elämäntapa mikrobiota. "Kun tiedämme paremmin – jos emme säilytä nyt, meillä ei ole sitä", hän sanoi.

Hätätilanteessa

Sekä kotimaassaan Venezuelassa että Puerto Ricossa työskennellyt Dominguez-Bello tietää omakohtaisesti vaaroista, joita poliittiset levottomuudet ja ilmastouhat aiheuttavat näytekokoelmille. Vuonna 2012 hän muutti New Yorkin yliopistoon, jossa hurrikaani Sandy iski vain kuukauden kuluttua. Hänen ja hänen tiiminsä piti mennä laboratorioon otsalamppujen kanssa pelastaakseen näytteet. "Elin omassa ihossani kuinka haavoittuvia yksittäiset kokoelmamme ovat", hän sanoi.

Otettuaan yhteyttä Svalbard-projektiin osallistuviin tutkijoihin Dominguez-Bello aloitti oman alansa tutkijoiden kokoamisen tarkastelemaan mikrobiotaholvin luomismahdollisuuksia. Tämän vuoden kesäkuun puolivälissä toteutettavuustutkimus kaksi riippumatonta virastoa, EvalueScience ja Advocacy, pitivät ehdotusta "suuren merkityksen ja potentiaalia.” Dominguez-Bello näkee tutkimuksen valmistumisen siirtävän projektin gestaatiosta vastasyntyneeseen vaihe. Seuraavat vaiheet ovat useiden valiokuntien muodostaminen, jotka ovat omistautuneet tiedottamiseen ja hyväntekeväisyyteen; viimeistellä holvin sijainti, rahoitus ja tekniset asiat; parantaa koulutusta ja kansainvälisiä suhteita; ja muilla aloilla.

Eri puolilla maailmaa on jo olemassa useita mikro-organismikokoelmia, mukaan lukien American Gut Project, Asia Microbiota Bank, ja Million Microbiome of Humans -projekti. Yksi tärkeä askel on saada tällaisten pankkien hoitajat luovuttamaan näytteitä varmuuskopioita varten. Toinen tavoite on kannustaa luomaan lisää paikallisia kokoelmia, erityisesti alkuperäiskansojen ryhmiä.

"Paikalliset kokoelmat ovat erittäin tärkeitä, koska paikalliset kokoelmat ovat eläviä kokoelmia", Dominguez-Bello sanoi. Näitä näytteitä voitaisiin käyttää tutkimukseen ja yhteistyöhön, ja lisämateriaalia voidaan valmistaa pitkäaikaista varastointia varten holvissa. Eräänä päivänä holviin voisi mahdollisesti mahtua satoja tuhansia näytteitä, mutta pilottiohjelma alkaisi muutamalla tuhannella.

Holvin osallistujat ovat aloittaneet kontaktien solmimisen useissa maissa, mukaan lukien Perussa, Boliviassa ja Indonesiassa. "Ja tapa, jolla aiomme tehdä sen, on koulutus", sanoi Dominguez-Bello.

Suunnitelmana on tehdä yhteistyötä eri maiden yliopistojen kanssa opettaakseen paikallisille tutkijoille mikrobiomista, miksi tällaisia ​​kokoelmia tarvitaan ja miten näytteitä kerätään ja säilytetään. "Tämä on enemmän kuin mikrobiologiaa", Dominguez-Bello sanoi. "Tämä on myös antropologiaa ja etiikkaa." Ulkomaiset yliopistot tekisivät yhteyden paikallisiin asiantuntijoihin heidän on mahdollisesti helpompi selvittää lakeja ja lupia sekä kommunikoida alkuperäiskansojen kanssa ryhmiä. Ensimmäinen 10 päivän kurssi oli suunniteltu Peruun, mutta se oli ennen COVID-19:ää.

Paikalliset lääkintäryhmät tai antropologit tuntevat myös alueen ainutlaatuiset haasteet, kuten sen, onko sähkö riittävän luotettavaa pitämään näytteet viileinä. Pitkäaikaissäilytys asettaa erilaisia ​​haasteita kuin elävät näytteet. Toteutettavuustutkimuksessa tunnustettiin, että mikro-organismien valmistelemisessa varastointiin on paljon sellaista, mitä tutkijat eivät ymmärrä. Jotkut menetelmät voivat säilyttää tietyt organismit samalla kun ne tappavat toiset.

Kaksi mahdollista menetelmää holviin ovat kylmäsäilytys nestemäisellä typellä ja lyofilisointi tai pakastekuivaus. Vaikka nestemäinen typpi on kultastandardi, Dominguez-Bello sanoi, että pakastekuivatut näytteet eivät vaadi sähköä, jos niitä säilytetään riittävän kylmässä paikassa. Mikrobiotaholvin järjestäjät harkitsevat joko Sveitsiä tai Norjaa tai mahdollisesti molempia paikkoja. Toteutettavuustutkimuksen kirjoittajat ehdottivat, että kylmäkuivattuja näytteitä voitaisiin mahdollisesti säilyttää Huippuvuorten siemenholvissa.

Eettiset ongelmat

Toisin kuin siemeniä täynnä oleva holvi, ihmisnäytteiden keräämiseen ja säilyttämiseen liittyy eettisiä ja yksityisyyttä koskevia huolenaiheita. Sekä maiden, joissa kokoelmia säilytetään ja hankitaan, lait voivat vaihdella. Esimerkiksi jotkin maat - mukaan lukien Sveitsi ja Norja - ovat osa Nagoyan pöytäkirja, kansainvälinen sopimus, joka yrittää jakaa tasapuolisesti geenitutkimuksen hyödyt. Siitä, kuuluvatko mikrobiotanäytteet tämän sopimuksen piiriin, keskustellaan edelleen.

Siitä huolimatta Dominguez-Bello uskoo, että kaikki laitokset, jotka haluavat hyötyä näistä mikrobiotanäytteistä - esimerkiksi luomalla uuden probiootin – on vastuussa asiaankuuluvia lahjoittaneille yhteisöille näytteet. "Siellä on eettinen velvollisuus niitä ihmisiä kohtaan, jotka olivat näiden bakteerien lähde", hän sanoi. Tutkijat voivat esimerkiksi auttaa koulujen uudelleenrakentamisessa tai tarjota lääketieteellisiä laitteita alueen tarpeiden mukaan. "Sinun täytyy tehdä jotain hyvän, koko yhteisönsä hyvinvoinnin puolesta", hän sanoi.

Holvin on myös tasapainotettava avoin tietojen jakaminen ja samalla säilytettävä yksityisyys, ei vain yksilöiden vaan mahdollisesti kokonaisten yhteisöjen osalta. Kun populaatiot ovat tarpeeksi pieniä, jopa henkilön iän ilmoittaminen voi tehdä niistä tunnistettavissa.

Samalla holvin on tarkoitus edistää verkostoitumista ja kannustaa tutkijoiden välistä yhteistyötä. "Luulen, että tämä liittyy läheisesti paitsi opiskelijoidemme kouluttamiseen - Yhdysvaltain tai Ranskan tai Sveitsin tai Ruotsin tai Norjan tulevan sukupolven tiedemiesten koulutukseen. Portugali – mutta myös" maissa, joissa on vain vähän laboratorioita ja laitteita", Dominguez-Bello sanoi, joka lisäsi, että meidän on "laajennettava tiedeyhteisöä niitä. Mielestäni mikrobiomi on täydellinen areena tähän."