Binnen het plan om een ​​Doomsday-kluis voor bacteriën te bouwen

De Noorse archipel Svalbard is de thuisbasis van ijsgrotten, sledehonden en zelfs ijsberen, maar waar het misschien wel het meest bekend om staat is de Global Seed Vault, een enorme zaadbank direct ingebouwd in de zijkant van een bevroren berg. Het idee is dat als de wereld te maken krijgt met een soort verwoestende catastrofe die andere genenbanken wegvaagt, de kluis van Svalbard zou als back-up fungeren en de mensheid in staat stellen de wereld opnieuw te bevolken met belangrijke plantensoorten, zoals basisgewassen en medicinale planten kruiden.

Maar zaden zijn niet het enige deel van de natuurlijke wereld waarvan we back-ups willen maken. Onlangs zijn wetenschappers begonnen de voordelen te overwegen van het bouwen van een soortgelijke doemsdagkluis voor belangrijke microben – een Ark van Noach voor bacteriën, als je wilt.

Toen dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, een microbioloog aan de Rutgers Universiteit, hoorde over de opslag van zaden, vielen de parallellen haar op, vertelde ze aan Digital Trends. “Het was zo voor de hand liggend, en ik raakte erg geïnteresseerd in het idee om zoiets voor het microbioom te doen,” zei ze.

Jouw microbiota en jij

Microbiota zijn alle micro-organismen – inclusief bacteriën, virussen en schimmels – die in een bepaalde omgeving voorkomen, zoals de huid of het maag-darmkanaal. Het microbioom verwijst naar die micro-organismen en hun genen. Veel factoren beïnvloeden de mix van deze microben in de darmen, inclusief beide erfgenaam En milieu componenten. Onderzoek naar de invloed van microbiota op de menselijke gezondheid nog relatief nieuw, maar er wordt aangenomen dat ze een rol spelen bij het immuunsysteem, de enzymsynthese en de vertering van complexe koolhydraten.

Sommige onderzoekers bestuderen de manieren waarop de microbiota van mensen in industriële gebieden functioneert verschillen daarvan in landelijke of afgelegen gebieden. Dieet, vervuiling, medicatie, sanitaire voorzieningen en andere kenmerken van stedelijke omgevingen kunnen deze veranderingen in de micro-organismen manifesteren. Terwijl onderzoeken dat hebben aangetoond zulke verschillen bestaanis het nog niet helemaal duidelijk dat deze veranderingen leiden tot een toename van chronische aandoeningen, zoals diabetes of hartziekten.

Toch maakt Dominguez-Bello zich zorgen dat naarmate het microbiota-onderzoek volwassener wordt, de beoefenaars ervan misschien aan het verliezen zijn op waardevolle gegevens van inheemse bevolkingsgroepen met een meer traditionele en diversere levensstijl microbiota. ‘Tegen de tijd dat we beter weten, zullen we het niet meer hebben als we het nu niet behouden’, zei ze.

Bij noodgevallen

Dominguez-Bello heeft zowel in haar geboorteland Venezuela als in Puerto Rico gewerkt en kent uit de eerste hand de gevaren die politieke onrust en klimaatbedreigingen met zich meebrengen voor monstercollecties. In 2012 verhuisde ze naar de New York University, waar al na een maand orkaan Sandy toesloeg. Zij en haar team moesten met koplampen het laboratorium in om de monsters te redden. “Ik voelde met eigen ogen hoe kwetsbaar onze individuele collecties zijn”, zei ze.

Nadat ze contact had opgenomen met de onderzoekers die betrokken waren bij het Svalbard-project, begon Dominguez-Bello wetenschappers uit haar eigen vakgebied bijeen te brengen om te kijken naar het potentieel van het creëren van een microbiota-kluis. Medio juni van dit jaar is een haalbaarheidsstudie van twee onafhankelijke instanties, EvalueScience en Advocacy, vonden het voorstel “van groot belang en potentieel." Dominguez-Bello beschouwt de voltooiing van het onderzoek als een verschuiving van het project van de zwangerschap naar de pasgeborene fase. De volgende stappen zijn het vormen van verschillende commissies die zich bezighouden met outreach en filantropie; de locatie, financiering en technische problemen van de kluis afronden; het onderwijs en de internationale betrekkingen verbeteren; en andere gebieden.

Er bestaan ​​al een aantal collecties van micro-organismen over de hele wereld, waaronder de Amerikaans darmproject, Azië Microbiota Bank, en de Million Microbiome of Humans-project. Een belangrijke stap zal het overtuigen van de beheerders van dergelijke banken zijn om monsters te overhandigen voor back-upopslag. Een ander doel is het aanmoedigen van de creatie van meer lokale collecties, vooral van inheemse groepen.

