Zadżumiony Nowy Jork

Do rodzaju Pseudomonas należy np. pałeczka ropy błękitnej, P. aureginosa. Bakteria ta jest znana przede wszystkim przez wzgląd na paskudne zakażenia, które powoduje, a które są trudne to leczenia przez wzgląd na jej antybiotykooporność. /źródło: PathoMAP

Bakterie są najpowszechniejszą grupą organizmów występujących na naszej planecie. Nie chodzi tylko o to, że liczba ich gatunków, ich różnorodność, jest gargantuiczna. Chodzi też o to, że trwają i przeżywają w każdym ekosystemie na Ziemi – nie przeszkadza im brak wody, brak tlenu, brak wielu innych elementów, które uważamy za niezbędne do życia. Tam zaś, gdzie współistnieją z innymi organizmami, wywierają na nie ogromny wpływ; sposób, w jaki oddziałujemy z mikroorganizmami ma często, w sposób dla nas wciąż niezrozumiały, ogromny wpływ na nasze życie i zdrowie.

Dlatego tak niesamowity był rozwój w tej dziedzinie w ostatnich latach, gdy połączono nowe techniki sekwencjonowania ze znaną od dawna metodą analizy bakterii poprzez sekwencjonowanie kwasu RNA ukrytego w jednej z podjednostek rybosomu (opisywałem tę metodę tutaj). Ponieważ ten akurat fragment RNA jest niezwykle konserwatywny – to znaczy, że zmienia się bardzo mało – porównanie jego sekwencji pomiędzy różnymi gatunkami bakterii może być stosowane nie tylko do rozpoznania poszczególnych ich gatunków, ale także do badania, które bakterie wyewoluowały pierwsze i jaki jest stopień pokrewieństwa między nimi.

Mikrobiolodzy i genetycy stosują zaś tę technikę bardzo chętnie do badania, jak zmienia się bakteryjna komponenta naszego otoczenia. Bo okazuje się, że w naszych domach inne bakterie rezydują w kuchni, a inne w toalecie. Inne znajdziemy na klamkach, a inne na dywanie. Co więcej, pozwala ona określić, w jaki sposób oddziałujemy z różnymi powierzchniami. Kilka lat temu opisywałem pracę badającą skład flory bakteryjnej na różnych powierzchniach w publicznych łazienkach.

Takie badania, chociaż mogą wydawać się dziwacznym marnotrawieniem pieniędzy, mają jednak ważne zastosowania: bo odkrycie, że bakterie charakterystyczne dla naszego przewodu pokarmowego da się łatwo znaleźć na kurkach od kranów, podajnikach ręczników papierowych i klamkach, powinno nam uświadomić, że w publicznych łazienkach znacznie mniej osób myje ręce niż powinno – i że powinniśmy zacząć te łazienki projektować inaczej, w celu lepszej ochrony zdrowia publicznego. Co jest nie bez znaczenia w sytuacji, gdy najlepszą ochroną przed na przykład grypę jest – obok szczepienia – wciąż po prostu odpowiednia higiena rąk.

Naukowcy nie ograniczali się jednak do łazienek – w ostatnich latach widzieliśmy też prace analizujące bakterie środowiskowe w kuchniach, w szkolnych klasach, w biurach, i tak dalej. Tajemnicą zaś poliszynela był projekt prowadzony w Nowym Jorku przez badaczy z Uniwersytetu Cornella: PathoMAP, którego celem było zmapowanie bakterii w obrębie tego niemałego przecież miasta.

W tym tygodniu do mediów wyciekła pierwsza duża publikacja z tego projektu. Piszę wyciekła, ponieważ nominalnie praca ma się ukazać w nowym piśmie z wydawnictwa Cell Press, wydającego między innymi Cell. Nowe pismo – Cell Systems – swoje oficjalne życie, czyli publikację pierwszych prac naukowych, rozpocząć ma dopiero w lipcu. Ale prace, które w lipcu oficjalnie się ukażą, muszą oczywiście już być w recenzji, a nawet – jak się okazuje – gotowe do publikacji. Praca grupy Chrisa Masona z Cornella jest, jak się można domyślać, pierwszą zaakceptowaną pracą (PDFa można zobaczyć tutaj, przynajmniej do czasu, gdy Cell Press się obrazi i go ściągnie).

W pracy tej zbadano przede wszystkim mikrobiom nowojorskiej sieci metra, ale także publicznych parków oraz jednego kanału. Nowy Jork został wybrany nie bez powodu – i prawdopodobnie nie tylko dlatego, że jest domem badaczy prowadzących projekt – jest to najgęściej zamieszkane miasto Stanów Zjednoczonych; żyje w nim 8.2 miliona ludzi na powierzchni zaledwie 1200 kilometrów kwadratowych. Dla porównania, w Londynie 8.6 miliona osób, czyli relatywnie rzecz ujmując niewiele więcej, żyje na powierzchni 5200 kilometrów kwadratowych – czyli 4.5 raza większej niż w Nowym Jorku.

PathoMAP udostępnia swoje dane publicznie: można sobie samemu sprawdzić na interaktywnej mapce, gdzie w Nowym Jorku jakich bakterii jest najwięcej. Poniżej zobaczyć możecie na przykład rozkład bakterii z rodzaju Pseudomonas:

Do rodzaju Pseudomonas należy np. pałeczka ropy błękitnej, P. aureginosa. Bakteria ta jest znana przede wszystkim przez wzgląd na paskudne zakażenia, które powoduje, a które są trudne to leczenia przez wzgląd na jej antybiotykooporność. /źródło: PathoMAP
Do rodzaju Pseudomonas należy np. pałeczka ropy błękitnej, P. aureginosa. Bakteria ta jest znana przede wszystkim przez wzgląd na paskudne zakażenia, które powoduje, a które są trudne to leczenia przez wzgląd na jej antybiotykooporność. /źródło: PathoMAP

Badacze odkryli kilka innych, dość intrygujących rzeczy. Po pierwsze, dla blisko połowy zsekwencjonowanego materiału genetycznego nie potrafili ustalić bakterii, z której pochodził. To akurat nie jest wielkim zaskoczeniem, biorąc pod uwagę to, jak niewielka proporcja wszystkich istniejących bakterii jest dobrze opisana, zbadana i sklasyfikowana. Co ciekawsze jednak, uczeni znaleźli ślady różnych rzadkich mikroorganizmów: MRSA (metycylinooporny gronkowiec złocisty), pałeczek dżumy, laseczek wąglika. Śladów nie było, z definicji, dużo, ale były.

Nic zatem dziwnego, że temat podchwycił New York Times, który z jednej strony podkreślił, że z jednej strony nie było dowodów na to, że zidentyfikowane fragmenty kwasów nukleinowych pochodzących z tych mniej przyjemnych organizmów, pochodziły z żywych bakterii. Kwasy nukleinowe są wyjątkowo trwałe i ich fragmenty potrafią przetrwać nawet w kosmosie; nie byłoby więc nic dziwnego w tym, że fragmenty jakiejś bakterii, która mogła pojawić się w mieście nawet lata temu, wciąż są w nim obecne. Z drugiej jednak strony dziennik zacytował dramatyczne stwierdzenie jednego z urzędników z miejskiego departamentu zdrowia, który badanie nazwał „głęboko wadliwym” i „wprowadzającym w błąd” (autorzy bronili się prosząc, aby nie ścinać głowy posłańcom złych wieści).

Praca wczoraj robiła rundy na Ćwierkaczu i okazało się jednak, że wiele osób – które na sekwencjonowaniu mikrobów znają się prawdopodobnie lepiej niż nowojorscy urzędnicy – ma na temat pracy podobne zdanie. Chociaż zgadzają się z ogólną interpretacją wyników, które są takie, jakich się można spodziewać, to ze sceptycyzmem podchodzą do doniesień o obecności dżumy czy wąglika.

Większość dywagacji, których tutaj przytaczał nie będę, jest mocno techniczna. Ale przebija się jeden nadrzędny wątek: sugestie, że duża część wyników – zwłaszcza tych bardziej niezwykłych (czyli: rzadszych, gorzej powtarzalnych) – jest wynikiem zanieczyszczeń. I jest to zarzut w świetle ostatnich badań nie do zignorowania.

W listopadzie zeszłego roku grupa badaczy brytyjskich opublikowała w piśmie BMC Biology pracę, w której opisali oni mrówczą robotę porównywania różnych komercyjnie dostępnych odczynników do badań mikrobiomu. Hipoteza była prosta i logiczna: skoro bakterie obecne są wszędzie, przy produkcji tego typu narzędzi – czy to odczynników, czy innych produktów laboratoryjnych – stosowane muszą być niesamowicie ostre środki bezpieczeństwa (rozumianego w sensie higieny). Inaczej skończy się, jak w tej testowanej przez badaczy lata temu łazience – bakterie będą wszędzie. A odczynnik do badania bakterii, który sam jest zanieczyszczony bakteriach, do niczego się już nie nadaje.

