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巴西研究人员在奥运会前、中、后对里约热内卢菌群进行了分析

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在里约热内卢奥运会上,当体操运动员摔倒、赛跑运动员跨栏、跳水运动员在空中旋转时,研究人员穿着配套的t恤在城市中穿梭,收集微生物样本。

他们希望通过比较他们在2016年夏季奥运会运动员和国际代表抵达里约热内卢之前获得的样本,和他们现在收集的样本,以及最后一批运动员回家后将收集的样本,他们将能够看到当来自世界各地的游客大量涌入时,一个城市的微生物群是如何变化的。据国际奥委会(International Olympic Committee)称,预计将有大约50万游客前往里约热内卢观看奥运会。

这项被称为“奥林匹克组体”(Olympiome)的项目是国际MetaSub联盟(International MetaSub Consortium)项目的副产品。该小组由康奈尔医学院的克里斯托弗·梅森(Christopher Mason)领导,将来自45个城市的研究人员聚集在一起,研究它们的城市微生物群落,重点是它们的交通系统。梅森此前曾对纽约地铁系统进行过微生物分析。

a.c. Camargo癌症中心São保罗的Emmanuel Dias-Neto研究细菌和癌症之间的联系,当他得知梅森的项目和MetaSub项目时,他已经在思考地铁上有什么微生物,他随后加入并参加了该项目的第一次会议。

“当我们一起工作时,第一次有了这个研究的想法:大量的人来到一个城市,一段时间后离开,会有什么影响?”提出“奥林匹克之家”项目想法的迪亚斯-内托告诉基因组网。“他们会把虫子留下吗?”这些虫子能在新的环境中存活下来吗?”

通过在奥运会之前、期间和之后对里约热内卢的不同部分进行DNA取样,他希望能回答这个问题。此外,通过收集RNA和蚊子,他还希望调查寨卡病毒和其他病毒在这座城市的流行情况。

纽约市地铁系统项目,其细节是发表在电池系统去年夏天梅森和他的同事们对该市450多个地铁站和其他地点进行了采样。虽然他们发现,他们分离出的近一半DNA无法追溯到任何已知的生物,但他们可以识别的DNA属于1688个不同的类群,跨越了细菌、病毒、古生菌和真核生物类群。他们能找到的大部分都是细菌,主要是皮肤相关的细菌不动杆菌Staphylococcous

“一开始我们非常兴奋,”梅森告诉GenomeWeb。其他研究人员联系了他,说他们想对自己城市的微生物群进行类似的研究。45个城市已经签约成为MetaSub联盟的一部分,包括里约热内卢、东京、巴塞罗那、约翰内斯堡和萨克拉门托。

该联盟刚刚在6月21日举行了第一个全球采样日,恰逢海洋采样日,派出研究人员带着棉签从各自城市的交通系统和其他地点收集样本。MetaSub网站表示,当天共收集了5600多个样本。

梅森补充说,每个MetaSub引用的城市都被鼓励从事自己的副业项目。例如,在纽约,调查人员正在监测高瓦纳斯运河,这是美国环境保护署在布鲁克林指定的超级基金地点。他们希望能够追踪运河清理后的变化。

而里约热内卢正在举办奥运会。来自里约热内卢里约热内卢公共卫生机构FIOCRUZ的Milton Ozório Moraes补充说:“我们实际上将抓住微生物群的变化,这可能会受到这么多人来到里约热内卢的影响。”他在那里研究麻风病。Moraes在里约热内卢中监督该项目。据莫拉埃斯说,他们目前正在九个不同的地铁站每周擦洗三次,从火车和车站的一系列表面收集样本,包括座椅、扶手和售货亭。

他指出,地铁不是里约热内卢最大的交通系统——公共汽车才是——但地铁后面跟着公共汽车是到达奥林匹克公园的最佳路线。

不过,迪亚斯-内托说,他们关注的不是奥运场馆和场馆,而是人们通常去的地方。研究人员还抽样调查了该市的公园和广场。他说:“我们想捕捉城市中常见的微生物群。”