“De lokale collecties zijn uiterst belangrijk omdat de lokale collecties de live collecties zijn”, zegt Dominguez-Bello. Deze monsters kunnen worden gebruikt voor onderzoek en samenwerking, waarbij extra materiaal kan worden voorbereid voor langdurige opslag in de kluis. Op een dag zou de kluis mogelijk honderdduizenden monsters kunnen bevatten, maar het pilotprogramma zou met een paar duizend beginnen.

De deelnemers aan de kluis zijn begonnen met het leggen van contacten in verschillende landen, waaronder Peru, Bolivia en Indonesië. “En de manier waarop we dat willen doen is door middel van onderwijs”, zegt Dominguez-Bello.

Het plan is om samen te werken met universiteiten in verschillende landen om lokale wetenschappers te leren over het microbioom, waarom dergelijke collecties nodig zijn en hoe monsters kunnen worden verzameld en bewaard. “Dit is meer dan microbiologie”, zegt Dominguez-Bello. “Dit is ook antropologie en ethiek.” Door verbinding te maken met lokale experts zouden buitenlandse universiteiten dat kunnen doen Het is mogelijk gemakkelijker om wetten en vergunningen uit te zoeken, en om met de inheemse bevolking te communiceren groepen. De eerste 10-daagse cursus stond gepland voor Peru, maar dat was pre-COVID-19.

Lokale medische teams of antropologen zullen ook bekend zijn met de unieke uitdagingen van een gebied, zoals de vraag of elektriciteit betrouwbaar genoeg is om monsters koel te houden. Conservering op lange termijn brengt andere uitdagingen met zich mee dan levende monsters. De haalbaarheidsstudie erkende dat er veel komt kijken bij het voorbereiden van micro-organismen op een dergelijke opslag dat onderzoekers niet begrijpen. Sommige methoden zouden bepaalde organismen kunnen behouden en andere kunnen doden.

Twee mogelijke methoden voor de kluis zijn cryopreservatie, met vloeibare stikstof, en lyofilisatie of vriesdrogen. Hoewel vloeibare stikstof de gouden standaard is, zei Dominguez-Bello dat gevriesdroogde monsters geen elektriciteit nodig zouden hebben als ze in een voldoende koude ruimte werden bewaard. De organisatoren van de microbiotakluis overwegen Zwitserland of Noorwegen, of mogelijk beide locaties. De auteurs van de haalbaarheidsstudie suggereerden dat gevriesdroogde monsters mogelijk in de zaadkluis op Spitsbergen zouden kunnen worden bewaard.

Ethische problemen

In tegenstelling tot een kluis vol zaden, zijn er ethische en privacyproblemen die gepaard gaan met het verzamelen en bewaren van menselijke monsters. De wetten in beide landen waar collecties worden opgeslagen en aangeschaft, kunnen variëren. Sommige landen – waaronder Zwitserland en Noorwegen – maken er bijvoorbeeld deel van uit het Nagoya-protocol, een internationale overeenkomst die probeert de voordelen die voortkomen uit genetisch onderzoek eerlijk te delen. Of microbiotamonsters onder deze overeenkomst vallen, staat nog ter discussie.

Hoe dan ook, Dominguez-Bello gelooft dat elke instelling die hoopt te profiteren van deze microbiotamonsters – door bijvoorbeeld een nieuw probioticum te creëren – heeft het een verantwoordelijkheid jegens de gemeenschappen die relevant hebben gedoneerd monsters. “Er rust een ethische verplichting op de mensen die de bron van deze bacteriën waren”, zei ze. Onderzoekers kunnen bijvoorbeeld helpen bij de wederopbouw van scholen of het leveren van medische apparatuur, afhankelijk van de behoeften van een gebied. ‘Je moet wel iets doen voor het goede, voor het welzijn van hun gemeenschap als geheel’, zei ze.

De kluis zal ook een evenwicht moeten vinden tussen het openlijk delen van gegevens en het behoud van de privacy, niet alleen van individuen, maar mogelijk ook van hele gemeenschappen. Wanneer populaties klein genoeg zijn, kan zelfs het geven van de leeftijd van een persoon deze identificeerbaar maken.

Tegelijkertijd is de kluis bedoeld om een ​​netwerk te bevorderen en de samenwerking tussen onderzoekers te bevorderen. “Ik denk dat dit zeer nauw verbonden is met het opleiden van niet alleen onze studenten – de toekomstige generatie wetenschappers van de VS of Frankrijk of Zwitserland of Zweden of Noorwegen of Portugal – maar ook” in landen met minimale toegang tot laboratoria en apparatuur, zei Dominguez-Bello, die eraan toevoegde dat we “de wetenschappelijke gemeenschap moeten uitbreiden om hen. Ik denk dat het microbioom een ​​perfecte arena is om dat te doen.”