În planul de a construi un seif pentru bacterii

Arhipelagul norvegian Svalbard găzduiește peșteri de gheață, câini de sanie și chiar urși polari, dar ceea ce este, probabil, cel mai cunoscut pentru seamă este Global Seed Vault, un bancă enormă de semințe construit direct pe marginea unui munte înghețat. Ideea este că, dacă lumea suferă un fel de catastrofă devastatoare care distruge alte bănci de gene, seiful Svalbardului ar acționa ca o rezervă și ar permite umanității să repopuleze lumea cu specii importante de plante, cum ar fi culturile de bază și medicamentele. ierburi.

Dar semințele nu sunt singura parte a lumii naturale despre care am dori să păstrăm copii de rezervă. Recent, oamenii de știință au început să ia în considerare beneficiile construirii unui seif similar pentru microbi importanți - o Arcă a lui Noe pentru bacterii, dacă vreți.

Când dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, un microbiolog la Universitatea Rutgers, a auzit despre depozitarea semințelor, paralelele au sărit la ea, a spus ea pentru Digital Trends. „A fost atât de evident și am devenit foarte interesată de ideea de a face așa ceva pentru microbiom”, a spus ea.

Microbiota ta și tu

Microbiota sunt toate microorganismele - inclusiv bacteriile, virușii și ciupercile - care se găsesc într-un anumit mediu, cum ar fi pielea sau tractul gastrointestinal. Microbiomul se referă la acele microorganisme și la genele lor. Mulți factori influențează amestecul acestor microbi în interiorul intestinului, inclusiv ambii ereditar și de mediu componente. Cercetări despre modul în care microbiota influențează sănătatea umană încă relativ nou, dar se crede că joacă roluri în sistemul imunitar, sinteza enzimelor și digestia carbohidraților complecși.

Unii cercetători studiază modalitățile în care microbiota oamenilor din zonele industriale diferă de acestea în zonele rurale sau îndepărtate. Dieta, poluarea, medicamentele, salubritatea și alți markeri ai mediului urban ar putea manifesta aceste modificări la nivelul microorganismelor. În timp ce studiile au arătat că astfel de diferente exista, nu este încă pe deplin clar că aceste modificări conduc la creșterea afecțiunilor cronice, cum ar fi diabetul sau bolile de inimă.

Cu toate acestea, Dominguez-Bello este îngrijorat că, pe măsură ce cercetarea în microbiotă se maturizează, practicienii săi ar putea pierde pe date valoroase de la populațiile indigene cu stiluri de viață mai tradiționale și diverse microbiota. „Până când vom ști mai bine – dacă nu păstrăm acum, nu o vom avea”, a spus ea.

În caz de urgență

După ce a lucrat atât în ​​Venezuela natală, cât și în Puerto Rico, Dominguez-Bello cunoaște direct pericolele pe care le prezintă tulburările politice și amenințările climatice pentru colecțiile de mostre. În 2012, s-a mutat la Universitatea din New York, unde, după doar o lună, a lovit uraganul Sandy. Ea și echipa ei au trebuit să meargă în laborator cu faruri pentru a salva mostrele. „Am trăit, în propria mea piele, cât de vulnerabile sunt colecțiile noastre individuale”, a spus ea.

După ce i-a contactat pe cercetătorii implicați în proiectul Svalbard, Dominguez-Bello a început să adune oameni de știință în propriul ei domeniu pentru a analiza potențialul de a crea un seif de microbiotă. La mijlocul lunii iunie a acestui an, un studiu de fezabilitate de la două agenții independente, EvalueScience și Advocacy, au considerat că propunerea este „de mare importanță și potenţial." Dominguez-Bello consideră că finalizarea studiului este mutarea proiectului de la gestațional la nou-născut fază. Următorii pași sunt formarea mai multor comitete dedicate sensibilizării și filantropiei; finalizarea locației seifului, finanțare, probleme tehnice; îmbunătățirea educației și a relațiilor internaționale; si alte zone.

Există deja o serie de colecții de microorganisme în întreaga lume, inclusiv Proiectul American Gut, Asia Microbiota Bank, si Proiectul Million Microbiome of Humans. Un pas major va fi convingerea administratorilor acestor bănci să predea mostre pentru stocare de rezervă. Un alt obiectiv este de a încuraja crearea mai multor colecții locale, în special ale grupurilor indigene.

