E-DNR stebėjo nykstančius gyvūnus. Tada jis buvo įdarbintas kovoti su Covid pandemija

An illustration of a DNA string (image for representation)

IRmage atrasti gyvūnų rūšį, kuri, jūsų manymu, išnyko, tebegyvena, nekreipdama į tai akių. Taip buvo su Brazilijos varlių rūšimi Megaelosia bocainensis, kurio visiškas išnykimas 1968 metais paskatino mokslininkus manyti, kad jis išnyko. Tačiau taikant naują genetinio aptikimo techniką, ji buvo iš naujo atrasta 2020 m.

Tokie atradimai dabar įmanomi dėl naujo požiūrio, kuris atkuria ir nuskaito gyvūnų į aplinką išleidžiamus DNR pėdsakus. Ji vadinama aplinkos DNR arba eDNR – ir ji naudojasi tuo, kad kiekvienas gyvūnas, judėdamas per pasaulį, išmeta DNR į aplinką per odą, plaukus, žvynus, išmatas ar kūno skysčius.

Kaip laukinės gamtos biologai Floridos universiteto Whitney jūrų biomokslų ir jūros vėžlių ligoninės laboratorijoje, mes naudojame eDNR, kad susektume virusą, atsakingą už jūrų vėžlių pandemiją, vadinamą fibropapilomatoze, sukeliančia sekinančius auglius. Mes taip pat naudojame eDNR, kad aptiktume jūros vėžlius gamtoje.

Tačiau 2020 m. žmonių sveikatos tyrinėtojai pradėjo naudoti eDNA metodus, kad galėtų sekti COVID-19 pandemiją. Tai pavyzdys, kaip vienos srities – laukinės gamtos apsaugos – tyrimus galima pritaikyti kitai – žmonių ligų mažinimo – sričiai. Tikime, kad eDNA bus esminė žmonių ir gyvūnų sveikatos stebėjimo priemonė.

Nuo dirvožemio mikrobų iki jūros vėžlių

Devintajame dešimtmetyje mokslininkai pradėjo medžioti mikrobų DNR dirvožemio mėginiuose. Per ateinančius 20 metų ši technika buvo pritaikyta naudoti su oro ir vandens mėginiais, o mokslininkai pradėjo naudoti eDNR didesniems gyvūnams ir augalams aptikti.

Nors mokslas, susijęs su eDNA metodais, yra sudėtingas, tikrasis mėginio rinkimo ir tikrinimo procesas yra gana paprastas. Mėginiai filtruojami per labai smulkų popierių, kuris sulaiko laisvas ląsteles ir DNR grandines. Metodai, skirti nuskaityti, kokia DNR yra, yra tokie patys, kaip ir audinių ar kraujo mėginiams, dažniausiai kiekybinė polimerazės grandininė reakcija arba viso genomo sekos nustatymas. Mokslininkai gali nuskaityti visą kiekvieno organizmo DNR arba nukreipti tik į dominančių rūšių DNR.

Dabar mokslininkai reguliariai naudoja eDNR, norėdami aptikti nykstančią laukinę gamtą ir invazines rūšis. Gebėjimas atskirti, ar gyvūnas yra, nereikalaujant jo dėti akių ar lęšio yra neįtikėtinas šuolis į priekį, sumažinantis laiką, išteklius ir žmonių pastangas, kurių reikia pažeidžiamoms rūšims stebėti ir apsaugoti.

Tačiau norint iš tikrųjų apsaugoti nykstančias rūšis, reikia stebėti ne tik gyvūnus, bet ir patogenus, kurie kelia grėsmę jų išlikimui. Aplinkos DNR gali stebėti parazitus, grybus ir virusus, kurie gali sukelti laukinės gamtos ligas.


Taip pat skaitykite: DNR kaip „flash drive“? Kai mokslininkai gyvose ląstelėse saugojo žinutę „labas pasaulis“.


