MetaSUB Budapest – Mikrobák a metróban

Elmentünk mikrobiális mintákat gyűjteni a budapesti metróhálózatból, és közben Nagy-Szakál Dorottya kutatóorvossal beszélgettünk a különféle épített környezetek genetikai feltérképezésének jelentőségéről.

MetaSUB Budapest – Mikrobák a metróban

Az idei évtől Budapest is bekapcsolódott a nemzetközi MetaSUB-projektbe, amelynek célja a városok, ezen belül is tömegközlekedési hálózatok mikrobiológiai feltérképezése. A New York-i Cornell Egyetem vezetésével zajló kutatásban már közel 50 ország majdnem 100 nagyvárosa vesz részt. Vagyis ezen településeken az év egy azonos időszakában minden évben mintákat gyűjtenek a metróhálózat legfontosabb állomásainak padlójáról, székeiről, mozgólépcsőiről és néhány szerelvényről is.

A mintákat aztán DNS-szekvenálásnak vetik alá, meghatározva az azokban levő mikrobákat, ezek antibiotikum-rezisztenciájával és virulenciájával együtt. A projekt hosszú távú célja, hogy a különböző városok így feltérképezett mikrobiomját összehasonlítsák (felmérve például, hogy a hőmérséklet, a páratartalom és a forgalom hogyan befolyásolja az adatokat), illetve hogy ennek változásait egy-egy településen belül is nyomon kövessék, annak megértése érdekében, hogyan működnek ezek a mikrobiális közösségek, és milyen hatással lehetnek arra a rengeteg emberre, akik nap mint nap érintkezésbe kerülnek ezekkel.

A június 28-án elvégzett budapesti mintagyűjtésre elkísértük a magyar önkénteseket és a projekt hazai koordinátorát, a kutatás résztvevőjét, Nagy-Szakál Dorottyát, aki a Semmelweis Egyetemen elvégzett tanulmányai óta a Columbia és a Cornell Egyetemeken kutat, illetve 2018-tól a Biotia nevű New York-i startup orvosi kutatásokért felelős igazgatójaként dolgozik. A minták gyűjtése közben a MetaSUB-projekten túl utóbbi cég saját projektjeiről is beszélgettünk.

Galéria megnyitása
A budapesti mintagyűjtő team

A mikrobák köztünk élnek

A MetaSUB elnevezésű projekt, ahogy neve is mutatja, metagenomikával foglalkozik, vagyis ennek keretében nem egy-egy élőlény DNS-ét szekvenálják, hanem a természetből, illetve jelen esetben a városi környezet különféle felületeiről vett mintákban található örökítőanyagot vizsgálják, hogy feltérképezzék, milyen mikrobiális közösség él ezeken. Ilyen szempontból pedig különösen érdekesek lehetnek a tömegközlekedési rendszerek, ahol minden nap emberek tömegei érintkeznek ezekkel a mikrobákkal lakott felületekkel, kölcsönösen befolyásolva egymás mikrobiális összetételét.

Mikrobák ugyanis nemcsak ezeken a mesterséges felületeken, hanem az emberi testben és testen is élnek, ráadásul kulcsfontosságú szerepet játszanak abban, hogy szervezetünk megfelelően működjön. A vizsgálatok szerint testünk 10-szer annyi bakteriális sejtet tartalmaz, mint humán sejtet, és a vérben jelenlevő aktív molekulák közül a baktériumok által termeltek szintje a 36 százalékot is elérheti. Az utóbbi évek kutatásai azt is egyre világosabbá teszik, hogy a bennünk élő mikrobák egyensúlyának felborulása komoly egészségügyi problémákat okozhat, és többek közt olyan betegségek kialakulásában is szerepet játszhat, mint a gyulladásos bélbetegségek, a cukorbetegség, bizonyos autoimmun kórképek, a skizofrénia vagy a depresszió.

Galéria megnyitása

A szakértők jelenlegi ismeretei szerint a mikrobiom összetétele részben örökletes faktorok függvénye, részben pedig a környezeté, vagyis például attól is függ, hogy mit eszünk vagy milyen felületekkel kerülünk érintkezésbe mindennapjaink során.

Annak ellenére azonban, hogy jelenleg a világ népességének 54 százaléka városokban él, egyelőre nagyon keveset tudunk arról, hogy ezekben a sűrűn lakott, épített környezetekben milyen mikrobák jellemzők, milyen dinamikájú mikrobiális közösségek vannak, és ezek hogyan lépnek kölcsönhatásba az emberi populációkkal.

Fertőző betegségek a New York-i metróban?

Ezen kérdésekre kereste a választ Christopher E. Mason, a Cornell rendszerbiológiával és genomikával foglalkozó kutatója, miután kislánya egy alkalommal megnyalta a metró kapaszkodórúdját. Mason és kollégái 2013 nyarán vágtak bele a PathoMap nevű kutatásba, amelynek célja New York városának metagenomikai feltérképezése volt, elsődlegesen a napi szinten milliók által használt metróhálózatra fókuszálva. A kutatócsoport egyrészt azt remélve kezdett bele a projektbe, hogy rendszeres mintagyűjtéssel meghatározhatják a metróhálózat „normál” metagenomját, amelyhez képest a jövőben könnyebbé válhat a biológiai fenyegetések azonosítása.