„Colecțiile locale sunt extrem de importante, deoarece colecțiile locale sunt colecții vii”, a spus Dominguez-Bello. Aceste mostre ar putea fi folosite pentru cercetare și colaborare, cu material suplimentar pregătit pentru depozitarea pe termen lung în seif. Într-o zi, seiful ar putea conține sute de mii de mostre, dar programul pilot ar începe cu câteva mii.

Participanții seifului au început să facă contacte în mai multe țări, inclusiv în Peru, Bolivia și Indonezia. „Și modul în care plănuim să facem acest lucru este prin educație”, a spus Dominguez-Bello.

Planul este de a colabora cu universități din diferite țări pentru a-i învăța pe oamenii de știință locali despre microbiom, de ce sunt necesare astfel de colecții și cum să colecteze și să conserve probe. „Acesta este mai mult decât microbiologie”, a spus Dominguez-Bello. „Aceasta este, de asemenea, antropologie și etică.” Prin conectarea cu experți locali, universitățile străine ar face acest lucru pot fi mai ușor să descopere legi și permise, precum și să comunice cu indigenii grupuri. Primul curs de 10 zile a fost programat pentru Peru, dar acesta a fost înainte de COVID-19.

Echipele medicale locale sau antropologii vor fi, de asemenea, familiarizați cu provocările unice ale unei zone, cum ar fi dacă electricitatea este suficient de fiabilă pentru a menține probele reci. Conservarea pe termen lung prezintă provocări diferite decât probele vii. Studiul de fezabilitate a recunoscut că sunt multe despre pregătirea microorganismelor pentru o astfel de depozitare pe care cercetătorii nu le înțeleg. Unele metode ar putea conserva anumite organisme în timp ce le ucide pe altele.

Două metode potențiale pentru boltă sunt crioconservarea, cu azot lichid și liofilizarea sau liofilizarea. În timp ce azotul lichid este standardul de aur, Dominguez-Bello a spus că probele liofilizate nu ar necesita energie electrică, dacă ar fi depozitate într-o zonă suficient de rece. Organizatorii seifului de microbiotă iau în considerare fie Elveția, fie Norvegia, sau eventual ambele locații. Autorii studiului de fezabilitate au sugerat că probele liofilizate ar putea fi păstrate în bolta semințelor din Svalbard.

Probleme etice

Spre deosebire de un seif plin de semințe, există preocupări etice și de confidențialitate care vin împreună cu colectarea și păstrarea probelor umane. Legile din ambele țări în care colecțiile sunt depozitate și achiziționate pot varia. De exemplu, unele țări, inclusiv Elveția și Norvegia, fac parte Protocolul de la Nagoya, un acord internațional care încearcă să împartă în mod echitabil beneficiile care provin din cercetarea genetică. Dacă probele de microbiotă intră sub incidența acestui acord este încă în dezbatere.

Indiferent, Dominguez-Bello crede că orice instituție care speră să profite de pe urma acestor mostre de microbiotă — de exemplu, prin crearea unui nou probiotic - are o responsabilitate față de comunitățile care au donat relevante mostre. „Există o obligație etică cu oamenii care au fost sursa acelor bacterii”, a spus ea. De exemplu, cercetătorii ar putea ajuta la reconstruirea școlilor sau la furnizarea de echipamente medicale, în funcție de nevoile unei zone. „Trebuie să faci ceva pentru binele, pentru bunăstarea comunității lor în ansamblu”, a spus ea.

Seiful va trebui, de asemenea, să echilibreze partajarea deschisă a datelor, menținând în același timp confidențialitatea, nu doar a indivizilor, ci și eventual a comunităților întregi. Atunci când populațiile sunt suficient de mici, chiar și oferirea vârstei unei persoane le poate face identificabile.

În același timp, seiful este menit să promoveze o rețea, încurajând colaborarea între cercetători. „Cred că acest lucru este foarte strâns legat de educarea nu numai a studenților noștri – a viitoarei generații de oameni de știință din SUA sau Franța sau Elveția sau Suedia sau Norvegia sau sau Portugalia – dar și” în țările cu acces minim la laboratoare și echipamente, a spus Dominguez-Bello, care a adăugat că trebuie să „extindem comunitatea științifică pentru a include lor. Cred că microbiomul este o arena perfectă pentru a face asta.”