Til undersøgelsen, udgivet 26. maj i Celle , internationale efterforskere indsamlede næsten 5, 000 prøver over en treårig periode på tværs af 60 byer i 32 lande og seks kontinenter. Efterforskerne analyserede prøverne ved hjælp af en genomisk sekventeringsteknik kaldet shotgun -sekvensering for at detektere tilstedeværelsen af forskellige mikrober, herunder bakterier, archaea (encellede organismer, der adskiller sig fra bakterier), og vira, der bruger DNA som deres genetiske materiale. (Andre typer vira, der bruger RNA som deres genetiske materiale, såsom SARS-CoV-2, den virus, der forårsager COVID-19, ville ikke være blevet opdaget med de DNA-analysemetoder, der blev brugt i denne præpandemiske undersøgelse.)
Dette forskningsfelt har vigtige konsekvenser for påvisning af udbrud af både kendte og ukendte infektioner og for at studere forekomsten af antibiotikaresistente mikrober i forskellige bymiljøer.
"Hver gang du sætter dig ned i metroen, du pendler sandsynligvis med en helt ny art, "sagde seniorforfatter Dr. Christopher Mason, meddirektør for WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction og professor i fysiologi og biofysik ved Weill Cornell Medicine. Dr. Mason er også medstifter og betalt konsulent for Biotia og Onegevity Health, og en betalt højttaler for WorldQuant LLC.
Den nuværende undersøgelse førte til opdagelsen af 10, 928 vira og 748 bakterier, der ikke findes i nogen referencedatabaser.
Dr. Mason grundlagde MetaSUB (forkortelse for Metagenomics og Metadesign of Subways og Urban Biomes) i 2015, sammen med Dr. Evan Afshin, der dengang var bachelorstuderende ved Macaulay Honours College ved Queens College og nu er klinisk stipendiat i fysiologi og biofysik ved Weill Cornell Medicine og en betalt konsulent for Onegevity Health.
Den nyligt frigivne undersøgelse blev ledet af Dr. Mason, David Danko, en Weill Cornell Graduate School -doktorand i Dr. Mason's laboratorium under studiet, og Daniela Bezdan, som på det tidspunkt var forskningsassistent i beregningsmæssig biomedicin ved Weill Cornell Medicine.
Ved at indsamle prøver af mikrober og analysere deres gener-samlet kendt som mikrobiomet-håber forskerne at lære mere om bakterierne, vira og andre mikroorganismer, der lever blandt mennesker. For eksempel, forskningen kan hjælpe med at identificere fremkomsten af antibiotikaresistente stammer.
At forudsige antibiotikaresistens alene fra genetiske sekvenser er udfordrende, men forskerne var i stand til at kortlægge nogle gener, der vides at være knyttet til resistens, kvantificere deres overflod og bekræfte de genetiske markørers evne til at give resistens. De fandt ud af, at nogle byer havde flere resistensgener end andre, og at der kan være byspecifikke signaturer for nogle af disse gener.
Antimikrobiel resistens er fortsat en stor global sundhedsudfordring. "Selvom der er behov for yderligere forskning, dette datasæt viser værdien og potentialet for kortlægning og overvågning af mikrobiomer, og den indsigt, det kan give læger, forskere og folkesundhedsembedsmænd, "Sagde Dr. Afshin.
I øvrigt, lære om de små molekyler og proteiner fremstillet af mikrober kan også føre til opdagelsen af nye antibiotika samt andre molekyler, der har potentiale til at blive udviklet som lægemidler. Mange antibiotika og lægemidler, der i øjeblikket er i brug, er afledt af mikrobielle kilder.
Opdagelser gjort om nye mikrobielle arter kan også føre til nye laboratorieværktøjer og -tilgange, såsom nye måder at bruge det molekylære redigeringsværktøj kendt som CRISPR. I dette studie, forskerne fandt 838, 532 nye CRISPR-arrays-uddrag af viralt DNA fundet i bakterier-og 4,3 millioner nye peptider (små proteiner).
På grund af disse prøveudtagningsbestræbelser, Dr. Mason sagde, at han kan forudsige med omkring 90 procent nøjagtighed, hvor en person bor, bare ved at sekvensere DNA'et på deres sko. Mange faktorer viste sig at påvirke en bys mikrobiom, herunder den samlede befolkning og befolkningstæthed, højde, nærhed til havet og klimaet. Resultaterne om disse forskellige signaturer kunne muliggøre fremtidige retsmedicinske undersøgelser.
Et mikrobiom indeholder molekylære ekkoer af det sted, hvor det blev opsamlet. En kystprøve kan indeholde saltglade mikrober, mens en prøve fra en tætbefolket by kan vise slående biodiversitet, "Sagde Dr. Danko.
Dr. David Danko, Faglig studerende, Weill Cornell Graduate School.