Ezen kívül az alapkutatás során gyűjtött információkkal a városok működtetéséhez szükséges adatokhoz is hozzá kívántak járulni, vagyis a hosszabb távú elképzelés szerint a környezeti DNS elemzési eredményei idővel a várostervezés, a közterületek és a tömegközlekedés karbantartása, illetve a közegészségügyi döntések során is számításba kerülhetnek. Ahogy Nagy-Szakál Dorottya fogalmazott az immár világméretűvé nőtt kezdeményezés kapcsán:

„A cél okosabb és egészségesebb városok létrehozása.”

Már az első New York-i mintagyűjtés nyomán akadtak meglepetések, a legnagyobb talán ezek közül az volt, hogy a szekvenált környezeti DNS 48 százaléka egyetlen ismert organizmushoz sem tartozott. Vagyis a tömegközlekedők napi szinten érintkeznek olyan mikrobákkal, amelyekről egyelőre semmit sem tudunk.

Galéria megnyitása

A vizsgálat során azonosított patogének jelenléte (pl. két mintában antraxot, háromban pedig a pestis kórokozójának genetikai töredékeit is detektálták) és az ezek által okozott betegségek felbukkanásának hiánya egyben arra is rávilágított, hogy a közhiedelemmel ellentétben a tömegközlekedési eszközöknek és a megállóknak nem kell sterilnek lenniük ahhoz, hogy egészséges környezetet biztosítsanak. Ehelyett a kérdéses felszínek akkor „működnek jól”, ha egészséges összetételű bakteriális közösségnek adnak otthont, amely adott esetben képes megküzdeni a veszélyesebb mikrobákkal is.

Ebből a kutatásból nőtt ki a következő évek során a MetaSUB-projekt, amelynek keretében immár közel 100 nagyvárosban gyűjtenek éves rendszerességgel környezeti mintákat a metróhálózat különböző felszíneiről, hogy aztán ezeket a kutatásban résztvevő laborokban genetikai elemzésnek vessék alá.

„Környezeti mintákat gyűjtünk!”

A budapesti önkéntescsapat tagjaival, akik javarészt Nagy-Szakál barátaiból és családtagjaiból kerültek ki, a Deák téren találkoztunk. Némi felszíni eligazítást követően közös mintagyűjtés következett a kisföldalatti és a 3-as metró állomásán, majd kisebb csoportok indultak szét a különböző vonalakon, hogy a szerelvényekről és a kijelölt 12 állomásról összeszedjék a mintákat.

Ahogy Nagy-Szakál Dorottya a tájékoztatón elmondta, az idei évben egy héttel korábban kezdődött a mintagyűjtés, amelynek keretében a budapesti akció napjára nagyjából 8000 mintát sikerült összeszedni „nagyobb atrocitások nélkül”. A hazai mintagyűjtés is konfliktusmentesen zajlott, bár sok utas nézegette érdeklődve, hogy miért sikálgatja valaki gumikesztyűbe öltözve egy fültisztító pálcikával másfél percen keresztül egy-egy metró kapaszkodóját vagy éppen a mozgólépcső korlátját, miközben a mellette álló az időt méri.

Egy-egy minta begyűjtéséhez ugyanis 90 másodpercig kell az adott felületet a mintagyűjtő pálcával dörzsölni, amelynek letörhető hegye aztán egy folyadékba kerül, ahol a begyűjtött anyag egy hónapig eláll szobahőmérsékleten.

A másfél perces idő úgy jött ki, hogy a tesztek alapján ezalatt megfelelő mennyiségű DNS-t lehet begyűjteni, viszont elég rövid idő ahhoz, hogy ne kezdjenek el kérdéseket feltenni az utasok, hogy mégis mi történik, és nyugodtan tovább lehessen állni,

mondta el Nagy-Szakál.

Ahogy elhangzott, ha mégis felmerül a kérdés, hogy mit csinál a mintagyűjtő, arra az a helyes válasz, hogy környezeti mintákat gyűjtünk, és a baktériumok vagy betegségek szavakat még véletlenül sem szabad kiejteni az utazóközönség nyugalmának megőrzése érdekében.

Galéria megnyitása

A mintagyűjtés adatait, a mintaazonosítót, és hogy pontosan honnan, melyik állomás melyik és milyen anyagú felületéről származik a minta egy erre a célra szolgáló alkalmazásba kellett feltölteniük az önkénteseknek, míg társuk a vattás pálcával sikálta a kijelölt felületet. A mintákat New Yorkban elemzik majd, ezeket a szállítás után lefagyasztják, és folyamatosan dolgozzák fel a következő év során, tehát az idei mintagyűjtés eredményei várhatóan egy év múlva derülhetnek ki.

