Znotraj načrta za izgradnjo trezorja sodnega dne za bakterije

Norveško otočje Svalbard je dom ledenih jam, vlečnih psov in celo polarnih medvedov, a tisto, po čemer je verjetno najbolj znano, je Global Seed Vault, ogromna semenska banka vgrajen neposredno v pobočje zamrznjene gore. Ideja je, da če bo svet utrpel nekakšno uničujočo katastrofo, ki bo izbrisala druge genske banke, Svalbardski trezor delovala kot rezerva in omogočila človeštvu, da ponovno naseli svet s pomembnimi rastlinskimi vrstami, kot so osnovni pridelki in zdravilne rastline. zelišča.

Toda semena niso edini del naravnega sveta, za katerega bi morda želeli imeti varnostne kopije. Pred kratkim so znanstveniki začeli razmišljati o prednostih gradnje podobnega trezorja sodnega dne za pomembne mikrobe – Noetove barke za bakterije, če želite.

Ko je dr. Maria Gloria Dominguez-Bello, mikrobiologinja z Univerze Rutgers, slišala za shranjevanje semen, so ji vzporednice padle v oči, je povedala za Digital Trends. "Bilo je tako očitno in začela me je zelo zanimati zamisel, da naredimo nekaj takega za mikrobiom," je dejala.

Vaša mikrobiota in vi

Mikrobiota so vsi mikroorganizmi - vključno z bakterijami, virusi in glivami - v določenem okolju, kot je koža ali prebavila. Mikrobiom se nanaša na te mikroorganizme in njihove gene. Številni dejavniki vplivajo na mešanico teh mikrobov v črevesju, vključno z obema dedno in okolje komponente. Raziskave o tem, kako mikrobiota vpliva na zdravje ljudi še relativno nov, vendar naj bi igrali vlogo pri imunskem sistemu, sintezi encimov in prebavi kompleksnih ogljikovih hidratov.

Nekateri raziskovalci preučujejo načine, kako mikrobiota ljudi v industrijskih območjih razlikujejo od tistih na podeželju ali oddaljenih območjih. Prehrana, onesnaženje, zdravila, sanitarije in drugi označevalci urbanega okolja bi lahko pokazali te spremembe v mikroorganizmih. Medtem ko so študije pokazale, da take razlike obstajajo, še ni popolnoma jasno, ali te spremembe povzročajo povečanje kroničnih stanj, kot so sladkorna bolezen ali bolezni srca.

Vendar pa je Dominguez-Bello zaskrbljen, da bodo strokovnjaki z razvojem mikrobiote izgubili dragocene podatke domorodnega prebivalstva z bolj tradicionalnim in raznolikim načinom življenja mikrobiota. "Do takrat, ko bomo vedeli bolje - če ne bomo ohranili zdaj, ga ne bomo imeli," je rekla.

V nujnem primeru

Dominguez-Bello, ki je delala tako v rodni Venezueli kot v Portoriku, iz prve roke pozna nevarnosti, ki jih politični nemiri in podnebne grožnje predstavljajo za zbirke vzorcev. Leta 2012 se je preselila na newyorško univerzo, kamor je že po mesecu dni udaril orkan Sandy. Ona in njena ekipa so morali iti v laboratorij z žarometi, da so rešili vzorce. "Na lastni koži sem živela, kako ranljive so naše posamezne zbirke," je dejala.

Potem ko je stopila v stik z raziskovalci, vključenimi v projekt Svalbard, je Dominguez-Bello začela zbirati znanstvenike na svojem področju, da bi preučili potencial ustvarjanja trezorja mikrobiote. Sredi junija letos, študija izvedljivosti dveh neodvisnih agencij, EvalueScience in Advocacy, meni, da je predlog »zelo pomembnega in potencial." Dominguez-Bello vidi zaključek študije kot premik projekta z gestacijskega na novorojenčka faza. Naslednji koraki so oblikovanje več odborov, namenjenih ozaveščanju in filantropiji; dokončno določiti lokacijo trezorja, financiranje, tehnične težave; izboljšati izobraževanje in mednarodne odnose; in druga področja.

Po vsem svetu že obstajajo številne zbirke mikroorganizmov, vključno z American Gut Project, Asia Microbiota Bank, in Projekt Milijon mikrobioma ljudi. Eden glavnih korakov bo prepričevanje skrbnikov takih bank, da predajo vzorce za rezervno shranjevanje. Drugi cilj je spodbuditi ustvarjanje več lokalnih zbirk, zlasti domorodnih skupin.

"Lokalne zbirke so izjemno pomembne, saj so lokalne zbirke žive zbirke," je dejal Dominguez-Bello. Te vzorce bi lahko uporabili za raziskave in sodelovanje, z dodatnim materialom, pripravljenim za dolgoročno shranjevanje v trezorju. Nekega dne bi lahko trezor potencialno vseboval na stotisoče vzorcev, vendar bi se pilotni program začel z nekaj tisoči.

Udeleženci trezorja so začeli navezovati stike v več državah, vključno s Perujem, Bolivijo in Indonezijo. "In način, kako to načrtujemo, je izobraževanje," je dejal Dominguez-Bello.

Načrt je sodelovanje z univerzami v različnih državah, da bi lokalne znanstvenike poučevali o mikrobiomu, zakaj so takšne zbirke potrebne in kako zbirati in hraniti vzorce. "To je več kot mikrobiologija," je dejal Dominguez-Bello. "To je tudi antropologija in etika." S povezovanjem z domačimi strokovnjaki bi tuje univerze potencialno lažje ugotoviti zakone in dovoljenja ter komunicirati z domorodci skupine. Prvi 10-dnevni tečaj je bil načrtovan za Peru, vendar je bil to pred COVID-19.

Lokalne medicinske ekipe ali antropologi bodo prav tako seznanjeni z edinstvenimi izzivi območja, na primer, ali je elektrika dovolj zanesljiva, da ohranja vzorce hladne. Dolgoročno shranjevanje predstavlja drugačne izzive kot živi vzorci. Študija izvedljivosti je potrdila, da raziskovalci ne razumejo veliko o pripravi mikroorganizmov za takšno shranjevanje. Nekatere metode bi lahko ohranile določene organizme, druge pa ubile.

Dve možni metodi za trezor sta kriokonzervacija s tekočim dušikom in liofilizacija ali liofilizacija. Medtem ko je tekoči dušik zlati standard, je Dominguez-Bello dejal, da liofilizirani vzorci ne bi potrebovali elektrike, če bi bili shranjeni v dovolj hladnem prostoru. Organizatorji trezorja mikrobiote razmišljajo o Švici ali Norveški ali potencialno o obeh lokacijah. Avtorji študije izvedljivosti so predlagali, da bi zamrznjene posušene vzorce potencialno hranili v trezorju za semena Svalbard.

Etična vprašanja

Za razliko od trezorja, polnega semen, obstajajo etični pomisleki in pomisleki glede zasebnosti, ki so povezani z zbiranjem in hrambo človeških vzorcev. Zakoni v državah, kjer so zbirke shranjene in pridobljene, se lahko razlikujejo. Na primer, nekatere države - vključno s Švico in Norveško - so del Nagojskega protokola, mednarodni sporazum, ki poskuša pravično deliti koristi, ki izhajajo iz genetskih raziskav. Še vedno poteka razprava o tem, ali vzorci mikrobiote spadajo pod ta sporazum.

Ne glede na to Dominguez-Bello verjame, da vsaka institucija, ki upa, da bo imela dobiček od teh vzorcev mikrobiote - na primer z ustvarjanjem novega probiotika — ima odgovornost do skupnosti, ki so donirale ustrezne vzorcev. "Obstaja etična obveznost ljudi, ki so bili vir teh bakterij," je dejala. Na primer, raziskovalci lahko pomagajo pri obnovi šol ali zagotovijo medicinsko opremo glede na potrebe območja. "Nekaj ​​moraš storiti za dobro, za dobrobit njihove skupnosti kot celote," je dejala.

Trezor bo moral prav tako uravnotežiti odprto izmenjavo podatkov ob ohranjanju zasebnosti, ne samo posameznikov, ampak potencialno celotnih skupnosti. Če je populacija dovolj majhna, jo je mogoče prepoznati tudi po starosti.

Hkrati naj bi trezor spodbujal mrežo in spodbujal sodelovanje med raziskovalci. »Mislim, da je to zelo tesno povezano z izobraževanjem ne le naših študentov – prihodnje generacije znanstvenikov v ZDA ali Franciji ali Švici ali Švedski ali Norveški ali ali Portugalska – ampak tudi "v državah z minimalnim dostopom do laboratorijev in opreme," je dejal Dominguez-Bello, ki je dodal, da moramo "razširiti znanstveno skupnost, da bi vključili njim. Mislim, da je mikrobiom popolna arena za to.«