梅森补充说,研究人员已经能够从奥运村内部获得一些样本。

除了从他们收集的样本中分离DNA外,研究人员还将从棉签样本中检测RNA。这样,他们可能会发现基于rna的生物的踪迹,比如寨卡病毒。但梅森指出,它们不太可能捕获任何RNA病毒,因为它们在表面上存活的时间不长。

迪亚斯-内托预测,游客的涌入对里约热内卢的微生物群的任何改变都可能是微妙的。他说,地铁和人的手上已经有了永久的微生物居住者,新的微生物很难找到立足之地。与此同时,Moraes设想,里约热内卢中可能有一些新物种在循环,而可能有一些典型的细菌或真菌物种可能会消失。东京理工大学的环境微生物学家Nancy Merino在给GenomeWeb的一封电子邮件中指出,纽约地铁研究发现,在飓风桑迪大约两年后被淹没的一vwin德赢ac米兰合作个车站中,微生物发生了变化。这让她想到,奥运会期间发生的一些变化可能会持续下去。

迪亚斯-内托说:“我们不知道,但我猜这将是一个微妙的变化,最终其中一些将能够在这些表面上坚持下来。”但让我们看看。”

随着世界上其他城市参加6月的全球采样日,迪亚斯-内托说,这些数据可以用来试图追踪任何持久性或有趣的病毒的起源。梅森指出,当他查看MetaSub试点数据时,有些物种似乎是某些地区特有的。

Moraes说:“例如,如果我们发现一种不同的细菌菌株,它在巴西不常见,但在巴塞罗那或该联盟的任何其他城市很常见,我们实际上可以比较数据,因为我们每年都在进行集体采样。”

梅森补充说,这可能是宏基因组取证的开始,“你可以根据你正在寻找的物种来知道你在世界上的什么地方。”

在研究里约热内卢的微生物群及其可能发生的变化的同时,研究人员也将分析他们的棉签提取的人类DNA,以作为祖先和其他标记。迪亚斯-内托表示,隐私问题有限,因为他们读取的信息太短,无法追踪到个人。

Dias-Neto说,他希望通过这样的样本来了解巴西的基本种族混合情况——巴西是一个高度多样化的国家。Moraes补充说,这也给了他们机会来估计巴西人中与疾病相关的罕见多态性的频率。

类似的祖先分析是纽约市地铁研究的一部分。梅森和他的同事们将他们发现的祖先标记与人口普查数据进行了比较,发现追溯到墨西哥人、哥伦比亚人和波多黎各人的标记是在布朗克斯区主要居住着西班牙人和美洲印第安人的地区发现的,而约鲁班人的祖先标记则是在布鲁克林的卡纳西社区发现的,那里主要居住着非洲裔美国人。

但在里约热内卢中,研究人员还将看到这些数据点如何随着奥运游客的到来而变化,以及何时恢复到基线。

除了在地铁和公园收集拭子样本外,里约热内卢的调查人员还在城市内和附近捕捉蚊子,以梳理它们的肠道微生物群。巴西的蚊子可以传播寨卡病毒、登革热和基孔肯雅热等几种传染病。但正如迪亚斯-内托所指出的,目前那里是冬天,蚊子并不多。

MetaSub的研究人员与另一个小组合作,该小组正在进行与奥运会有关的蚊子研究。最初,蚊子研究人员正在调查蚊子种群的基因,以及来自世界各地的访客可能会如何影响蚊子的动态和流动性。

Moraes说:“(但是)我们认为,对蚊子内脏的微生物群进行研究会非常有趣。”

研究人员还从捕获蚊子的公共区域附近收集棉签样本,以作比较。这些昆虫将被按性别划分,然后根据它们最近是否吸血,从人类或其他宿主身上抽血来进行特征描述。他们计划检查大约30只雌性蚊子的肠道微生物群。

由此,研究人员可能能够在被困蚊子体内检测到病毒或其他有机体。梅森说:“我们会看到有多少人真的把东西带进城市和城市附近。”

