Pesquisadores da Escola de Medicina e Centro de Inovação de Microbiome da UC San Diego combinaram pela primeira vez tecnologias que detectam a presença de micróbios e produtos químicos para identificar "quem tocou o quê" em um espaço feito pelo homem.

O novo método preenche uma lacuna nas tecnologias forenses atuais, e pode ter uma variedade de aplicações, incluindo perfis criminais e estudos de exposição ambiental. O estudo foi publicado recentemente em Relatórios Científicos .

Cliff Kapono, famosa pelo Projeto Bioma Surfer e por visitar oceanos ao redor do mundo em uma prancha feita de algas, está estudando as interações humano-ambiente no laboratório da Escola de Medicina da UC San Diego e da Escola de Farmácia Skaggs e professor de Ciências Farmacêuticas Pieter Dorrestein. O laboratório Dorrestein conduziu estudos sobre o que pequenas moléculas deixadas nas superfícies revelam sobre o estilo de vida pessoal de alguém no passado - incluindo um estudo que analisou moléculas em telas de telefones, e um que detectou derramamentos de café em um escritório detectando vestígios de cafeína.

A equipe visitou novamente o escritório para este estudo, mas desta vez, eles foram um passo além:os pesquisadores procuraram ver se conseguiam identificar os indivíduos que habitavam o espaço e quais itens eles tocavam no escritório, identificando os micróbios e substâncias químicas presentes em seus corpos.

"Descobrimos que podemos detectar moléculas que se relacionam com a dieta e o comportamento de um indivíduo, que inclui higiene pessoal, medicação e estilo de vida, "disse Kapono, quem é o primeiro autor do artigo. "Também mostramos que o microbioma e o metaboloma de um indivíduo são únicos, E por causa disso, podemos rastrear quem tocou o que na sala. "

O ambiente do escritório incluía uma mesa, estante, mesa de conferencia, quatro cadeiras, latas de lixo e reciclagem, o chão coberto de carpete, telefones, computadores e acessórios de computador e paredes. A equipe varreu quase 400 locais dentro do escritório, e também colheu amostras de quatro voluntários que frequentavam o espaço.

“O morador principal do escritório era o Voluntário 3, "disse Kapono." O voluntário 1 só esteve no escritório duas vezes nos dois anos anteriores à amostragem, e os voluntários 2 e 4 frequentavam o consultório 2–4 vezes por mês por curtos períodos de tempo durante cada visita. "

A equipe encontrou repelente de insetos DEET e bactérias marinhas no voluntário 3, o que sugeria que essa pessoa era um homem ao ar livre. Um pesticida comum foi encontrado no computador, mãos, e telefone do voluntário 2.

Usando análise estatística, os pesquisadores determinaram a singularidade de cada indivíduo em termos de sua microbiota e produtos químicos presentes em sua pele, e usou uma ferramenta de bioinformática para rastrear quem tocou o quê.

A combinação de tecnologias usadas para detectar a presença de micróbios e pequenas moléculas para identificar os voluntários e determinar quem tocou o que destaca a natureza inovadora da pesquisa de microbiomas no campus. O Centro de Inovação de Microbiome da UC San Diego, liderado pelo pesquisador de microbioma de renome mundial e professor de pediatria e ciência da computação e engenharia Rob Knight, foi criado em 2016 como parte da iniciativa de centros de pesquisa ágil da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs Dean Albert P. Pisano. Os fundos para o estabelecimento do Centro vieram em parte da Iniciativa de Microbioma e Ciências Microbianas do Chanceler da UC San Diego, Pradeep K. Khosla.

Desde que foi lançado, o Centro arrecadou mais de $ 2 milhões em financiamento externo e cresceu para mais de 120 membros do corpo docente interdisciplinar com experiência que varia de medicina a análise de big data. A cobertura recente da mídia destacou alguns deles:por exemplo, A equipe de Richard Gallo identificou recentemente uma cepa de Staphylococcus epidermidis, comum na pele humana saudável, que exerce uma capacidade seletiva de inibir o crescimento de alguns tipos de câncer. Além disso, alguns dos maiores projetos de ciência cidadã do mundo e estudos científicos colaborativos - incluindo o American Gut Project e o Earth Microbiome Project - são executados no laboratório Knight.

Junto com a indústria, Os membros do centro estão acelerando a pesquisa do microbioma por meio do desenvolvimento de novas ferramentas, como a ferramenta de visualização de dados 3D usada neste estudo.

"Ili"

"Antes de analisarmos as amostras, criamos um modelo 3-D da sala usando um scanner 3-D em um iPad, "disse Kapono." Em seguida, usamos uma ferramenta de código aberto que desenvolvemos chamada 'ili para mapear os dados no modelo. Qualquer um pode fazer isso - esse é o ponto. Muitas vezes, nós apenas olhamos os gráficos. Queríamos permitir que as pessoas visualizassem dados - não importa o tipo - em 3-D. "

"Existem muitas maneiras que os investigadores tentam responder à pergunta, 'Quem estava onde?' - inclusive por meio de análise de DNA, impressão digital, e falando com testemunhas, "disse Kapono. Ao combinar a detecção de assinaturas microbianas e químicas, criamos outro método que pode detectar traços de moléculas - nem todas as ferramentas forenses podem fazer isso. É realmente uma questão de freios e contrapesos. "

Mas, isso não é apenas para colocar pessoas na prisão, disse Kapono. “Fomos capazes de detectar bactérias do solo e do oceano no escritório. Isso destaca o fato de que trazemos a natureza para casa conosco ou para os lugares onde trabalhamos. Por esse motivo, esta tecnologia será muito interessante para instituições e indivíduos cujo dia inteiro gira em torno de um ambiente construído. Sem querer, trocamos assinaturas moleculares com todos ao nosso redor e com os espaços que ocupamos. Se as empresas puderem ligar moléculas ou bactérias a um sistema mais seguro, melhor ambiente de trabalho, então, talvez eles possam implementar as mudanças necessárias para melhorar sua força de trabalho. "

Esses dados também apóiam o Projeto Bioma Surfer de Kapono, que procura explorar como os humanos interagem com o mundo natural em um nível molecular. O Surfer Bioome Project tem previsão de publicação no verão de 2018.