Szekvenálással a kórházi fertőzések ellen

Ahogy Nagy-Szakál Dorottya elmondta, a New York-i startup cég melyben tulajdonos és a klinikai orvoskutatás vezetője, a Biotia jelenleg elsősorban kórházi minták szekvenálásával foglalkozik. Egyrészt olyan módon, hogy alternatívát akarnak kínálni a betegeket megfertőző patogének azonosítására a hagyományos, a 19. század vége óta az alapokat tekintve változatlan tenyésztéses módszerrel szemben. A tenyésztéssel több gond is van, egyrészt túl hosszú ideig tart. Mivel napokba, időnként hetekbe telhet, mire kiderül, mi okozta a fertőzést, de a beteget addig is kezelni kell valahogy, az orvosok széles spektrumú antibiotikumokat adnak be, ami sok esetben segít, viszont ezzel párhuzamosan jelentősen növeli a rezisztens törzsek kialakulási esélyét.

A másik probléma, hogy sok kórokozó, köztük például az anaerob baktériumok, nehezen vagy egyáltalán nem tenyészhetők, így jelenlétük nem mutatható ki a beteg mintáiból a módszerrel. A szekvenálás ugyanakkor minden patogén jelenlétét jelzi, a vírusoktól elkezdve a baktériumokon át a parazitákig és a gombákig. Ráadásul ezt gyorsan, jelenleg átlagosan 24–36 óra alatt teszi, de vannak már olyan módszerek is, amelyekkel 6 óra alatt is szekvenálni lehet bizonyos mintákat.

A cél pedig, ahogy Nagy-Szakál mondja, pontosan ez lenne, vagyis hogy pár óra alatt, lehetőleg még az első antibiotikum beadása előtt kiderüljön, mi okozza a problémát, hogy a fertőzést célzottan lehessen kezelni.

A kórházi minták elemzése kapcsán a másik vonalat a környezeti minták vizsgálata jelenti a Biotia számára, amely szorosan összefügg a már említett iránnyal is. A statisztikák alapján minden huszadik kórházba kerülő beteg az intézménybe kerülése után kap el valamilyen fertőzést, amelybe aztán közülük minden kilencedik bele is hal, mondta el a kutatóorvos. A kórházi fertőzések, a veszélyes gócpontok, felületek, a hatékony tisztítási eljárások meghatározása tehát kiemelt fontosságú, amiben szintén sokat segíthetnek az újgenerációs szekvenálási technikák.

Galéria megnyitása

A Biotia tavaly kezdett bele egy programba a Bumrungrad International nevű bangkoki magánkórházban, ahol az egyik első ilyen jellegű projekt keretében helyszíni szekvenálással azonosítják a patogéneket a különböző kórházi felületekről begyűjtött mintákban. Ilyen módon máris sikeresen azonosítottak több fertőzési gócpontot az intézményben. A következő szakaszban pedig betegmintákat vizsgálnak, 1000 beteg vizeletéből szekvenálással azonosítják a patogéneket, az eredményeket összevetve a hagyományos tenyésztési eredményekkel.

A hasonló, aktív megfigyeléses projektekkel 50 százalékkal csökkenthető a kórházi fertőzések aránya,

mondta el kérdésünkre Nagy-Szakál Dorottya.

***

A hasonló projektek megvalósulásához – és idővel remélhetőleg az elterjedéséhez – elengedhetetlen a bioinformatika eddigi és további fejlődése, mondta a kutató. A szuperszámítógépek és mesterséges intelligenciát alkalmazó rendszerek használatával jelentősen felgyorsult és olcsóbbá vált a szekvenálás, amely során immár nemcsak a nukleotidsort tudják meghatározni, hanem rögtön a kérdéses patogén funkcióiról, gyógyszerrezisztenciájáról és egyéb jellemzőiről is értesülnek. Mindezt egyéb metaadatokkal, helyszíni és beteginformációkkal kiegészítve pedig lassan az is lehetségessé válik, hogy előre jelezzék, hol várhatók mikrobák okozta problémák, ami pedig már egy egészen újfajta preventív egészségügy képét vetíti előre.

 

Ezúton is köszönjük a meghívást Nagy-Szakál Dorottyának, a lelkes részvételt és a fotókat az önkénteseknek, és persze érdeklődve várjuk a további eredményeket!

Neked ajánljuk

Kiemelt
-{{ product.discountDiff|formatPriceWithCode }}
{{ discountPercent(product) }}
Új
Teszteltük
{{ product.commentCount }}
{{ voucherAdditionalProduct.originalPrice|formatPrice }} Ft
Ajándékutalvány
0% THM
{{ product.displayName }}
nem elérhető
{{ product.originalPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.displayName }}

Tesztek

{{ i }}
{{ totalTranslation }}
Sorrend

Szólj hozzá!

A komment írásához előbb jelentkezz be!
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mondd el, mit gondolsz a cikkről.

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap