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Cosa dice di te la tua "nuvola di microbiomi"?

Particelle, microbi e sostanze chimiche ci bombardano ogni secondo di ogni giorno. Per la prima volta, gli scienziati hanno dato uno sguardo approfondito allo sciame di attività che ci segue ovunque andiamo.

Conosciamo il genoma (la somma del nostro materiale genetico) e il microbioma (la totalità degli ospiti microbici che risiedono in noi e su di noi).

L'exposome, tuttavia, comprende la gamma di batteri, sostanze chimiche, virus, particelle vegetali, funghi e animali microscopici che entrano in contatto con noi durante la nostra vita quotidiana.

Gli scienziati non hanno studiato l'esposizione in molti dettagli; la sua complessità intrinseca e l'enorme variabilità tra le persone sono solo due ostacoli che stanno affrontando i ricercatori.

Di recente, un team della Stanford University School of Medicine in California ha compiuto un coraggioso tentativo di penetrare in questo argomento oscuro.

Il Prof. Michael Snyder, Ph.D., ha guidato lo studio. Spiega perché l'exposome è eccitante e perché è importante, dicendo: "La salute umana è influenzata da due cose: il tuo DNA e l'ambiente".

"Le persone hanno misurato cose come l'inquinamento atmosferico su vasta scala, ma nessuno ha realmente misurato le esposizioni biologiche e chimiche a livello personale."

"Nessuno sa veramente", dice, "quanto è vasta l'esposizione umana o che tipo di cose ci sono".

A parte le affascinanti intuizioni che questo tipo di lavoro potrebbe produrre, c'è una varietà di modi in cui potrebbe migliorare la nostra conoscenza di determinate condizioni e dei loro fattori causali.

Ad esempio, se le persone con allergie stagionali controllano le loro esposizioni durante tutto l'anno, potrebbero individuare esattamente ciò a cui sono allergici; questo potrebbe, potenzialmente, aiutarli a evitare quel particolare allergene in futuro.

I risultati intriganti sono stati pubblicati all'inizio di questa settimana sulla rivista Cell.

Esporre l'exposome

Per esplorare questo fenomeno più nebuloso, gli scienziati hanno monitorato 15 partecipanti utilizzando un pezzo di tecnologia su misura: un dispositivo di monitoraggio dell'aria modificato. Era legato al braccio e conteneva piccoli "respiri" dall'aria circostante; un filtro sub-micron intrappola tutto ciò che viene aspirato, compresi virus, batteri e funghi. Sono stati seguiti per circa 2 anni.

Il team ha restituito i dispositivi al laboratorio dopo l'uso e gli esperti hanno analizzato il loro contenuto, inclusi test del DNA e dell'RNA.

Alcune persone sono state monitorate per 1 settimana e altre sono state monitorate per 1 mese. Un partecipante – lo stesso Prof. Snyder – ha indossato il dispositivo di misurazione per l'intero periodo di 2 anni. Complessivamente, i volontari hanno visitato 50 località separate.

Svelare le intricate informazioni genetiche all'interno della materia biologica intrappolata ha rappresentato un'altra sfida per la squadra.

Il coautore dello studio Chao Jiang, Ph.D., spiega questo problema, affermando: "Gli scienziati avevano assemblato database separati di batteri, virus o funghi, ma per decodificare completamente le nostre esposizioni ambientali, abbiamo costruito un database di pan-domain per coprire più di 40.000 specie ".

Questo vasto nuovo database contiene informazioni su batteri, virus, animali, funghi, piante e altro ancora. È completamente ricercabile, permettendo agli scienziati di sviluppare un'immagine chiara di tutti gli organismi catturati. Hanno esaminato i campioni in profondità senza precedenti.

"Nessuno ha mai fatto uno studio così profondo prima. Abbiamo finito con circa 70 miliardi di letture".

Prof. Michael Snyder, Ph.D.

Differenze sorprendenti

Gli scienziati sono stati particolarmente sorpresi dalla variazione che hanno visto tra le persone che vivevano in relativa prossimità.

In una parte dello studio, quattro partecipanti che hanno tutti vissuto nella San Francisco Bay Area della California sono stati monitorati da vicino per 1 mese. Ogni persona viveva in una parte diversa della regione: Palo Alto, Sunnyvale, Redwood City o San Francisco.

"Si scopre che, anche a distanze molto ravvicinate, abbiamo profili di esposizione o" firme "molto diversi", spiega il professor Snyder.

"Queste firme personali sono essenzialmente tracce di funghi, piante, prodotti chimici e batteri specifici che sono costantemente visti su o intorno a una singola persona, ma che variano tra le persone", aggiunge. "Molti aspetti ambientali contribuiscono a questa microscopica amalgama: animali domestici, prodotti chimici domestici, fiori in fiore e persino pioggia".

"La linea di fondo è che tutti noi abbiamo la nostra nuvola di microbiomi che stiamo scheletrando e vomitando".

Prof. Michael Snyder, Ph.D.

La firma personale di tutti era unica; per esempio, la persona che risiedeva a San Francisco aveva livelli relativamente alti di "batteri dei fanghi" – il tipo che si troverebbe nelle piante fognarie. Il professor Snyder, d'altra parte, aveva costantemente alti livelli di funghi. Pensa di avere una spiegazione per questa anomalia:

"Il tizio che ha dipinto la mia casa", spiega, "era una persona ecologica e rispettosa dell'ambiente, e ha evitato di usare vernici con una sostanza chiamata piridina". La piridina uccide i funghi e, poiché i livelli di piridina nella pittura sono ridotti, è probabile che aumentino i livelli di funghi.

Il Prof. Snyder ha indossato il suo dispositivo per l'intero periodo di 2 anni, anche durante i viaggi nazionali e internazionali, quindi i suoi campioni (come previsto) hanno mostrato la maggior varietà.

Tuttavia, nonostante le differenze tra le singole persone, il team ha individuato alcune sostanze chimiche nella maggior parte dei campioni. Questi includevano DEET (un repellente per insetti) e diversi agenti cancerogeni.

Sebbene questo studio riguardasse solo un piccolo numero di persone, suggerisce che l'exposome può essere tracciato. Con le risme di dati che questa tecnica rende disponibili, la prossima sfida sarà quella di sfruttare e dare un senso a tutti.

Ciò richiederà molto più lavoro. Fino a quando non arriveranno altri risultati, l'exposome rimane una bestia misteriosa. Tuttavia, ora che è stato trovato un punto di ingresso, seguiranno sicuramente ulteriori ricerche.

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