即使在奥运会结束后,研究人员仍将继续收集样本。如果他们真的发现了任何有趣的微生物,迪亚斯-内托计划随着时间的推移跟踪它们,看看它们在里约热内卢的喧嚣中能持续多久。

Moraes说,一旦他们有了所有的样本,他们将在巴西从中提取DNA和RNA,然后可能会把这些样本送到纽约进行测序,因为在那里测序更便宜。梅森指出,Qiagen正在支持这些样本的提取和库制备。

然后,数据将返回巴西,在里约热内卢和São Paulo进行分析。研究人员估计,他们将有大约1500个样本。“我们需要处理大量的数据,”Moraes说。

收集这些样本需要大量的擦拭和记录。每个收集点不仅要擦洗,还要拍照、打上地理标签,并通过智能手机应用程序上传到MetaSub联盟网站.地图显示了每个MetaSub城市的采样点。

在一个论文中出现的微生物组今年6月,规模更大的MetaSub联盟总结了他们的一次会议,提出了如何处理和分析此类样本的思路。例如,它指出了阳性、阴性和实验室控制的重要性,并呼吁制定和测试宏基因组研究的方法和标准,包括生物信息学。

纽约市地铁微生物组项目在分析和解释方面遇到了一些困难。在他们的电池系统论文中,梅森和他的同事还报告说,他们发现的DNA片段与鼠疫杆菌炭疽杆菌,以及其他潜在的病原体。但是批评者们指出——梅森和他的同事们也指出在勘误表中确认——这是极不可能的鼠疫耶尔森氏菌属炭疽杆菌我们真的在地铁里。

加州大学戴维斯分校的Jonathan Eisen告诉GenomeWeb,所使用的信息学管道过于慷慨,将阅读分配给了他们实际上不属于的组。他说,要证明一种生物存在,研究人员不仅要找到与该生物匹配的解读,还要找到它们与其他任何生物都不匹配的解读。此外,他还补充说,要说一种病原体存在,就需要找到致病或毒力因素。他补充说,这些都不能说明这种生物是活着的。

艾森补充说,他认为梅森和财团今后会更加谨慎。事实上,艾森实验室的一名本科生参与了MetaSub项目,艾森也参与了全球采样日。尽管如此,他发送一条微博强调他的期望。

“我想公开表达我的希望,希望他们这次能更加小心,把他们记录在案,”艾森告诉GenomeWeb。

Moraes补充说,如果他们确实发现了类似炭疽热或耐多药细菌的东西,他们会仔细梳理数据。“(宏基因组学)是评估的第一级,”他说。“如果我们有积极的结果,我们需要深入做额外的分析,以确保系统中确实有这种细菌。”

梅森特别表示,他们将依赖11种计算工具,而不是在太空中使用的3种电池系统纸张,并将使用计算标记为基础的面板。然后,他补充说,如果他们发现任何与疾病相关的物种,他们将进行后续PCR和其他分析,并向MetaSub顾问委员会和该联盟的其他研究人员寻求意见。他还说,他们将公布这些数据,让任何人都能看到。

正如奥运火炬将如何在奥运会结束时传递一样,奥运项目也将如此。2020年夏季奥运会的下一个主办城市东京的研究人员正在计划一个类似的项目。

迪亚斯-内托说:“当然,我们最终会把我们在这里学到的一切都传授给他们。”

准备工作已经在东京展开。东京的梅里诺和庆应义塾大学的铃木Haruo Suzuki一起负责这项工作。他说,他们已经在那里启动了一些试点项目,并正在进行时间序列研究,以指导他们为东京奥运会研究地点的选择。

有了时间序列,梅里诺说他们将调查季节和其他事件是否会影响东京微生物群的稳定性,而另一项独立的初步研究将在东京工业大学召开国际会议之前、期间和之后检查微生物群。vwin德赢ac米兰合作

尽管他们仍在开发实验设计,但梅里诺表示,她希望2020年东京奥运会项目与里约热内卢所做的类似。她预测,当轮到他们主办奥运会时,他们将看到一个“非常国际化的微生物群落”。

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