Ноїв ковчег, але для мікробів. Всередині планують побудувати банк бактерій судного дня

Норвезький архіпелаг Шпіцберген є домом для крижаних печер, їздових собак і навіть білих ведмедів, але, мабуть, найбільше він відомий завдяки Глобальному сховищу насіння – величезному банку насіння, побудованому безпосередньо в схилі замерзлої гори. Ідея полягає в тому, що якщо світ зазнає якоїсь руйнівної катастрофи, яка знищить інші генні банки, сховище на Шпіцбергені стане резервним і дозволить людству заселити світ важливими видами рослин, такими як основні сільськогосподарські культури і лікарські трави.

• Ваша мікробіота і ви
• На випадок надзвичайної ситуації
• Етичні питання

Але насіння – не єдина частина природного світу, яку ми могли б хотіти зберегти. Нещодавно вчені почали розглядати переваги створення подібного сховища для важливих мікробів – Ноєвого ковчега для бактерій, якщо хочете.

Сховище мікробіому

Коли доктор Марія Глорія Домінгес-Белло, мікробіолог з Ратгерського університету, почула про сховище для насіння, у неї виникли паралелі, розповіла вона Digital Trends. “Це було настільки очевидно, що я дуже зацікавилася ідеєю зробити щось подібне для мікробіома”, – сказала вона.

• Чи може хлорохін вилікувати коронавірус? Ось що говорить наука
• Чи може суперкомп’ютер врятувати нас від коронавірусу? Ми поговорили з людиною, яка знає.
• Як гра-головоломка може допомогти вченим знайти ліки від коронавірусу

Ваша мікробіота і ви

Мікробіота – це всі мікроорганізми, включаючи бактерії, віруси та грибки, які знаходяться в певному середовищі, наприклад, на шкірі або в шлунково-кишковому тракті. Мікробіом відноситься до цих мікроорганізмів та їх генів. Багато факторів впливають на поєднання цих мікробів у кишечнику, включаючи як спадкові, так і екологічні компоненти. Дослідження впливу мікробіоти на здоров’я людини є відносно новими, але вважається, що вони відіграють важливу роль в імунній системі, синтезі ферментів та перетравленні складних вуглеводів.

Глорія Домінгес-Белло і Мартін Блейзер про ініціативу “Сховище мікробіоти

Деякі дослідники вивчають, як мікробіота людей, що живуть у промислових районах, відрізняється від мікробіоти сільських або віддалених районів. Дієта, забруднення, ліки, санітарія та інші маркери міського середовища можуть проявляти ці зміни в мікроорганізмах. Хоча дослідження показали, що такі відмінності існують, ще не до кінця зрозуміло, що ці зміни призводять до збільшення хронічних захворювань, таких як діабет або хвороби серця.

Проте Домінгес-Белло занепокоєна тим, що з розвитком досліджень мікробіоти фахівці-практики можуть втратити цінні дані, отримані від корінного населення з більш традиційним способом життя і різноманітною мікробіотою. “На той час ми будемо знати краще – якщо ми не збережемо зараз, ми не матимемо цього”, – сказала вона.

На випадок надзвичайної ситуації

Працюючи як у рідній Венесуелі, так і в Пуерто-Ріко, Домінгес-Белло не з чуток знає про небезпеку, яку політичні заворушення і кліматичні загрози становлять для колекцій зразків. У 2012 році вона переїхала до Нью-Йоркського університету, де лише через місяць стався ураган Сенді. Їй та її команді довелося зайти в лабораторію з налобними ліхтариками, щоб врятувати зразки. “Я на власній шкурі відчула, наскільки вразливими є наші індивідуальні колекції”, – сказала вона.

Зв’язавшись з дослідниками, залученими до проекту на Шпіцбергені, Домінгес-Белло почала збирати вчених у своїй галузі, щоб розглянути потенціал створення сховища мікробіоти. В середині червня цього року техніко-економічне обґрунтування від двох незалежних агентств, EvalueScience і Advocacy, визнало пропозицію “дуже важливою і перспективною”. Домінгес-Белло вважає, що завершення дослідження означає, що проект перейшов від стадії вагітності до стадії новонародженості. Наступними кроками є формування кількох комітетів, які займатимуться інформаційно-просвітницькою роботою та благодійністю; остаточне визначенням місця розташування сховища, фінансуванням, технічними питаннями; покращенням освітніх та міжнародних зв’язків; та іншими напрямками.

У світі вже існує низка колекцій мікроорганізмів, включаючи Американський проект кишечника, Азіатський банк мікробіоти та проект “Мільйонний мікробіом людини”. Одним з основних кроків буде переконання керівників таких банків передати зразки для резервного зберігання. Інша мета – сприяти створенню більшої кількості місцевих колекцій, зокрема колекцій корінних народів.

