Di Dalam Rencana Membangun Gudang Kiamat bagi Bakteri

Kepulauan Norweigian, Svalbard, adalah rumah bagi gua es, kereta luncur anjing, dan bahkan beruang kutub, namun yang paling dikenal di wilayah ini adalah Global Seed Vault, sebuah bank benih yang sangat besar dibangun tepat di sisi gunung beku. Idenya adalah jika dunia mengalami bencana dahsyat yang memusnahkan bank gen lain, maka gudang penyimpanan Svalbard akan hancur. akan bertindak sebagai cadangan dan memungkinkan umat manusia mengisi kembali dunia dengan spesies tanaman penting, seperti tanaman pokok dan obat-obatan Rempah.

Namun benih bukanlah satu-satunya bagian dari alam yang perlu kita simpan cadangannya. Baru-baru ini, para ilmuwan mulai mempertimbangkan manfaat membangun gudang kiamat serupa bagi mikroba penting – seperti Bahtera Nuh bagi bakteri, jika Anda mau.

Ketika Dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, ahli mikrobiologi di Universitas Rutgers, mendengar tentang penyimpanan benih, hal yang sama langsung terlintas di benaknya, katanya kepada Digital Trends. “Itu sangat jelas, dan saya menjadi sangat tertarik dengan gagasan melakukan hal seperti itu untuk mikrobioma,” katanya.

Mikrobiota Anda dan Anda

Mikrobiota adalah semua mikroorganisme – termasuk bakteri, virus, dan jamur – yang ditemukan di lingkungan tertentu, seperti kulit atau saluran pencernaan. Mikrobioma mengacu pada mikroorganisme tersebut dan gennya. Banyak faktor yang mempengaruhi campuran mikroba ini di dalam usus, termasuk keduanya turun temurun Dan lingkungan komponen. Penelitian tentang bagaimana mikrobiota mempengaruhi kesehatan manusia masih relatif baru, tetapi mereka dianggap berperan dalam sistem kekebalan tubuh, sintesis enzim, dan pencernaan karbohidrat kompleks.

Beberapa peneliti sedang mempelajari cara kerja mikrobiota manusia di kawasan industri berbeda dari itu di daerah pedesaan atau terpencil. Pola makan, polusi, pengobatan, sanitasi, dan penanda lingkungan perkotaan lainnya dapat menyebabkan perubahan pada mikroorganisme ini. Meskipun penelitian telah menunjukkan hal itu perbedaan seperti itu ada, belum sepenuhnya jelas apakah perubahan ini mendorong peningkatan kondisi kronis, seperti diabetes atau penyakit jantung.

Namun Dominguez-Bello khawatir bahwa seiring dengan semakin matangnya penelitian mikrobiota, para praktisinya mungkin akan mengalami kerugian mendapatkan data berharga dari penduduk asli dengan gaya hidup yang lebih tradisional dan beragam mikrobiota. “Pada saat kita sudah tahu lebih baik – jika kita tidak melestarikannya sekarang, kita tidak akan memilikinya,” katanya.

Dalam keadaan darurat

Setelah bekerja di negara asalnya, Venezuela dan Puerto Riko, Dominguez-Bello mengetahui secara langsung bahaya yang ditimbulkan oleh kerusuhan politik dan ancaman iklim terhadap pengumpulan sampel. Pada tahun 2012, dia pindah ke Universitas New York, di mana, hanya sebulan kemudian, Badai Sandy melanda. Dia dan timnya harus pergi ke laboratorium dengan lampu depan untuk menyelamatkan sampel. “Saya menyadari, dalam diri saya sendiri, betapa rentannya koleksi individu kita,” katanya.

Setelah menghubungi para peneliti yang terlibat dalam proyek Svalbard, Dominguez-Bello mulai mengumpulkan ilmuwan di bidangnya sendiri untuk melihat potensi menciptakan brankas mikrobiota. Pada pertengahan Juni tahun ini, studi kelayakan dari dua lembaga independen, EvalueScience dan Advocacy, berpendapat bahwa proposal tersebut “sangat penting dan potensi." Dominguez-Bello melihat penyelesaian penelitian ini sebagai peralihan proyek dari masa kehamilan ke bayi baru lahir fase. Langkah selanjutnya adalah membentuk beberapa komite yang didedikasikan untuk penjangkauan dan filantropi; menyelesaikan lokasi brankas, pendanaan, masalah teknis; meningkatkan pendidikan dan hubungan internasional; dan area lainnya.

Telah terdapat sejumlah koleksi mikroorganisme di seluruh dunia, termasuk Proyek Usus Amerika, Bank Mikrobiota Asia, dan itu Proyek Juta Mikrobioma Manusia. Salah satu langkah besarnya adalah membujuk pengelola bank tersebut untuk menyerahkan sampel untuk penyimpanan cadangan. Tujuan lainnya adalah untuk mendorong terciptanya lebih banyak koleksi lokal, khususnya kelompok masyarakat adat.

