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Les chercheurs emploient la technique de ordonnancement génomique pour trouver la présence des microbes variés

Environ 12.000 bactéries et virus rassemblés en échantillonnage des systèmes de transport et des hôpitaux publics autour du monde à partir de 2015 à 2017 avaient été jamais déja recensés, selon une étude par le consortium international de MetaSUB, un effort global à suivre des microbes qui est abouti par des chercheurs de médicament de Weill Cornell.

Pour l'étude, le 26 mai publié en cellule, les chercheurs internationaux ont rassemblé presque 5.000 échantillons sur une période de trois ans en travers de 60 villes dans 32 pays et six continents. Les chercheurs ont analysé les échantillons utilisant un fusil de chasse appelé de ordonnancement génomique de technique ordonnançant pour trouver la présence des microbes variés, y compris les bactéries, les archéobactéries (organismes unicellulaires qui sont distinctes des bactéries), et les virus qui emploient l'ADN en tant que leur matériel génétique. (D'autres types de virus qui emploient l'ARN en tant que leur matériel génétique, tel que SARS-CoV-2, le virus qui entraîne COVID-19, n'auraient pas été trouvés avec les méthodes d'analyse de l'ADN employées dans cette étude pré-universelle.)

Ce domaine de la recherche a des implications importantes pour trouver des manifestations d'infections connues et inconnues et pour étudier la prévalence des microbes résistant aux antibiotiques dans différents milieux urbains.

« Chaque fois que vous vous asseyez dans le souterrain, vous êtes permutation susceptible avec une substance entièrement neuve, » a dit M. supérieur Christopher Mason d'auteur, codirecteur de l'initiative de WorldQuant pour la prévision quantitative et d'un professeur de la physiologie et de la biophysique au médicament de Weill Cornell. M. Mason est également co-fondateur et un conseiller payé de la santé de Biotia et d'Onegevity, et un orateur payé pour le LLC de WorldQuant.

L'étude actuelle a mené à la découverte de 10.928 virus et de 748 bactéries qui ne sont pas présents dans aucune base de données de référence.

M. Mason a fondé MetaSUB (abréviation Metagenomics et Metadesign des souterrains et des biomes urbains) en 2015, avec M. Evan Afshin, qui était alors un étudiant de premier cycle à l'université d'honneurs de Macaulay à l'université de la Reine et est maintenant un camarade clinique en physiologie et biophysique au médicament de Weill Cornell et un conseiller payé pour la santé d'Onegevity.

L'étude neuf relâchée a été aboutie par le jeu rouleau-tambour. Maçon, David Danko, un étudiant au doctorat de troisième cycle d'université de Weill Cornell dans le laboratoire de M. Mason's pendant l'étude, et Daniela Bezdan, qui était un associé de recherches en biomédecine de calcul au médicament de Weill Cornell à ce moment-là.

En rassemblant des échantillons de microbes et en analysant leurs gènes--collectivement connu comme microbiome--les chercheurs espèrent apprendre plus au sujet des bactéries, des virus et d'autres micros-organismes qui vivent parmi des êtres humains. Par exemple, la recherche peut aider à recenser l'émergence des tensions résistant aux antibiotiques.

La résistance aux antibiotiques de prévision seules des séquences génétiques est provocante, mais les chercheurs pouvaient tracer quelques gènes connus pour être lié à la résistance, mesurer leur abondance et confirmer la capacité des repères génétiques de s'entretenir résistance. Ils ont constaté que quelques villes ont eu plus de gènes de résistance que d'autres, et qu'il pourrait y avoir des signatures de ville-détail pour certains de ces gènes.

La résistance antimicrobienne demeure un défi global important de santé. « Tandis que davantage de recherche est nécessaire, cet ensemble de données explique la valeur et le potentiel pour le mappage et la surveillance de microbiome, et les analyses il peut fournir des médecins, des scientifiques et des agents de la Santé publics, » M. Afshin a dit.

D'ailleurs, se renseigner sur les petites molécules et les protéines effectuées par des microbes pourrait également mener à la découverte des antibiotiques neufs ainsi que d'autres molécules qui ont le potentiel d'être développé comme médicaments. Beaucoup d'antibiotiques et de médicaments qui sont actuel en service ont été dérivés des sources microbiennes.

Les découvertes effectuées au sujet de la substance microbienne neuve ont pu également mener aux outils neufs et aux approches de laboratoire, telles que des voies nouvelles d'utiliser l'outil moléculaire de retouche connu sous le nom de CRISPR. Dans cette étude, les chercheurs ont trouvé 838.532 choix nouveaux de CRISPR--extraits des bactéries intérieures trouvées par ADN viral--et 4,3 millions de peptides neufs (petites protéines).

