Биологи впервые изучили состав микроорганизмов и частиц, которые вдыхают люди

Человек никогда не бывает одинок: многомиллиардное полчище микроорганизмов живёт не только внутри него, но и в непосредственной близости.

Даже в относительно небольшом географическом регионе экспосомы людей могут сильно отличаться.

Если объединить это облако с другими внешними факторами вроде химических веществ и различных частиц растительного и животного происхождения, то получится своего рода "персональная" окружающая среда, которую учёные называют термином экспосом.

Специалисты относительно недавно начали накапливать данные в этой области и изучать, как состав экспосома может влиять на жизнь и здоровье человека. Новую масштабную работу представила научная группа из Медицинской школы Стэнфордского университета под руководством профессора Майкла Снайдера (Michael Snyder).

"На здоровье человека влияют две вещи: его ДНК и окружающая среда. Люди измеряют такие параметры, как загрязнение воздуха, в широких масштабах, но никто не измерял биологические и химические воздействия на индивидуальном уровне. Никто не знает, насколько обширен человеческий экспосом и из чего состоит", — рассказывает Снайдер.

Его команда решила восполнить этот пробел. Для участия в эксперименте специалисты пригласили 15 человек, которые проживали в разных районах Сан-Франциско и пригороде и посещали более 50 различных локаций.

Добровольцам выдали усовершенствованные командой устройства для контроля качества воздуха, которые крепятся на руке и постоянно втягивают немного воздуха из личного пространства человека.

Аппараты размером не больше колоды карт были оснащены субмикронным фильтром, который захватывает твёрдые частицы. Полученные данные о бактериях, грибах, вирусах, химических веществах, то есть обо всём, что поглотило устройство, затем отправлялись в лабораторию Снайдера.

Часть участников должна была носить устройство в течение недели, другие – целый месяц. А глава проекта проносил аппарат два года. (К слову, это не первый эксперимент Снайдера, в котором он принимает участие лично. До этого профессор носил разработанные его командой биосенсоры и "умные" часы, с помощью которых он диагностировал себе болезнь Лайма).

Ведущий автор работы Майкл Снайдер собирал данные о своём экспосоме в течение двух лет.

На следующем этапе этого исследования специалисты провели секвенирование ДНК и РНК выделенных микроорганизмов, а также провели химическое профилирование для идентификации веществ, которые вдыхали участники.

Затем команда систематизировала информацию и создала отдельные базы данных о бактериях, вирусах и грибах, а также более масштабные базы, названные "панорамными", которые охватывают более 40 тысяч видов микроорганизмов, частиц растительного и животного происхождения.

"Мы упорядочили эти образцы с невероятной детализацией. У нас было около 70 миллиардов показаний", — уточняет Снайдер.

Результаты работы показали, что даже в относительно небольшом географическом регионе экспосомы могут сильно отличаться.

"Даже на очень близких расстояниях у нас [обнаружились] разные экспосомные профили, или "подписи". Эти "личные подписи" – это, в основном, следы конкретных грибов, растений, химических веществ и бактерий, которые постоянно наблюдаются на одном человеке или вокруг него", — рассказывает профессор.

Он поясняет, что состав "персональной" окружающей среды зависит от множества факторов – наличия домашних животных, контактов с бытовой химией и цветущими растениями и даже от погодных условий.

Для каждого человека исследователи отметили уникальные экспосомные "подписи". Совпали лишь несколько параметров – частицы репеллента для отпугивания насекомых и некоторые канцерогены. А в "домашнем" экспосоме самого Снайдера его коллеги отметили высокое содержание грибов. Профессор объяснил это тем, что его дом выкрашен экологичной "зелёной" краской, не содержащей химиката, убивающего плесневые грибы.

Другой интересный вывод заключается в том, что экспомоный профиль может изменяться не только в зависимости от погоды, но и от времени года. К примеру, в весенний сезон цветения возрастали уровни растительных частиц (из-за которых у многих обостряется аллергия).

В дальнейшем команда планирует собрать ещё больше сведений и расширить географию исследований экспосомных "подписей". Кроме того, важно более детально изучить микроорганизмы и химикаты, которые ежеминутно вдыхают люди, и понять, какое воздействие они могут оказывать на здоровье. Вполне возможно, что в будущем состав экспосома можно будет учитывать при диагностике и терапии некоторых заболеваний и нарушений.

Наконец, ещё одна цель Снайдера – упростить технологию сбора данных, чтобы каждый желающий мог хотя бы на обывательском уровне понять, из чего состоит его "личное пространство".

Подробнее об этой работе и её результатах рассказывается в статье, которая была опубликована в журнале Cell.