Plāns par Pastardienas glabātuves izveidi baktērijām

Norvēģijas arhipelāgā Svalbāra atrodas ledus alas, ragavu suņi un pat polārlāči, taču tas, iespējams, ir vispazīstamākais ar globālo sēklu glabātuvi. milzīga sēklu banka celta tieši sasaluša kalna malā. Ideja ir tāda, ka, ja pasauli piedzīvo kāda veida postoša katastrofa, kas iznīcina citas gēnu bankas, Svalbāras velvi darbotos kā rezerves un ļautu cilvēcei atkārtoti apdzīvot pasauli ar svarīgām augu sugām, piemēram, galvenajām kultūrām un zālēm garšaugi.

Taču sēklas nav vienīgā dabiskās pasaules daļa, par kuru mēs varētu vēlēties saglabāt rezerves kopijas. Nesen zinātnieki ir sākuši apsvērt priekšrocības, ko sniedz līdzīgas pastardienas velves izveide svarīgiem mikrobiem — Noasa šķirsts baktērijām, ja vēlaties.

Kad daktere Marija Glorija Domingesa-Bello, mikrobioloģe no Rutgersas universitātes, uzzināja par sēklu uzglabāšanu, viņai parādījās paralēles, viņa pastāstīja Digital Trends. "Tas bija tik acīmredzami, un mani ļoti interesēja ideja kaut ko tādu darīt mikrobioma labā," viņa teica.

Tava mikrobiota un tu

Mikrobiota ir visi mikroorganismi, tostarp baktērijas, vīrusi un sēnītes, kas atrodas noteiktā vidē, piemēram, ādā vai kuņģa-zarnu traktā. Mikrobioms attiecas uz šiem mikroorganismiem un to gēniem. Daudzi faktori ietekmē šo mikrobu sajaukumu zarnās, tostarp abus iedzimta un vides sastāvdaļas. Pētījumi par to, kā mikrobiota ietekmē cilvēka veselību vēl salīdzinoši jauns, bet tiek uzskatīts, ka tiem ir nozīme imūnsistēmā, enzīmu sintēzē un komplekso ogļhidrātu gremošanu.

Daži pētnieki pēta veidus, kā rūpniecisko zonu cilvēku mikrobiota atšķiras no tiem laukos vai attālos apvidos. Diēta, piesārņojums, medikamenti, sanitārija un citi pilsētvides marķieri varētu izpausties šīs izmaiņas mikroorganismos. Lai gan pētījumi liecina, ka šādas atšķirības pastāv, vēl nav pilnībā skaidrs, vai šīs izmaiņas izraisa hronisku slimību, piemēram, diabēta vai sirds slimību, pieaugumu.

Tomēr Domingess-Bello uztraucas, ka, mikrobiotas pētījumiem nobriest, to praktizētāji varētu zaudēt vērtīgus datus no pamatiedzīvotājiem ar tradicionālāku un daudzveidīgāku dzīvesveidu mikrobiota. "Līdz brīdim, kad mēs uzzināsim labāk – ja mēs tagad nekonservēsim, mums tas nebūs," viņa sacīja.

Ārkārtas gadījumā

Strādājusi gan savā dzimtajā Venecuēlā, gan Puertoriko, Domingesa-Bello no pirmavotiem zina, kādus draudus paraugu kolekcijām rada politiskie nemieri un klimata draudi. 2012. gadā viņa pārcēlās uz Ņujorkas universitāti, kur jau pēc mēneša skāra viesuļvētra Sendija. Viņai un viņas komandai bija jāiet laboratorijā ar priekšējiem lukturiem, lai glābtu paraugus. "Es pārdzīvoju savā ādā, cik neaizsargātas ir mūsu atsevišķās kolekcijas," viņa teica.

Pēc sazināšanās ar pētniekiem, kas iesaistīti Svalbāras projektā, Domingeza-Bello sāka apkopot zinātniekus savā jomā, lai aplūkotu mikrobiotas velves izveides potenciālu. Šī gada jūnija vidū priekšizpēte no divām neatkarīgām aģentūrām EvalueScience un Advocacy uzskatīja, ka priekšlikums ir "augsti nozīmīgs un potenciāls.” Domingess-Bello uzskata pētījuma pabeigšanu par projekta pārvietošanu no gestācijas uz jaundzimušo fāze. Nākamie soļi ir vairāku komiteju izveide, kas nodarbojas ar informēšanu un filantropiju; pabeigt glabātuves atrašanās vietu, finansējumu, tehniskos jautājumus; uzlabot izglītību un starptautiskās attiecības; un citās jomās.

Visā pasaulē jau pastāv vairākas mikroorganismu kolekcijas, tostarp Amerikāņu zarnu projekts, Āzijas mikrobiotas banka, un Miljons cilvēku mikrobioma projekts. Viens no galvenajiem soļiem būs pārliecināt šādu banku pārvaldniekus nodot paraugus rezerves glabāšanai. Vēl viens mērķis ir veicināt vietējo kolekciju veidošanu, jo īpaši pamatiedzīvotāju grupām.

