محققان پاتوژن های در حال ظهور را در تجمع پرندگان قطب شمال ردیابی می کنند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

هر سال، پرندگان به شمال مهاجرت می کنند و در یک مکان واحد در قطب شمال جمع می شوند، و تیمی از محققان دانشگاه کنتاکی با جوامع بومی آلاسکا همکاری می کنند تا چگونگی گسترش و تکامل بیماری ها را در این گردهمایی قبل از رسیدن به جمعیت انسانی مطالعه کنند.

اسکات بری، دکترا، دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک کالج استنلی و کارن پیگمن با یک انتصاب مشترک در مهندسی پزشکی، اخیرا از یک سفر تحقیقاتی به شمالی‌ترین جامعه ایالات متحده بازگشته است: اوتکیاویک، آلاسکا. همراه با Ph.D. آگوست بودین دانشجو و مدیر آزمایشگاه آنی نوبل، بری به شرکای انجمن حفاظت از حیات وحش (WCS) پیوستند تا توالی زیست محیطی نمونه های حیات وحش جمع آوری شده توسط جامعه محلی را فعال کنند.

بری به عنوان مدیر مرکز نظارت محیطی برای ارزیابی ظهور پاتوژن فعالیت می کند. هدف اصلی این مرکز نظارت بر محیط برای تهدیدات بیولوژیکی با پتانسیل همه گیر برای انسان است.

به عنوان یک مهندس با پیشینه در توسعه دستگاه، بری بر روی فعال کردن تجزیه و تحلیل ژنومی در مناطق بدون دسترسی آسان به آزمایشگاه‌های پزشکی تمرکز می‌کند. تیم او با آوردن فناوری مستقیم به این مناطق و آموزش افرادی که در آنجا زندگی می کنند و شکار می کنند، در تلاش است تا نقاط کور بهداشت جهانی را از بین ببرد.

بری گفت: "هدف ما این است که واقعا تجزیه و تحلیل ژنومی را در تمام نقاط جهان فعال کنیم. بیماری های همه گیر به مرزها، مرزهای ملی یا مرزها احترام نمی گذارند. برای درک خوب آنچه در آنجا در گردش است، باید مکان هایی را آزمایش کنیم که از مسیر شکسته خارج شده اند."

برای انجام این کار در شمال آلاسکا، تیم بری تراشه‌های میکروسیالی جدید توسعه‌یافته را معرفی کردند که برای ساده‌سازی و ساده‌سازی توالی‌یابی ژنومی مستقیما در میدان طراحی شده‌اند و ظرفیت محلی برای آزمایش‌های سریع ایجاد می‌کنند. آنها همچنین در حال ارائه دستورالعمل‌های آموزشی و توسعه‌ای برای محصول هستند، زمانی که محصول آماده عبور از مرحله نمونه اولیه است.

Utqiaġvik، شمالی ترین محله در ایالات متحده، یک چهارراه اکولوژیکی منحصر به فرد است. این یک نقطه مهم برای پرندگان مهاجر است زیرا چندین مسیر پروازی اصلی - مسیرهای مهاجرت می سی سی پی، اقیانوس آرام و اقیانوس اطلس - در این مکان قطب شمال همگرا هستند. جمعیت های مختلف پرندگان از سراسر جهان در یک منطقه جمع می شوند تا زاد و ولد و معاشرت کنند و آن را به محیطی ایده آل برای پرش ویروس ها بین گونه ها تبدیل می کند.

بری توضیح داد: به این فکر کنید که چگونه هواپیماها بر فراز قطب ها پرواز می کنند تا به اروپا و آسیا برسند. پرندگان از طریق آلاسکا مهاجرت می‌کنند، و همه این مسیرهای پروازی به هم می‌رسند.

با نظارت بر پرندگان در این نقطه ملاقات مرکزی، محققان می توانند بینشی در مورد خطرات بالقوه سلامت انسان در آینده به دست آورند. این تیم در حال نظارت دقیق بر آنفولانزای مرغی، به ویژه سویه H5N1 است.

بری گفت: «اگر بتوانیم درک درستی از آنچه در آن بالا می‌گذرد داشته باشیم، می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که در آینده اینجا چه اتفاقی می‌افتد. "اگر ما بدانیم چه سویه هایی در راه است، می توانیم تا آنجا که واکسن ها و سایر اقدامات احتیاطی را تهیه کنیم."

اگرچه تمرکز اصلی این سفر مهاجرت پرندگان بود، اما تیم از اثرات بالقوه تغییرات آب و هوایی بر منطقه نیز آگاه بود. اعضای جامعه محلی در مورد ذوب شدن منجمد دائمی که به طور بالقوه باعث انتشار پاتوژن های طولانی مدت خفته می شود، ابراز نگرانی کرده اند. این سفر به تیم تحقیقاتی اجازه داد تا دامنه خطرات پیش روی جامعه و نیاز به آماده سازی پاسخ را بهتر درک کنند.

Utqiaġvik، آلاسکا، هزاران مایل از لکسینگتون فاصله دارد، اما تحقیقات انجام شده در آنجا تأثیر مستقیمی بر جامعه مشترک المنافع دارد. کنتاکی در مسیر پرواز می سی سی پی واقع شده است، به این معنی که بسیاری از پرندگان مهاجری که ویروس ها را جمع آوری و تبادل می کنند، ماه های پاییز و زمستان خود را با پرواز و لانه سازی در مزارع، تالاب ها و آبراهه های کنتاکی سپری می کنند.

