Unutar plana za izgradnju trezora sudnjeg dana za bakterije

Norveški arhipelag Svalbard dom je ledenih špilja, pasa za sanjke, pa čak i polarnih medvjeda, no ono po čemu je nedvojbeno najpoznatiji jest Globalni trezor sjemena, ogromna banka sjemena ugrađen izravno u stranu smrznute planine. Ideja je da ako svijet pretrpi neku vrstu razorne katastrofe koja izbriše druge banke gena, Svalbardski trezor djelovao bi kao rezerva i omogućio čovječanstvu da ponovno naseli svijet važnim biljnim vrstama, poput osnovnih usjeva i ljekovitih bilje.

Ali sjemenke nisu jedini dio prirodnog svijeta za koji bismo možda željeli imati sigurnosne kopije. Nedavno su znanstvenici počeli razmatrati prednosti izgradnje sličnog trezora sudnjeg dana za važne mikrobe - Noine arke za bakterije, ako želite.

Kada je dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, mikrobiologinja na Sveučilištu Rutgers, čula za skladištenje sjemena, paralele su joj iskočile, rekla je za Digital Trends. "Bilo je tako očito i postala sam jako zainteresirana za ideju da učinim nešto takvo za mikrobiom", rekla je.

Vaša mikrobiota i vi

Mikrobiota su svi mikroorganizmi - uključujući bakterije, viruse i gljivice - koji se nalaze u određenom okolišu, poput kože ili gastrointestinalnog trakta. Mikrobiom se odnosi na te mikroorganizme i njihove gene. Mnogi čimbenici utječu na mješavinu ovih mikroba unutar crijeva, uključujući oboje nasljedni i ekološki komponente. Istraživanja o tome kako mikrobiota utječe na ljudsko zdravlje još uvijek relativno nov, ali se smatra da igraju ulogu u imunološkom sustavu, sintezi enzima i probavi složenih ugljikohidrata.

Neki istraživači proučavaju načine na koje mikrobiota ljudi u industrijskim područjima razlikuju od onih u ruralnim ili udaljenim područjima. Prehrana, onečišćenje, lijekovi, sanitarni uvjeti i drugi biljezi urbanih sredina mogli bi manifestirati ove promjene u mikroorganizmima. Dok su studije to pokazale takve razlike postoje, još nije potpuno jasno da te promjene uzrokuju porast kroničnih stanja, poput dijabetesa ili bolesti srca.

Ipak, Dominguez-Bello se brine da kako istraživanje mikrobiote sazrijeva, oni koji ga prakticiraju mogli bi gubiti na vrijednim podacima o domorodačkom stanovništvu s tradicionalnijim stilom života i raznolikošću mikrobiota. "Dok budemo znali bolje - ako sada ne sačuvamo, nećemo ga imati", rekla je.

U hitnim slučajevima

Budući da je radila u svojoj rodnoj Venezueli i Puerto Ricu, Dominguez-Bello iz prve ruke zna opasnosti koje politički nemiri i klimatske prijetnje predstavljaju za zbirke uzoraka. Godine 2012. preselila se na Sveučilište New York gdje je nakon samo mjesec dana udario uragan Sandy. Ona i njezin tim morali su otići u laboratorij s prednjim svjetlima kako bi spasili uzorke. “Živjela sam, na vlastitoj koži, koliko su naše pojedinačne kolekcije ranjive”, rekla je.

Nakon što je kontaktirala istraživače uključene u projekt Svalbard, Dominguez-Bello je počela okupljati znanstvenike u svom području kako bi istražili potencijal stvaranja trezora mikrobiote. Sredinom lipnja ove godine studiju izvodljivosti iz dviju neovisnih agencija, EvalueScience i Advocacy, smatra da je prijedlog "od velikog značaja i potencijal." Dominguez-Bello vidi završetak studije kao premještanje projekta s gestacijske na novorođenčad faza. Sljedeći koraci su formiranje nekoliko odbora posvećenih promociji i filantropiji; finalizirati lokaciju trezora, financiranje, tehnička pitanja; poboljšati obrazovanje i međunarodne odnose; i drugim područjima.

Već postoji niz kolekcija mikroorganizama diljem svijeta, uključujući Američki projekt crijeva, Asia Microbiota Bank, i Projekt milijunskog mikrobioma ljudi. Jedan veliki korak bit će uvjeravanje upravitelja takvih banaka da predaju uzorke za sigurnosno pohranjivanje. Drugi je cilj potaknuti stvaranje većeg broja lokalnih zbirki, posebice domorodačkih skupina.

“Lokalne zbirke iznimno su važne jer su lokalne zbirke žive zbirke”, rekao je Dominguez-Bello. Ti bi se uzorci mogli koristiti za istraživanje i suradnju, s dodatnim materijalom pripremljenim za dugoročno skladištenje u trezoru. Jednog dana trezor bi potencijalno mogao držati stotine tisuća uzoraka, ali pilot program bi započeo s nekoliko tisuća.

Sudionici trezora počeli su uspostavljati kontakte u nekoliko zemalja, uključujući Peru, Boliviju i Indoneziju. "A način na koji to planiramo učiniti je obrazovanje", rekao je Dominguez-Bello.

Plan je uspostaviti partnerstvo sa sveučilištima u raznim zemljama kako bi lokalne znanstvenike podučili o mikrobiomu, zašto su takve zbirke potrebne i kako prikupiti i sačuvati uzorke. "Ovo je više od mikrobiologije", rekao je Dominguez-Bello. “Ovo je također antropologija i etika.” Povezivanjem s domaćim stručnjacima strana sveučilišta bi potencijalno lakše shvaćati zakone i dozvole, kao i komunicirati s domorocima skupine. Prvi desetodnevni tečaj bio je zakazan za Peru, ali to je bilo prije COVID-19.

Lokalni medicinski timovi ili antropolozi također će biti upoznati s jedinstvenim izazovima područja, poput toga je li električna energija dovoljno pouzdana da održi uzorke hladnima. Dugoročno čuvanje predstavlja drugačije izazove nego živi uzorci. Studija izvedivosti potvrdila je da postoji mnogo toga o pripremi mikroorganizama za takvo skladištenje što istraživači ne razumiju. Neke metode mogu sačuvati određene organizme dok druge ubijaju.

Dvije potencijalne metode za trezor su krioprezervacija s tekućim dušikom i liofilizacija ili sušenje smrzavanjem. Iako je tekući dušik zlatni standard, Dominguez-Bello je rekao da zamrznutim osušenim uzorcima ne bi bila potrebna struja ako bi bili pohranjeni u dovoljno hladnom prostoru. Organizatori trezora mikrobiote razmatraju ili Švicarsku ili Norvešku, ili potencijalno obje lokacije. Autori studije izvedivosti sugeriraju da bi se zamrznuti osušeni uzorci potencijalno mogli čuvati u trezoru sjemena na Svalbardu.

Etički problemi

Za razliku od trezora punog sjemenja, postoje etički problemi i problemi privatnosti koji dolaze zajedno s prikupljanjem i zadržavanjem ljudskih uzoraka. Zakoni u obje zemlje u kojima se zbirke pohranjuju i nabavljaju mogu se razlikovati. Na primjer, neke zemlje — uključujući Švicarsku i Norvešku — dio su Protokol iz Nagoye, međunarodni sporazum koji pokušava ravnopravno podijeliti koristi koje proizlaze iz genetskih istraživanja. Još uvijek se raspravlja o tome jesu li uzorci mikrobiote obuhvaćeni ovim sporazumom.

Bez obzira na to, Dominguez-Bello vjeruje da svaka institucija koja se nada profitirati od ovih uzoraka mikrobiote — na primjer, stvaranjem novog probiotika — ima odgovornost prema zajednicama koje su donirale relevantne uzorci. "Postoji etička obveza prema ljudima koji su bili izvor tih bakterija", rekla je. Na primjer, istraživači mogu pomoći u obnovi škola ili osigurati medicinsku opremu, ovisno o potrebama područja. "Morate učiniti nešto za dobro, za dobrobit njihove zajednice u cjelini", rekla je.

Trezor će također morati uravnotežiti otvoreno dijeljenje podataka uz očuvanje privatnosti, ne samo pojedinaca, već potencijalno cijelih zajednica. Kada je populacija dovoljno mala, čak i navođenje dobi osobe može je učiniti prepoznatljivom.

U isto vrijeme, trezor je namijenjen njegovanju mreže, potičući suradnju među istraživačima. “Mislim da je ovo vrlo usko povezano s obrazovanjem ne samo naših studenata – buduće generacije znanstvenika iz SAD-a ili Francuske ili Švicarske ili Švedske ili Norveške ili ili Portugal — ali također i" u zemljama s minimalnim pristupom laboratorijima i opremi, rekao je Dominguez-Bello, koji je dodao da moramo "proširiti znanstvenu zajednicu kako bismo uključili ih. Mislim da je mikrobiom savršena arena za to.”