Внутри плана строительства хранилища Судного Дня для бактерий

Норвежский архипелаг Шпицберген является домом для ледяных пещер, ездовых собак и даже белых медведей, но, пожалуй, больше всего он известен благодаря Глобальному семенному хранилищу, огромный банк семян построен прямо в склоне замерзшей горы. Идея состоит в том, что если мир потерпит какую-то разрушительную катастрофу, которая уничтожит другие генные банки, хранилище Шпицбергена будет действовать как резервная копия и позволит человечеству вновь заселить мир важными видами растений, такими как основные сельскохозяйственные культуры и лекарственные растения. травы.

Но семена — не единственная часть природного мира, резервные копии которой нам, возможно, захочется сохранить. Недавно ученые начали рассматривать преимущества строительства подобного хранилища судного дня для важных микробов — Ноева ковчега для бактерий, если хотите.

Когда доктор Мария Глория Домингес-Белло, микробиолог из Университета Рутгерса, услышала о хранении семян, ей в голову пришли параллели, рассказала она Digital Trends. «Это было настолько очевидно, что меня очень заинтересовала идея сделать что-то подобное для микробиома», — сказала она.

Ваша микробиота и вы

Микробиота — это все микроорганизмы, включая бактерии, вирусы и грибы, обитающие в определенной среде, например, на коже или желудочно-кишечном тракте. Микробиом относится к этим микроорганизмам и их генам. На состав этих микробов в кишечнике влияют многие факторы, в том числе как наследственный и относящийся к окружающей среде компоненты. Исследования о том, как микробиота влияет на здоровье человека, продолжаются. все еще относительно новый, но считается, что они играют роль в иммунной системе, синтезе ферментов и переваривании сложных углеводов.

Некоторые исследователи изучают, как меняется микробиота людей в промышленных зонах. отличаться от тех в сельской или отдаленной местности. Диета, загрязнение окружающей среды, лекарства, санитария и другие маркеры городской среды могут проявлять эти изменения в микроорганизмах. Хотя исследования показали, что такие различия существуют, пока не до конца ясно, что эти изменения приводят к увеличению числа хронических заболеваний, таких как диабет или болезни сердца.

Тем не менее, Домингес-Белло обеспокоен тем, что по мере развития исследований микробиоты их специалисты могут терять эффективность. получить ценные данные от коренного населения с более традиционным образом жизни и разнообразным микробиота. «К тому времени мы будем знать лучше: если мы не сохраним сейчас, у нас этого не будет», — сказала она.

В экстренном случае

Работая как в своей родной Венесуэле, так и в Пуэрто-Рико, Домингес-Белло не понаслышке знает, какую опасность представляют политические волнения и климатические угрозы для сбора образцов. В 2012 году она переехала в Нью-Йоркский университет, куда всего через месяц обрушился ураган «Сэнди». Ей и ее команде пришлось пойти в лабораторию с налобными фонарями, чтобы спасти образцы. «Я на своей шкуре осознала, насколько уязвимы наши индивидуальные коллекции», — сказала она.

Связавшись с исследователями, участвующими в проекте на Шпицбергене, Домингес-Белло начала собирать ученых в своей области, чтобы изучить потенциал создания хранилища микробиоты. В середине июня этого года технико-экономическое обоснование от двух независимых агентств, EvalueScience и Advocacy, сочли это предложение «имеющим большое значение и потенциал». Домингес-Белло рассматривает завершение исследования как переход проекта от беременности к новорожденному. фаза. Следующие шаги – сформировать несколько комитетов, занимающихся информационно-просветительской деятельностью и благотворительностью; окончательно определить местонахождение хранилища, финансирование и технические вопросы; улучшить образование и международные отношения; и другие области.

Во всем мире уже существует ряд коллекций микроорганизмов, в том числе Американский проект кишечника, Азиатский банк микробиотыи Проект «Миллион микробиомов человека». Одним из важных шагов будет убедить управляющих таких банков передать образцы на резервное хранение. Другая цель — стимулировать создание большего количества местных коллекций, особенно групп коренных народов.

«Местные коллекции чрезвычайно важны, потому что местные коллекции — это живые коллекции», — сказал Домингес-Белло. Эти образцы можно было бы использовать для исследований и сотрудничества, а дополнительный материал был бы подготовлен для длительного хранения в хранилище. Однажды в хранилище потенциально смогут храниться сотни тысяч образцов, но пилотная программа начнется с нескольких тысяч.

Участники хранилища начали налаживать контакты в нескольких странах, включая Перу, Боливию и Индонезию. «И мы планируем сделать это через образование», — сказал Домингес-Белло.

План состоит в том, чтобы сотрудничать с университетами разных стран, чтобы рассказать местным ученым о микробиоме, о том, зачем нужны такие коллекции и как собирать и сохранять образцы. «Это больше, чем микробиология», — сказал Домингес-Белло. «Это также антропология и этика». Связавшись с местными экспертами, зарубежные университеты могли бы потенциально им будет легче разобраться в законах и разрешениях, а также общаться с коренными народами. группы. Первый 10-дневный курс был запланирован в Перу, но это было до Covid-19.

Местные медицинские бригады или антропологи также будут знакомы с уникальными проблемами региона, например, достаточно ли надежным электричеством, чтобы сохранять образцы в прохладе. Долгосрочное сохранение представляет собой иные проблемы, чем живые образцы. В технико-экономическом обосновании признается, что в подготовке микроорганизмов к такому хранению есть многое, чего исследователи не понимают. Некоторые методы могут сохранить одни организмы и уничтожить другие.

Двумя потенциальными методами хранения являются криоконсервация жидким азотом и лиофилизация или сублимационная сушка. Хотя жидкий азот является золотым стандартом, Домингес-Белло сказал, что сублимированные образцы не требуют электричества, если они будут храниться в достаточно холодном месте. Организаторы хранилища микробиоты рассматривают вариант либо Швейцарии, либо Норвегии, либо, возможно, обоих мест. Авторы технико-экономического обоснования предположили, что лиофилизированные образцы потенциально могут храниться в семенном хранилище на Шпицбергене.

Этические вопросы

В отличие от хранилища, полного семян, сбор и хранение человеческих образцов сопряжено с этическими проблемами и проблемами конфиденциальности. Законы в обеих странах, где хранятся и приобретаются коллекции, могут различаться. Например, некоторые страны, в том числе Швейцария и Норвегия, являются частью Нагойский протокол, международное соглашение, которое пытается справедливо разделить выгоды, получаемые от генетических исследований. Подпадают ли образцы микробиоты под это соглашение, все еще обсуждается.

Тем не менее, Домингес-Белло считает, что любое учреждение, которое надеется получить прибыль от этих образцов микробиоты... например, создав новый пробиотик — несет ответственность перед сообществами, которые пожертвовали соответствующие средства образцы. «Существует этическое обязательство перед людьми, которые были источником этих бактерий», — сказала она. Например, исследователи могут помочь восстановить школы или предоставить медицинское оборудование в зависимости от потребностей региона. «Вы должны сделать что-то во благо, для благополучия их сообщества в целом», — сказала она.

Хранилищу также придется балансировать между открытым обменом данными и сохранением конфиденциальности не только отдельных лиц, но и потенциально целых сообществ. Когда популяция достаточно мала, даже указание возраста человека может сделать его идентифицируемым.

В то же время хранилище предназначено для развития сети, поощряющей сотрудничество между исследователями. «Я думаю, что это очень тесно связано с обучением не только наших студентов — будущего поколения ученых США, Франции, Швейцарии, Швеции, Норвегии или Португалия, но также» в странах с минимальным доступом к лабораториям и оборудованию, сказал Домингес-Белло, добавив, что мы должны «расширить научное сообщество, включив в него их. Я думаю, что микробиом — идеальная площадка для этого».