Их исследования опубликованы в журнале Scientific Reports глобальной командой под руководством генетика NTU, профессора Стефана Шустера.Секвенируя генетический материал 116 домашних и мясных мух вместе со всеми микроорганизмами, которые они переносят, команда обнаружила, что каждая из этих мух несет до нескольких сотен различных видов бактерий, некоторые из которых могут быть вредными для человека.Один из них, Helicobacter pylori, является патогеном, который может вызывать язву желудка у людей и является самым сильным из известных факторов риска рака желудка. Хотя известно, что он передается через жидкости организма и инфекции мазков, это первый случай, когда было показано, что H. pylori распространяется через мух в окружающей среде.
«Наше исследование показало, что бактерии могут« летать »на обычных мухах», — сказал профессор Шустер, директор по исследованиям Сингапурского центра инженерных наук о жизни (SCELSE) в NTU Singapore. «Они улавливают микробиом на своих ногах, распределяют их по крыльям таким же образом, как мы могли бы расчесывать свои волосы, а затем продолжали рассеивать их по поверхностям, на которые они приземлялись».Доктор Ана Каролина Мартинс Джанкейра, молекулярный энтомолог, со-руководивший исследованием, сказала, что мухи являются важной частью экосистемы природы, так как они также являются опылителями, как пчелы.«Мухи-падальщики имеют микроскопические волоски на каждой части тела, кроме глаза, и эти щетинки делают их идеальным переносчиком пыльцы, а также бактерий.
Это эволюционно оптимизированный носитель для распространения микроорганизмов в окружающей среде», — сказал д-р Жункейра, преподаватель Федерального университета Рио-де-Жанейро.Мухи как часть системы раннего предупреждения о здоровье
Команда считает, что их новый метод может использовать мух в программах наблюдения за общественным здоровьем.Они предполагают, что стерильные мухи, выведенные без каких-либо микроорганизмов в своем микробиоме, могут собирать скрытые микробиомы в любой среде, в которую они попадают, поскольку они достаточно малы, чтобы проникнуть даже в самые маленькие трещины и щели.Когда мух повторно отлавливают с помощью ловушек-приманок, их микробиомы можно секвенировать, что дает подсказки о типах бактерий, с которыми они столкнулись в окружающей среде, таким образом действуя как система раннего предупреждения.«Такие« автономные бионические дроны »могут быть особенно полезны в сельском хозяйстве, если мы хотим обнаружить вспышку патогенов растений», — сказал профессор Шустер. «Посредством регулярного мониторинга, если мы знаем, что конкретный патоген влияет на посевы и становится вспышкой, фермеры могут организовать целенаправленное лечение, которое только уничтожит этот патоген, оставив нетронутыми другие части экосистемы».
"На сегодняшний день болезни, передаваемые механическими переносчиками, такими как мухи, являются одним из основных путей, которым не уделяется должного внимания как медицинским, так и академическим сообществом. Это отличный пример того, как наблюдения фундаментальных исследований о том, как распространяются болезни, могут быть преобразованы в жизнеспособные и полезные приложения, открывая новые возможности для технологий будущего ».Новый способ секвенирования мухРезультаты исследования стали возможными благодаря новому способу сбора мух без заражения их дополнительными микроорганизмами, а затем секвенированию каждой части тела мухи от головы и грудной клетки до ног и крыльев.
Сначала мух наживляет кусок гниющей рыбы, а затем исследователи держат контейнер с сухим льдом рядом с мухами. Холодный пар от сухого льда успокаивает муху, и она падает в холодный контейнер нетронутой и незагрязненной.После размораживания мухи в стерильной среде различные части отделяются, измельчаются и затем помещаются в машину для секвенирования генов. Полученные данные затем сортируются суперкомпьютером.
После фильтрации генетических данных из собственных хромосом, митохондрий и симбиотических бактерий мухи остается микробиом, который можно сопоставить с базой данных всех известных ДНК и РНК бактерий.Мухи в исследовании были собраны с четырех разных континентов по всему миру: Австралии, Бразилии, США и Сингапура.
Эта новая процедура была вдохновлена ??исследовательской поездкой в ??Австралию, где профессор Шустер и доктор Джанкейра обсуждали свои исследования с приглашенным профессором НТУ и лауреатом Нобелевской премии Барри Маршаллом, которому в 2005 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие Helicobacter pylori. .«На наши свитера на ферме профессора Маршалла было довольно много мух, и было очень легко поймать их, просто поставив небольшие контейнеры с сухим льдом. Они буквально падали, как мухи», — сказал профессор Шустер.