“Koleksi lokal sangat penting karena koleksi lokal adalah koleksi hidup,” kata Dominguez-Bello. Sampel ini dapat digunakan untuk penelitian dan kolaborasi, dengan bahan tambahan disiapkan untuk penyimpanan jangka panjang di lemari besi. Suatu hari nanti, brankas tersebut berpotensi menampung ratusan ribu sampel, namun program percontohan akan dimulai dengan beberapa ribu sampel.

Para peserta vault sudah mulai menjalin kontak di beberapa negara, termasuk Peru, Bolivia, dan Indonesia. “Dan cara kami berencana melakukannya adalah melalui pendidikan,” kata Dominguez-Bello.

Rencananya adalah bermitra dengan universitas-universitas di berbagai negara untuk mendidik ilmuwan lokal tentang mikrobioma, mengapa koleksi tersebut diperlukan, dan bagaimana cara mengumpulkan dan mengawetkan sampel. “Ini lebih dari sekedar mikrobiologi,” kata Dominguez-Bello. “Ini juga antropologi dan etika.” Dengan terhubung dengan para ahli lokal, universitas-universitas asing akan bisa melakukan hal tersebut berpotensi memiliki waktu yang lebih mudah untuk memahami undang-undang dan izin, serta berkomunikasi dengan masyarakat adat kelompok. Kursus 10 hari pertama dijadwalkan di Peru, tapi itu terjadi sebelum adanya COVID-19.

Tim medis atau antropolog lokal juga akan memahami tantangan unik di suatu wilayah, seperti apakah listrik cukup dapat diandalkan untuk menjaga sampel tetap dingin. Pelestarian jangka panjang menghadirkan tantangan yang berbeda dibandingkan sampel hidup. Studi kelayakan mengakui bahwa ada banyak hal dalam mempersiapkan mikroorganisme untuk penyimpanan yang tidak dipahami oleh para peneliti. Beberapa metode dapat mengawetkan organisme tertentu sekaligus membunuh organisme lain.

Dua metode potensial untuk penyimpanan adalah kriopreservasi, dengan nitrogen cair, dan liofilisasi, atau pengeringan beku. Meskipun nitrogen cair adalah standar utama, Dominguez-Bello mengatakan sampel beku-kering tidak memerlukan listrik, jika disimpan di tempat yang cukup dingin. Penyelenggara brankas mikrobiota sedang mempertimbangkan Swiss atau Norwegia, atau kemungkinan kedua lokasi tersebut. Penulis studi kelayakan menyarankan sampel beku-kering berpotensi disimpan di gudang benih Svalbard.

Masalah etika

Berbeda dengan gudang yang penuh dengan benih, ada masalah etika dan privasi yang timbul saat mengumpulkan dan menyimpan sampel manusia. Undang-undang di kedua negara tempat koleksi disimpan dan diperoleh mungkin berbeda. Misalnya, beberapa negara – termasuk Swiss dan Norwegia – merupakan bagian dari program ini Protokol Nagoya, sebuah perjanjian internasional yang berupaya untuk membagi secara adil manfaat yang diperoleh dari penelitian genetika. Apakah sampel mikrobiota termasuk dalam perjanjian ini masih dalam perdebatan.

Terlepas dari itu, Dominguez-Bello yakin institusi mana pun yang berharap mendapat keuntungan dari sampel mikrobiota ini — misalnya dengan menciptakan probiotik baru - memiliki tanggung jawab terhadap komunitas yang menyumbang terkait sampel. “Ada kewajiban etis dengan orang-orang yang menjadi sumber bakteri tersebut,” katanya. Misalnya, peneliti mungkin membantu membangun kembali sekolah atau menyediakan peralatan medis, berdasarkan kebutuhan suatu daerah. “Anda harus melakukan sesuatu demi kebaikan, demi kesejahteraan komunitas mereka secara keseluruhan,” katanya.

Vault juga harus menyeimbangkan pembagian data secara terbuka sambil menjaga privasi, tidak hanya individu tetapi juga berpotensi seluruh komunitas. Ketika populasi cukup kecil, bahkan memberikan usia seseorang dapat membuat mereka dapat diidentifikasi.

Pada saat yang sama, brankas ini dimaksudkan untuk membina jaringan, mendorong kolaborasi antar peneliti. “Saya pikir hal ini sangat terkait erat dengan mendidik tidak hanya siswa kita – generasi ilmuwan masa depan dari AS atau Perancis atau Swiss atau Swedia atau Norwegia atau atau Portugal – tetapi juga” di negara-negara dengan akses minimal terhadap laboratorium dan peralatan, kata Dominguez-Bello, yang menambahkan bahwa kita harus “memperluas komunitas ilmiah untuk memasukkan mereka. Saya pikir mikrobioma adalah arena yang sempurna untuk melakukan hal tersebut.”