"Vietējās kolekcijas ir ārkārtīgi svarīgas, jo vietējās kolekcijas ir dzīvās kolekcijas," sacīja Domingess-Bello. Šos paraugus varētu izmantot pētniecībai un sadarbībai ar papildu materiālu, kas tiek sagatavots ilgstošai uzglabāšanai glabātavā. Kādu dienu glabātuvē potenciāli varētu būt simtiem tūkstošu paraugu, bet izmēģinājuma programma sāksies ar dažiem tūkstošiem.

Vault dalībnieki ir sākuši veidot kontaktus vairākās valstīs, tostarp Peru, Bolīvijā un Indonēzijā. "Un tas, kā mēs plānojam to darīt, ir izglītība," sacīja Domingess-Bello.

Plāns ir sadarboties ar universitātēm dažādās valstīs, lai mācītu vietējiem zinātniekiem par mikrobiomu, kāpēc šādas kolekcijas ir vajadzīgas un kā savākt un saglabāt paraugus. "Tas ir vairāk nekā mikrobioloģija," sacīja Domingess-Bello. "Tā ir arī antropoloģija un ētika." Sazinoties ar vietējiem ekspertiem, ārvalstu augstskolas to darītu iespējams, viņiem būs vieglāk izdomāt likumus un atļaujas, kā arī sazināties ar pamatiedzīvotājiem grupas. Pirmais 10 dienu kurss bija paredzēts Peru, taču tas bija pirms COVID-19.

Vietējās medicīnas komandas vai antropologi arī pārzinās apgabala unikālas problēmas, piemēram, vai elektrība ir pietiekami uzticama, lai saglabātu paraugus vēsus. Ilgtermiņa saglabāšana rada dažādas problēmas nekā dzīviem paraugiem. Priekšizpētē tika atzīts, ka ir daudz par mikroorganismu sagatavošanu šādai uzglabāšanai, ko pētnieki nesaprot. Dažas metodes var saglabāt noteiktus organismus, vienlaikus nogalinot citus.

Divas iespējamās glabātuves metodes ir kriokonservēšana ar šķidro slāpekli un liofilizācija vai žāvēšana liofilizācijā. Lai gan šķidrais slāpeklis ir zelta standarts, Domingess-Bello sacīja, ka liofilizētiem paraugiem nebūtu nepieciešama elektrība, ja tie tiktu uzglabāti pietiekami aukstā vietā. Mikrobiotas glabātuves organizatori apsver vai nu Šveici vai Norvēģiju, vai, iespējams, abas vietas. Priekšizpētes autori ierosināja, ka liofilizētus paraugus varētu glabāt Svalbāras sēklu glabātavā.

Ētikas jautājumi

Atšķirībā no glabātuves, kas pilna ar sēklām, cilvēku paraugu vākšana un saglabāšana ir saistīta ar ētikas un privātuma apsvērumiem. Likumi valstīs, kurās kolekcijas tiek glabātas un iepirktas, var atšķirties. Piemēram, dažas valstis, tostarp Šveice un Norvēģija, ir daļa no tās Nagojas protokols, starptautisks nolīgums, kas mēģina taisnīgi sadalīt ieguvumus, ko sniedz ģenētiskā izpēte. Joprojām tiek apspriests, vai uz mikrobiotas paraugiem attiecas šis nolīgums.

Neatkarīgi no tā, Domingess-Bello uzskata, ka jebkura iestāde, kas cer gūt peļņu no šiem mikrobiotas paraugiem - piemēram, radot jaunu probiotiku — ir atbildīgs pret kopienām, kuras ziedoja attiecīgos paraugi. "Ir ētisks pienākums pret cilvēkiem, kas bija šo baktēriju avots," viņa teica. Piemēram, pētnieki var palīdzēt atjaunot skolas vai nodrošināt medicīnisko aprīkojumu, pamatojoties uz apgabala vajadzībām. "Jums ir kaut kas jādara labā, visas kopienas labklājības labā," viņa teica.

Glabātam būs arī jālīdzsvaro atklāta datu koplietošana, vienlaikus saglabājot ne tikai atsevišķu personu, bet, iespējams, visu kopienu privātumu. Ja populācijas ir pietiekami mazas, pat personas vecuma noteikšana var padarīt to identificējamu.

Tajā pašā laikā velve ir paredzēta, lai veicinātu tīklu, veicinot pētnieku sadarbību. "Es domāju, ka tas ir ļoti cieši saistīts ar ne tikai mūsu studentu izglītošanu - ASV vai Francijas, Šveices, Zviedrijas vai Norvēģijas nākamās paaudzes zinātnieku izglītošanu. Portugāle, bet arī” valstīs ar minimālu piekļuvi laboratorijām un aprīkojumam, sacīja Domingess-Bello, kurš piebilda, ka mums ir “jāpaplašina zinātnieku aprindas, lai iekļautu viņiem. Es domāju, ka mikrobioms ir ideāla vieta, lai to paveiktu.