Covid-19 sekimas

Nors mokslininkai eDNR iš pradžių taikė žmogaus patogenų aptikimui daugiau nei prieš dešimtmetį, tik prasidėjus dabartinei COVID-19 žmonių pandemijai, eDNR panaudojimas iš naujo pradėjo veikti dideliu mastu, todėl technologija per labai trumpą laiką padarė stulbinamą pažangą. įsakymas.

Koronaviruso genomus sudaro ne DNR, o jo pusbrolio molekulė RNR. Taigi mokslininkai greitai optimizavo eDNR variantą – eRNR – norėdami aptikti koronaviruso RNR ore ir žmonių nuotekose.

Pavyzdžiui, Floridos universiteto sveikatos Shands ligoninėje tyrėjai surinko oro mėginius iš dviejų COVID-19 pacientų ligoninės kambario. Naudodami eRNR jie sėkmingai išskyrė ir sekvenavo virusą. Patvirtinimas, kad oras yra pagrindinis perdavimo būdas, turėjo tiesioginės įtakos visuomenės sveikatos gairėms.

Kai mokslininkai pritaiko eRNR archyvuotiems nuotekų mėginiams, galima nustatyti tikrąsias SARS-CoV-2 atsiradimo datas. SARS-CoV-2 koncentracija nuotekose Valensijoje (Ispanija) pasiekė aukščiausią tašką 2020 m. kovo 9 d., tačiau klinikinių atvejų skaičius pasiekė aukščiausią tašką iki 2020 m. balandžio pradžios, nes nuo infekcijos iki sunkių klinikinių simptomų praėjo laikas.

Toks nuspėjamasis stebėjimas turi didelę įtaką sveikatos priežiūros sistemoms, nes suteikia laiko pasiruošti – ne tik COVID-19, bet ir bet kokiems būsimiems ligų protrūkiams, keliantiems grėsmę žmonių populiacijoms.

Ligų sankirta

Labai svarbu, kad žmonių ir gyvūnų ligos būtų tiriamos kartu. Šešiasdešimt procentų naujų žmonių patogenų yra iš gyvūnų – daugelis iš jų (42 %) yra kilę iš laukinių gyvūnų populiacijų, įskaitant Ebolos, Zikos, Vakarų Nilo ir Marburgo virusus. Be to, žmonės taip pat gali perduoti patogenus gyvūnams.

SARS-CoV-2 jau užsikrėtė beždžionėmis San Diego zoologijos sode, didelėmis katėmis Niujorko zoologijos sode ir audinėmis fermose Europoje – dėl pastarųjų atsirado naujų variantų, galinčių sukelti naują grėsmę žmonėms.

Medikai, veterinarai ir mokslininkai šią žmonių, gyvūnų ir aplinkos gerovės konvergenciją vadina OneHealth arba EcoHealth. Žmonių ir laukinių gyvūnų ligų tyrimas ir gydymas kartu atpažįsta jų bendrumus ir dažnai duoda laimėjimų.

Naudojant eDNR, visi patogenai gali būti stebimi aplinkoje, nepaisant to, iš kur jie kilę. Integruota eDNR stebėjimo programa galėtų ekonomiškai efektyviai įspėti apie žmonių, gyvulių ir laukinės gamtos ligas.

Jessica Alice Farrell, biologijos mokslų daktarė, Floridos universitetas; David Duffy, laukinės gamtos ligų genomikos docentas, Floridos universitetas, ir Liam Whitmore, Limeriko universiteto Biologijos mokslų katedros kandidatas į daktaro laipsnį.

Šis straipsnis iš naujo paskelbtas iš The Conversation pagal Creative Commons licenciją. Skaitykite originalų straipsnį.


Taip pat skaitykite: Seniausia pasaulyje sekvenuota DNR priklauso milijono metų senumo Sibiro mamutui, iškastam aštuntajame dešimtmetyje.


Leave a Comment

Your email address will not be published.