Drs. Mason og Afshin begyndte at indsamle og analysere mikrobielle prøver i metrosystemet New York City i 2013. Efter at de havde offentliggjort deres første fund, kaldet PathoMap, de blev kontaktet af forskere fra hele verden, der ønskede at lave lignende undersøgelser for deres egne byer.
Den internationale interesse inspirerede Dr. Mason's laboratorium til at oprette MetaSUB og rekrutterede Daniela Bezdan som forskningsdirektør. "Vi havde brug for internationalt accepterede protokoller, logistik- og samarbejdsaftaler med forskere, leverandører, regeringskontorer og filantropiske fonde for potentielt 100 byer i 20 lande, "Sagde Bezdan.
I dag fortsætter MetaSUB med at vokse og har udvidet sig til at indsamle RNA- og DNA -prøver fra luft, vand og spildevand, foruden hårde overflader. Dette har ført til et tilskud på $ 5 millioner på spildevandssekventering og viral sporing i tre stater (Florida, New York og Wisconsin), og som er en del af Center for Sygdomsbekæmpelse og Forebyggelse's nye National Wastewater Surveillance System (NWSS).
Gruppen fører også tilsyn med projekter såsom Global City Sampling Day (gCSD), afholdes hvert år den 21. juni, og har foretaget omfattende undersøgelser, herunder en omfattende mikrobiel analyse af Rio de Janeiro før, under og efter sommer -OL 2016. Mange af prøverne analyseret i den nuværende undersøgelse blev indsamlet på Global City Sampling Day i 2016 og 2017.
New York Citys prøveudtagning blev udført med støtte fra Weill Cornell Medicine Clinical and Translational Science Center (CTSC), i samarbejde med senior CTSC programchef Jeff Zhu. Dr. Mason og hans kolleger forbereder sig i øjeblikket på dette års arrangement.
"Da vi startede i 2015, konsortiet bestod af 16 byer; seks år senere har vi mere end 100 byer. Det er dejligt at have denne gruppe nysgerrige, selvstartende og entusiastiske medforskere, "sagde Dr. Mason, som også er professor i computational genomics i computational biomedicine i HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud Institute for Computational Biomedicine ved Weill Cornell Medicine.
"Selvom der indsamles prøver over hele verden, meget af analysen er udført lige her i New York City ved Weill Cornell Medicine, "sagde Dr. Mason. Analysen og samlingen af sekvenser udnyttede også broer og broer-2, Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) supercomputere i Pittsburgh Supercomputing Center.
MetaSUB -forskere i Schweiz (dr. Andre Kahles og Gunnar Rätsch) brugte disse samlinger og rådata til at opbygge en søgbar, global DNA -sekvensportal (MetaGraph), der indekserede alle kendte genetiske sekvenser (inklusive MetaSUB -data). Portalen kortlægger alle kendte eller nyopdagede genetiske elementer til deres placering på Jorden og kan hjælpe med at opdage nye mikrobielle interaktioner og formodede funktioner.
DNA -isolering fra prøver blev stort set udført med støtte fra Zymo Research og Promega, og sekvenseret i samarbejde med Dr. Shawn Levy ved HudsonAlpha Institute for Biotechnology, Dr. Klas Udekwu fra Stockholms universitet og New York Genome Center. Fremtidige og igangværende undersøgelser vil se på RNA og DNA med lange læsninger og rumlige billeddannelsesmetoder, samt spore metabolitterne fra de globale websteder, og fortsætte med at opdatere det genetiske kort på planetarisk skala.
Oral sex kan udløse bakteriel vaginose
Mennesker kontra vira - Kan vi undgå udryddelse i nær fremtid?
Fordøjelsesmanifestationer er almindelige, men milde blandt indlagte COVID-19-patienter
Undersøgelse beskriver den oprindelige baseline sunde tarmmikrobiomdatabase og overflodsprofil
Immunceller reparerer beskadiget tarm hos børn med IBD
Sammensætning og struktur af nasopharyngeal mikrobiom vedrører sværhedsgraden af COVID-19 sygdom
Fortsæt,
Spis kameraet - kapselendoskopi Når en stor hvidhaj fanges, og han menes at have stået bag et angreb, skæres fiskens mave op. Alle slags ting kommer normalt ud af maven, herunder en flok hele små fis
Kortkædede fedtsyretilskud forbedrer slagtilfælde,
mus undersøgelse viser Supplerende kroppens kortkædede fedtsyrer kan forbedre slagtilfælde genopretning, ifølge forskning i mus, der for nylig blev offentliggjort i JNeurosci. Kortkædede fedtsyretilsk
Forskning viser, at probiotika kan hjælpe med at bekæmpe angst og depression
Tidligere forskning har knyttet psykiske problemer og udviklingsforstyrrelser til tarmsundheden. Nu, et team af britiske forskere har vist, at fødevarer, der udvider profilen af nyttige bakterier i