En raison de ces derniers les efforts d'échantillonnage, M. Mason ont indiqué qu'il peut prévoir avec environ 90 pour cent d'exactitude où une personne vit, juste en séquençant l'ADN sur leurs chaussures. Beaucoup de facteurs se sont avérés pour influencer le microbiome d'une ville, y compris la population générale et la densité de population, l'élévation, la proximité vers l'océan et le climat. Les découvertes au sujet de ces signatures distinctes ont pu activer de futures études légales.

Un microbiome contient des échos moléculaires de la place où il a été rassemblé. Un échantillon côtier peut contenir les microbes qui aime le sel tandis qu'un échantillon provenant d'une ville en masse peuplée peut montrer la biodiversité saisissante, » M. Danko a dit.

M. David Danko, stagiaire de Soctoral, troisième cycle d'université de Weill Cornell.

Jeu rouleau-tambour. Le maçon et l'Afshin ont commencé à rassembler et analyser les échantillons microbiens dans le système de souterrain de New York City en 2013. Après qu'ils publiés leurs premières découvertes, PathoMap aboubé, ils aient été entrés en contact par des chercheurs de partout dans le monde qui a voulu faire les études assimilées pour leurs propres villes.

L'intérêt international a inspiré le laboratoire de M. Mason's pour produire MetaSUB et a recruté Daniela Bezdan en tant que directeur de recherche. « Nous avons eu besoin avons internationalement reçu des protocoles, des conventions de logistique et de collaboration avec des scientifiques, des constructeurs, des bureaux du gouvernement et des fondations philanthropiques pour potentiellement 100 villes dans 20 pays, » Bezdan a dit.

Aujourd'hui MetaSUB continue à se développer et a augmenté à rassembler des échantillons d'ARN et d'ADN de l'air, de l'eau et des eaux d'égout, en plus des surfaces dures. Ceci a mené à une concession $5 millions sur des eaux usées ordonnançant et suivant viral en travers de trois conditions (la Floride, New York et Wisconsin), et qui fait partie du système de surveillance national neuf de Centre de Contrôle des Maladies et d'eaux usées de la prévention (NWSS).

Le groupe surveille également des projets tels que le jour global d'échantillonnage de ville (gCSD), retenu chaque année le 21 juin, et a fait des études étendues comprenant une analyse microbienne complète de Rio de Janeiro avant, pendant et après les 2016 Jeux Olympiques d'été. Plusieurs des échantillons analysés dans l'étude actuelle ont été rassemblés le jour global d'échantillonnage de ville en 2016 et 2017.

L'effort d'échantillonnage de New York City a été conduit avec le support du centre clinique et de translation de médicament de Weill Cornell de la Science (CTSC), en collaboration avec le gestionnaire de programme supérieur Jeff Zhu de CTSC. Le M. Mason et ses collègues se préparent actuel à l'événement de cette année.

« Quand nous avons commencé en 2015, le consortium s'est composé de 16 villes ; six ans après nous avons plus de 100 villes. Il est grand d'avoir ce groupe de curieux, auto-démarrage et Co-chercheurs enthousiastes, » a dit M. Mason, qui est également professeur de génomique de calcul en biomédecine de calcul dans l'institut d'Al-Saud de prince Alwaleed Bin Talal Bin Abdulaziz de HRH pour la biomédecine de calcul au médicament de Weill Cornell.

« Bien que des échantillons sont rassemblés partout dans le monde, une grande partie de l'analyse est faite convenablement ici à New York City au médicament de Weill Cornell, » a dit M. Mason. L'analyse et l'assemblage des séquences sont également accrus des passerelles et Bridges-2, les superordinateurs extrêmes de l'environnement de découverte de scientifique et technique (XSEDE) à la superinformatique de Pittsburgh centrent.

Chercheurs de MetaSUB en Suisse (jeu rouleau-tambour. André Kahles et Gunnar Rätsch) utilisé ces ensembles et données brutes pour établir un portail explorable et global de séquence d'ADN (MetaGraph) qui a répertorié toutes les séquences génétiques connues (caractéristiques y compris de MetaSUB). Le portail trace les éléments génétiques connus ou neuf découverts à leur emplacement sur terre et peut faciliter la découverte des interactions microbiennes neuves et des fonctionnements putatifs.

L'isolement d'ADN dans des échantillons ont été en grande partie exécutés avec le support de la recherche et du Promega de Zymo, et ordonnancés en collaboration avec M. Shawn Levy à l'institut de HudsonAlpha pour la biotechnologie, M. Klas Udekwu d'université de Stockholm et du centre de génome de New York. Les futures et actuelles études regarderont l'ARN et l'ADN avec longtemps s'affiche et les méthodes de spatial-représentation, ainsi que trace les métabolites des sites globaux, et continue à mettre à jour la carte génétique de planétaire-écaille.