For studien, publisert 26. mai i Celle , internasjonale etterforskere samlet nesten 5, 000 prøver over en treårsperiode på 60 byer i 32 land og seks kontinenter. Etterforskerne analyserte prøvene ved hjelp av en genomisk sekvenseringsteknikk som kalles haglgeværsekvensering for å oppdage tilstedeværelsen av forskjellige mikrober, inkludert bakterier, archaea (encellede organismer som er forskjellige fra bakterier), og virus som bruker DNA som sitt genetiske materiale. (Andre typer virus som bruker RNA som sitt genetiske materiale, som SARS-CoV-2, viruset som forårsaker COVID-19, ville ikke ha blitt oppdaget med DNA-analysemetodene som ble brukt i denne pre-pandemiske studien.)
Dette forskningsfeltet har viktige implikasjoner for å oppdage utbrudd av både kjente og ukjente infeksjoner og for å studere utbredelsen av antibiotikaresistente mikrober i forskjellige bymiljøer.
"Hver gang du setter deg ned i T -banen, du pendler sannsynligvis med en helt ny art, "sa seniorforfatter Dr. Christopher Mason, meddirektør for WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction og professor i fysiologi og biofysikk ved Weill Cornell Medicine. Dr. Mason er også medgründer og betalt konsulent for Biotia og Onegevity Health, og en betalt høyttaler for WorldQuant LLC.
Den nåværende studien førte til oppdagelsen av 10, 928 virus og 748 bakterier som ikke finnes i noen referansedatabaser.
Dr. Mason grunnla MetaSUB (forkortelse for Metagenomics and Metadesign of Subways and Urban Biomes) i 2015, sammen med Dr. Evan Afshin, som da var en bachelorstudent ved Macaulay Honours College ved Queens College og nå er klinisk stipendiat i fysiologi og biofysikk ved Weill Cornell Medicine og en betalt konsulent for Onegevity Health.
Den nylig utgitte studien ble ledet av Dr. Mason, David Danko, en doktorand ved Weill Cornell Graduate School i Dr. Mason's lab under studiet, og Daniela Bezdan, som var forskningsassistent i beregningsbiomedisin ved Weill Cornell Medicine på den tiden.
Ved å samle prøver av mikrober og analysere genene deres-samlet kjent som mikrobiomet-håper forskerne å lære mer om bakteriene, virus og andre mikroorganismer som lever blant mennesker. For eksempel, forskningen kan bidra til å identifisere fremveksten av antibiotikaresistente stammer.
Å forutsi antibiotikaresistens fra genetiske sekvenser alene er utfordrende, men forskerne var i stand til å kartlegge noen gener som er kjent for å være knyttet til resistens, kvantifisere deres overflod og bekrefte de genetiske markørenes evne til å gi resistens. De fant ut at noen byer hadde flere motstandsgener enn andre, og at det kan være byspesifikke signaturer for noen av disse genene.
Antimikrobiell resistens er fortsatt en stor global helseutfordring. "Selv om ytterligere forskning er nødvendig, dette datasettet demonstrerer verdien og potensialet for kartlegging og overvåking av mikrobiomer, og innsikten den kan gi leger, forskere og helsemyndigheter, "Dr. Afshin sa.
Videre, Å lære om små molekyler og proteiner laget av mikrober kan også føre til oppdagelse av nye antibiotika så vel som andre molekyler som har potensial til å bli utviklet som legemidler. Mange antibiotika og legemidler som er i bruk for tiden er avledet fra mikrobielle kilder.
Funn gjort om nye mikrobielle arter kan også føre til nye laboratorieverktøy og tilnærminger, for eksempel nye måter å bruke det molekylære redigeringsverktøyet kjent som CRISPR. I denne studien, forskerne fant 838, 532 nye CRISPR-matriser-utdrag av viralt DNA funnet i bakterier-og 4,3 millioner nye peptider (små proteiner).
På grunn av disse prøvetakingsinnsatsene, Dr. Mason sa at han med omtrent 90 prosent nøyaktighet kan forutsi hvor en person bor, bare ved å sekvensere DNA på skoene. Mange faktorer ble funnet å påvirke byens mikrobiom, inkludert total befolkning og befolkningstetthet, høyde, nærhet til havet og klimaet. Funnene om disse forskjellige signaturene kan muliggjøre fremtidige rettsmedisinske studier.
Et mikrobiom inneholder molekylære ekko fra stedet der det ble samlet. En kystprøve kan inneholde saltelskende mikrober, mens en prøve fra en tettbygd by kan vise slående biologisk mangfold, "Dr. Danko sa.
Dr David Danko, Faglig student, Weill Cornell Graduate School.
Drs. Mason og Afshin begynte å samle og analysere mikrobielle prøver i tunnelbanesystemet i New York City i 2013. Etter at de publiserte sine første funn, kalt PathoMap, de ble kontaktet av forskere fra hele verden som ønsket å gjøre lignende studier for sine egne byer.
Den internasjonale interessen inspirerte Dr. Mason's lab til å lage MetaSUB og rekrutterte Daniela Bezdan som forskningssjef. "Vi trengte internasjonalt aksepterte protokoller, logistikk og samarbeidsavtaler med forskere, leverandører, regjeringskontorer og filantropiske stiftelser for potensielt 100 byer i 20 land, "Sa Bezdan.
I dag fortsetter MetaSUB å vokse og har utvidet seg til å samle RNA og DNA -prøver fra luft, vann og kloakk, i tillegg til harde overflater. Dette har ført til et tilskudd på $ 5 millioner på sekvensering av avløpsvann og viral sporing i tre stater (Florida, New York og Wisconsin), og som er en del av Center for Disease Control and Prevention's new National Wastewater Surveillance System (NWSS).
Gruppen fører også tilsyn med prosjekter som Global City Sampling Day (gCSD), arrangeres hvert år 21. juni, og har gjort omfattende studier inkludert en omfattende mikrobiell analyse av Rio de Janeiro før, under og etter sommer -OL 2016. Mange av prøvene som ble analysert i den nåværende studien ble samlet på Global City Sampling Day i 2016 og 2017.
Prøvetaking i New York City ble utført med støtte fra Weill Cornell Medicine Clinical and Translational Science Center (CTSC), i samarbeid med senior CTSC programleder Jeff Zhu. Dr. Mason og hans kolleger forbereder for tiden årets arrangement.
"Da vi startet i 2015, konsortiet besto av 16 byer; seks år senere har vi mer enn 100 byer. Det er flott å ha denne gruppen nysgjerrige, selvoppstartende og entusiastiske medforskere, "sa Dr. Mason, som også er professor i computational genomics in computational biomedicine i HRH Prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz Al-Saud Institute for Computational Biomedicine ved Weill Cornell Medicine.
"Selv om det er samlet prøver over hele verden, mye av analysen er gjort her i New York City ved Weill Cornell Medicine, "sa Dr. Mason. Analysen og sammensetningen av sekvenser utnyttet også Bridges and Bridges-2, Superdatamaskiner fra Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) ved Pittsburgh Supercomputing Center.
MetaSUB -forskere i Sveits (dr. Andre Kahles og Gunnar Rätsch) brukte disse samlingene og rådataene til å bygge en søkbar, global DNA -sekvensportal (MetaGraph) som indekserte alle kjente genetiske sekvenser (inkludert MetaSUB -data). Portalen kartlegger alle kjente eller nylig oppdagede genetiske elementer til deres plassering på jorden og kan hjelpe til med å oppdage nye mikrobielle interaksjoner og antatte funksjoner.
DNA -isolering fra prøver ble stort sett utført med støtte fra Zymo Research og Promega, og sekvensert i samarbeid med Dr. Shawn Levy ved HudsonAlpha Institute for Biotechnology, Dr. Klas Udekwu fra Stockholms universitet og New York Genome Center. Fremtidige og pågående studier vil se på RNA og DNA med lange avlesninger og romlige avbildningsmetoder, samt spore metabolittene fra de globale nettstedene, og fortsette å oppdatere det genetiske kartet på planetarisk skala.
Genetikk kan påvirke sammensetningen av mikrobiomet mer enn miljøfaktorer
Penis mikrobiom er reservoar for bakteriell vaginose-assosierte bakterier
Plantebaserte dietter forbedrer hjertehelsen via tarmmikrobiomet
Tap av tarmepitelbarriere som er ansvarlig for COVID-19-relatert MIS-C hos barn,
Nyoppdagede store fag utvisker grensen mellom liv og skade
Studien beskriver den opprinnelige baseline sunne tarmmikrobiomdatabasen og overflodsprofil
Barn er immunforberedt på SARS-CoV-2
Minst 30 nye sykdommer har dukket opp de siste 20 årene og truer nå sammen hundrevis av millioner menneskers helse. For mange av disse sykdommene, det er ingen behandling, kurere, eller vaksine. Selv
E. coli superbug -spredning ved dårlig toaletthygiene,
ikke gjennom mat En ny studie publisert i Lancet smittsomme sykdommer 22. oktober, 2019, sier at en vanlig superbug som forårsaker mer enn 5, 000 tilfeller av matforgiftning i England hvert år spres
Genetisk tilpasning av tarmbakterier reduserer risikoen for tykktarmskreft hos mus, finner studier
Forskere har funnet ut at redigering av genene til bakteriene som er tilstede i musens tarm, kan bidra til å redusere betennelse og tilhørende risiko for tykktarmskreft. Forskningen fra UT sørvestlige