به دلیل این ارتباط مستقیم اکولوژیکی، هر گونه جهش ویروسی یا گونه های در حال ظهور آنفولانزای مرغی که در شمال آلاسکا شناسایی شده اند، احتمالا چند ماه بعد به کنتاکی می رسند. برای بخش کشاورزی کنتاکی - به ویژه صنعت بزرگ طیور آن - این قابلیت پیش بینی بسیار مهم است. تشخیص زودهنگام سویه های بسیار بیماری زا مانند H5N1 در شمال، یک سیستم هشدار اولیه را برای کشاورزان کنتاکی و مقامات کشاورزی فراهم می کند.

این داده های پیش بینی می تواند بر سیاست های بهداشت عمومی و آماده سازی کشاورزی در داخل ایالت تأثیر بگذارد. ممکن است به مقامات محلی کمک کند اقدامات احتیاطی ایمنی زیستی خاص را توصیه کنند، واکسن های دامپزشکی هدفمند را تهیه کنند و پروتکل های نظارتی را برای محافظت از گله های طیور کنتاکی و جمعیت حیوانات وحشی ایجاد کنند.

موفقیت این مأموریت تحقیقاتی به شدت به مشارکت جامعه و رویکردی جامع که به عنوان یک سلامت شناخته می شود، متکی بود. تیم تحقیقاتی یک نشست سه روزه One Health در آلاسکا برگزار کرد که شامل آموزش ژنومی برای دانشجویان سیستم دانشگاه آلاسکا و کالج محلی Ilisagviq و همچنین سایر دانشمندان جامعه بود.

آموزش از پایه شروع شد. "وقتی درس را شروع کردم، گفتم کی اینجا ژنومیک انجام داده است؟" من فکر می کنم یک نفر در کل کلاس دست خود را بالا برد، بنابراین ما تقریبا از صفر شروع می کردیم."

میشل جوهانسون از WCS برای دسترسی به آموزش، حیوانات عروسکی درستی را برای جامعه ایجاد کرد تا تکنیک‌های نمونه‌گیری را تمرین کنند. یکی از اجزای حیاتی این پروژه شامل کار با شکارچیان محلی است که از زمین و الگوهای حیوانات بهتر می‌شناسند.

این تیم برای شکارچیان کیت‌های نمونه‌گیری در اختیار آنها قرار داد تا در صورت برخورد با پرندگان مرده در زمین، از آن‌ها استفاده کنند. این کیت‌ها شامل تجهیزات حفاظت فردی و دو سواب - یکی دهانی و دیگری کلواکال - برای جمع‌آوری نمونه‌هایی است که می‌توان آن‌ها را برای توالی‌یابی فوری به شهر برد.

این بازدید همچنین بر اعتمادسازی از طریق رویدادهای اجتماعی متمرکز بود. این تیم در یک رویداد 5K دویدن، رویداد "سوپ و علم"، جشنواره فیلم و یوگای ساحلی شرکت کردند. بری به جوهانسون برای سازماندهی تدارکات و تسهیل این ارتباطات اجتماعی اعتبار می دهد.

از نظر تاریخی، نمونه‌های جمع‌آوری‌شده در مناطق دورافتاده مانند Utqiaġvik باید به آزمایشگاه‌های اصلی زیست‌شناسی مولکولی در شهرهایی مانند بوستون ارسال می‌شد و نتایج هفته‌ها طول می‌کشید تا بازگردند. این تیم با ارائه فناوری میکروسیال محلی برای ساده کردن توالی، آزمایشگاه را به نمونه منتقل کرده است.

بری گفت: «ما می‌توانیم در یک روز به نتایجی دست یابیم، که برخلاف هر چیزی که قبلا در این جامعه دوردست می‌توانستند به دست آورند، نیست.

این سرعت تأثیر مستقیمی بر ایمنی مواد غذایی محلی دارد. از آنجایی که بسیاری از اعضای جامعه برای منبع غذایی اصلی خود به شکار متکی هستند، باید فورا بدانند که آیا حیواناتی که می خورند بی خطر هستند یا خیر.

بری گفت: "شما نمی خواهید دو هفته برای نتایج خود صبر کنید. شما می خواهید بدانید که امروز چه چیزی در جامعه وجود دارد، نه آنچه در جامعه دو هفته پیش است." "و تشخیص سریعتر منجر به پاسخ زودتر می شود."

در مقیاسی بزرگتر، این کار دید جامع تری از عوامل بیماری زا در محیط و حیوانات در گردش است، که بری گفت: «از نظر تاریخی کمی نقطه کور بوده است».

این سفر نشان داد که جامعه می تواند نمونه ها را ترتیب دهد. مرحله بعدی شامل انتقال بیشتر فناوری برای کمک به جامعه برای مستقل شدن کامل است.

بری توضیح داد: "این جنبه دیگری از آن است - توانمندسازی جوامع برای جمع آوری و مدیریت داده های خود."

این تلاش ریشه در فلسفه یک سلامت دارد، که تشخیص می دهد که سلامت انسان به طور جدایی ناپذیری با سلامت حیوانات و محیط زیست مرتبط است.

بری گفت: "شما نمی توانید انسان ها را به صورت مجزا مطالعه کنید تا واقعا سلامت انسان را درک کنید." شما باید به انسان ها نگاه کنید، باید به حیوانات نگاه کنید، باید به محیط زیست نگاه کنید، باید رویکردی کل نگر داشته باشید.»

در ادامه، بری بر نیاز به هوشیاری جهانی تاکید می کند.

او گفت: «ما فقط باید هوشیار باشیم و گسترده‌ترین شبکه ممکن را برای عوامل بیماری‌زای نوظهور به کار ببریم.

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →