27 февраля 2020

Ученые Курчатовского института провели исследование микробов московского метро

Курчатовский институт Курчатовский институт

Ученые НИЦ "Курчатовский институт" совместно с российскими и зарубежными коллегами установили, какие бактерии населяют московское метро, как они взаимодействуют друг с другом, и существуют ли микробы, "предпочитающие" определенную станцию. Результаты этой работы опубликованы в журналеComputational and Structural Biotechnology.

Метрополитен – это уникальная экосистема, в которой жители города постоянно взаимодействуют не только друг с другом, но и с окружающими их невидимыми обитателями метро - микроорганизмами. Поскольку транспортные системы являются крупнейшими площадками массового скопления горожан, анализ микробного состава этих объектов очень важен для контроля эпидемиологической обстановки.

Ученые использовали пробы, взятые на четырех станциях с пяти различных типов поверхностей (стены, скамейки, информационные стенды). По результатам анализа в них не было обнаружено доказательств присутствия основных патогенов человека. Наиболее типичными для московского метрополитена оказались бактерии рода Dietzia, Brevundimonas, Pseudomonas, Arsenicicoccus, Stenotrophomonas. Так как исследования проводились в рамках крупного международного проекта MetaSUB (http://metasub.org), ученые изучили урбанистические микробные консорциумы не только в России. Этот же набор бактерий, например, преобладает и Нью-Йоркской подземке, однако, полного сходства штаммов не было обнаружено. При этом на каждой из четырех проанализированных станций московского метро оказались микроорганизмы, характерные только для нее, что позволяет говорить об уникальной "микробной подписи" каждой из станций.

Важно отметить, что данное исследование проводилось с использованием современных методов метагеномики. Они позволяют детектировать даже те микроорганизмы, способы культивирования которых еще не разработаны. Полную информацию о составе генов любого микробного сообщества можно получить в результате секвенирования "методом дробовика" (от англ. shotgun metagenomics), когда при помощи высокопроизводительных секвенаторов прочитывается весь генетический материал, содержащийся в образце. Однако, такой подход чрезвычайно дорог, поэтому ученые, как правило, проводят предварительные эксперименты путем секвенирования одного маркерного гена, позволяющего с высокой точностью идентифицировать таксономическую принадлежность микроорганизмов сообщества. Именно такой подход был использован в данной работе, что позволило в сжатые сроки получить представление о бактериальном разнообразии в анализируемых образцах.

"Не стоит забывать, что микробный состав не постоянен, он очень быстро меняется с течением времени и зависит от множества факторов. Полностью контролировать ситуацию в местах массового скопления горожан можно лишь путем систематического мониторинга, - отметил ведущий научный сотрудник НИЦ "Курчатовский институт" Степан Тощаков.  - Для этого необходимы новые подходы, позволяющие снизить стоимость анализа. В нашей лаборатории сейчас ведутся работы по оптимизации методов геномного анализа микроорганизмов и микробных сообществ, направленные на снижение стоимости, миниатюризацию и роботизацию метагеномных экспериментов".

По словам ученого, такая модернизация будет актуальна как при разработке систем мониторинга микробиоты в местах массового скопления горожан, так и для ряда новых проектов Курчатовского геномного центра, направленных на изучение перспективных для биотехнологии микроорганизмов.

Российский научный центр "Курчатовский институт" был образован Указом Президента России в ноябре 1991 года на базе созданного в 1943 г. Института атомной энергии им. И.В.Курчатова (в то время Лаборатории N 2 Академии наук СССР) и стал первым государственным национальным научным Центром России. Центр подчинен непосредственно Правительству России и не входит в состав Российской Академии наук и отраслевых министерств.