“Місцеві колекції є надзвичайно важливими, тому що місцеві колекції – це живі колекції”, – сказала пані Домінгес-Белло. Ці зразки можуть бути використані для досліджень і співпраці, а додаткові матеріали будуть підготовлені для довгострокового зберігання у сховищі. Одного дня сховище потенційно може вмістити сотні тисяч зразків, але пілотна програма розпочнеться з кількох тисяч.

Учасники проекту вже почали налагоджувати контакти в кількох країнах, зокрема в Перу, Болівії та Індонезії. “І спосіб, яким ми плануємо це зробити – через освіту”, – сказала Домінгес-Белло.

“Це більше, ніж мікробіологія”

Планується налагодити партнерство з університетами різних країн, щоб навчати місцевих науковців про мікробіом, навіщо потрібні такі колекції, як збирати і зберігати зразки. “Це більше, ніж мікробіологія, – сказала Домінгес-Белло. “Це також антропологія та етика”. Завдяки зв’язкам з місцевими експертами іноземним університетам потенційно буде легше з’ясовувати закони і дозволи, а також спілкуватися з групами корінного населення. Перший 10-денний курс був запланований в Перу, але це було до COVID-19.

Місцеві медичні бригади або антропологи також будуть ознайомлені з унікальними проблемами регіону, наприклад, чи достатньо надійна електрика, щоб зберігати зразки в прохолоді. Довготривале збереження створює інші проблеми, ніж живі зразки. У техніко-економічному обґрунтуванні визнається, що дослідники багато чого не розуміють у підготовці мікроорганізмів до такого зберігання. Деякі з них зустріли

Два потенційні методи для сховища – це кріоконсервація за допомогою рідкого азоту і ліофілізація, або сублімаційне сушіння. Хоча рідкий азот є золотим стандартом, Домінгес-Белло сказав, що зразки, висушені ліофілізацією, не потребуватимуть електроенергії, якщо вони зберігатимуться у досить холодному приміщенні. Організатори сховища мікробіоти розглядають Швейцарію або Норвегію, або, можливо, обидві країни. Автори техніко-економічного обґрунтування припустили, що ліофілізовані зразки потенційно можуть зберігатися у сховищі насіння на Шпіцбергені.

Етичні питання

На відміну від сховища, повного насіння, при зборі та зберіганні зразків людини виникають етичні проблеми та проблеми конфіденційності. Закони в країнах, де зберігаються і закуповуються колекції, можуть відрізнятися. Наприклад, деякі країни, включаючи Швейцарію та Норвегію, є учасниками Нагойського протоколу – міжнародної угоди, яка намагається справедливо розподілити вигоди, отримані в результаті генетичних досліджень. Чи підпадають зразки мікробіоти під дію цієї угоди, все ще обговорюється.

Незважаючи на це, Домінгес-Белло вважає, що будь-яка установа, яка сподівається отримати вигоду від цих зразків мікробіоти – наприклад, шляхом створення нового пробіотика – несе відповідальність перед громадами, які пожертвували відповідні зразки. “Існує етичне зобов’язання перед людьми, які були джерелом цих бактерій”, – сказала вона. Наприклад, дослідники можуть допомогти відновити школи або надати медичне обладнання, виходячи з потреб регіону. “Ви повинні робити щось для добра, для благополуччя їхньої громади в цілому”, – сказала вона.

Сховище також має забезпечити баланс між відкритим обміном даними та збереженням приватності не лише окремих осіб, але й потенційно цілих громад. Коли населення досить мале, навіть вказівка віку людини може зробити її ідентифікованою.

У той же час, сховище покликане сприяти розвитку мережі, заохочуючи співпрацю між дослідниками. “Я думаю, що це дуже тісно пов’язано з навчанням не тільки наших студентів – майбутнього покоління вчених США, Франції, Швейцарії, Швеції, Норвегії чи Португалії – але і в країнах з мінімальним доступом до лабораторій і обладнання”, – сказала Домінгес-Белло, додавши, що ми повинні “розширити наукову спільноту, щоб включити їх. Я думаю, що мікробіом є ідеальною ареною для цього”.

Рекомендації редакції

• Жінки з байтом: План Вів’єн Мінг вирішити “брудні людські проблеми” за допомогою штучного інтелекту
• Ця міні-гра в Borderlands 3 допоможе скласти карту бактерій у вашому кишечнику
• SpaceX везе ці біотехнологічні експерименти на МКС в ці вихідні
• Вчені побудували найскладнішу в світі лабораторну модель людського тіла
• Коронавірус може протистояти краудсорсинговим обчисленням Folding@Home

Source: digitaltrends.com