Wyniki badań były dla całego mikrobiologicznego środowiska raczej miażdżące. Okazało się, że bakteryjne DNA da się znaleźć w znakomitej większości odczynników stosowanych do ekstrakcji DNA bakteryjnego. Co więcej, skład zanieczyszczeń był wysoce różnorodny. Nie można więc powiedzieć – w porządku, ten wynik pochodzi z zanieczyszczenia, ale reszta jest z naszej próbki. Ta różnorodność była tak duża, że różnice znaleziono nawet w produktach pochodzących od tego samego producenta, ale pochodzących z innych serii produkcyjnych.

Badania te stawiają pod znakiem zapytania olbrzymią liczbę badań mikrobiologicznych opartych na sekwencjonowaniu. Nie oznaczają oczywiście, że wszystkie takie badania są błędne. Ale oznaczają z całą pewnością, że jeśli w pracy nie są opisane środki, jakie podjęto w celu wykluczenia zanieczyszczeń, a także metody badania jakości wyników, to do wniosków takiej pracy podchodzić powinniśmy z dużym sceptycyzmem.

Trudno oczywiście kierować to jako zarzut w stronę uczestników PathoMAP, czy innych projektów, których wyniki publikowano w ostatnich latach. Skala problemu ujrzała światło dziennie ledwie dwa miesiące temu – większość z opublikowanych badaniach wykonywano znacznie, znacznie wcześniej. Z całą pewnością jednak przyszli badacze będą musieli starać się znacznie bardziej.

Co to jednak oznacza dla Nowego Jorku? Ogólny zarys mapy patogenów jest prawdopodobnie poprawny. Wciąż zatem południowy Manhattan i północny Brooklyn są największym siedliskiem Pseudomonas. Wciąż w całym Nowym Jorku pełno jest bakterii kałowych (fuj). I najprawdopodobniej prawdziwe są ślady bakterii morskich pochodzące z jednej ze stacji metra zalanych w czasie huraganu Sandy dwa lata temu.

Z drugiej jednak strony, mieszkańcy Nowego Jorku mogą jednak odetchnąć z ulgą i nie przejmować się za bardzo dżumą i wąglikiem.

Warto też tutaj dodać, że projekty takie, jak PathoMAP, są nam oczywiście potrzebne. Lekcją dla badaczy, ale także gdy przychodzi do interpretacji wyników także i dla nas wszystkich, jest to, że musimy znacznie większą uwagę przywiązywać do tego, jak próbki są zbierane, jak są badane i jak analizowane.

Przypisy:

Dla ciekawskich: w Londynie kiedyś – nie tak dawno – pewien badacz z Imperial College badał w metrze grzyby. Na znacznie mniejszą jednak skalę. Z niecierpliwością jednak oczekuję, aż komuś zachce się badać mikrobiom w podobny sposób jak w Nowym Jorku. Aż strach się bać, co mogliby znaleźć.

6 Comments

  1. Żałuję, że dopiero teraz natrafiłem na Twojego bloga. Bardzo fajne wpisy, mam nadzieję że regularnie będą pojawiać się kolejne. Podpisuję się też pod komentarzami reszty.Najlepszą ochroną przed chorobami jest po prostu odpowiednia higiena.

    Lubię

  2. Witam
    Wcale się nie dziwie, że Nowy Jork może być aż tak zainfekowany. Oprócz mieszkańców przewija się przez to miasto tysiące ludzi różnych ras, narodowości,którzy nawet nie widzą, że mogą być nosicielami wirusów. Jest tam wiele miejsc , gdzie przebywają bezdomni i to są też miejsca publiczne, dlatego należy dbać o higienę.

    Lubię

  3. Kiedyś oglądałem taki bardzo ciekawi program dotyczący tego, z iloma bakteriami, wirusami i tak dalej spotykamy się codziennie. I przerażająca jest skala tego zjawiska. Osoby o bardzo słabej odporności są z góry przegrane. No ale pozostaje trzymać się zasad higieny i korzystać z wszystkiego co „publiczne” z głową, rozsądnie. Nie dajmy się też jednak przesadnie zwariować.

    Lubię

    1. No to ja dopisując się jeszcze do tego, co napisałeś JA: dzieciaki od maleńkości uczy się, żeby myły ręce – po zabawie, przed posiłkiem, po spacerze. Uczysz dziecko, które potem idzie do szkoły – a tam (przynajmniej u nas, 1 klasa) zero higieny. Po dworze, przed posiłkiem – nic! Dzieciaki potem non stop chore. Więc jak później dorośli ludzie mają mieć nawyk mycia rąk, skoro się go tłamsi od małego?

      Lubię

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s