Investigadores de la Escuela de Medicina de UC San Diego y el Centro de Innovación del Microbioma han combinado por primera vez tecnologías que detectan la presencia de microbios y productos químicos para identificar "quién tocó qué" en un espacio creado por el hombre.

El nuevo método llena un vacío en las tecnologías forenses actuales, y podría tener una variedad de aplicaciones, incluyendo la elaboración de perfiles criminales y estudios de exposición ambiental. El estudio fue publicado recientemente en Informes científicos .

Acantilado kapono famoso por el Proyecto Surfer Biome y por visitar océanos de todo el mundo en una tabla de surf hecha de algas, está estudiando las interacciones entre el ser humano y el medio ambiente en el laboratorio de Pieter Dorrestein, profesor de la Facultad de Medicina de UC San Diego y de la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de Skaggs. El laboratorio de Dorrestein ha realizado estudios sobre lo que las pequeñas moléculas que quedan en las superficies revelan sobre el estilo de vida personal de uno en el pasado, incluido un estudio que analizó las moléculas en las pantallas de los teléfonos. y uno que identificó los derrames de café en una oficina al detectar trazas de cafeína.

El equipo volvió a visitar la oficina para este estudio, pero esta vez, Fueron un paso más allá:los investigadores buscaron ver si podían identificar a las personas que habitaban el espacio y qué elementos tocaban en la oficina al identificar los microbios y las sustancias químicas presentes en sus cuerpos.

"Descubrimos que podemos detectar moléculas que se relacionan con la dieta y el comportamiento de un individuo, que incluye higiene personal, medicación y estilo de vida, "dijo Kapono, quién es el primer autor del artículo. "También demostramos que el microbioma y el metaboloma de un individuo son únicos, A causa de eso, podemos rastrear quién tocó qué en la habitación ".

El entorno de la oficina incluía un escritorio, estante para libros, mesa de conferencias, cuatro sillas, botes de basura y reciclaje, el piso cubierto de alfombra, Los telefonos, Computadoras y accesorios de computación y paredes. El equipo tomó muestras de casi 400 sitios dentro de la oficina, y también tomó muestras de cuatro voluntarios que frecuentaban el espacio.

"El habitante principal de la oficina era el voluntario 3, ", dijo Kapono." El voluntario 1 solo había estado en la oficina dos veces en los dos años anteriores al muestreo, y los voluntarios 2 y 4 frecuentaban la oficina de 2 a 4 veces al mes durante cortos períodos de tiempo durante cada visita ".

El equipo encontró repelente de insectos DEET y bacterias marinas en el voluntario 3, lo que sugirió que esta persona era un amante de la naturaleza. Se encontró un pesticida común en la computadora, manos, y teléfono del voluntario 2.

Usando análisis estadístico, los investigadores determinaron la singularidad de cada individuo en términos de su microbiota y los químicos presentes en su piel, y usó una herramienta bioinformática para rastrear quién tocó qué.

La combinación de tecnologías utilizadas para detectar la presencia de microbios y moléculas pequeñas para identificar a los voluntarios y determinar quién tocó lo que destaca la naturaleza innovadora de la investigación de microbiomas en el campus. El Centro de Innovación del Microbioma de UC San Diego, dirigido por el investigador de microbiomas de renombre mundial y profesor de pediatría y ciencias de la computación e ingeniería Rob Knight, fue creado en 2016 como parte de la iniciativa de centros de investigación ágiles del decano de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, Albert P. Pisano. Los fondos para el establecimiento del Centro provinieron en parte de la Iniciativa de Microbioma y Ciencias Microbianas del Canciller de UC San Diego, Pradeep K. Khosla.

Desde su lanzamiento, el Centro ha recaudado más de $ 2 millones en fondos externos y ha crecido a más de 120 miembros de la facultad interdisciplinaria con experiencia que va desde la medicina hasta el análisis de macrodatos. La cobertura mediática reciente ha destacado algunos de ellos:por ejemplo, El equipo de Richard Gallo identificó recientemente una cepa de Staphylococcus epidermidis, común en la piel humana sana, que ejerce una capacidad selectiva para inhibir el crecimiento de algunos cánceres. Además, Algunos de los proyectos de ciencia ciudadana y estudios científicos colaborativos más grandes del mundo, incluido el American Gut Project y el Earth Microbiome Project, se ejecutan desde el laboratorio de Knight.

Junto con la industria, Los miembros del centro están acelerando la investigación del microbioma mediante el desarrollo de nuevas herramientas, como la herramienta de visualización de datos 3-D utilizada en este estudio.

"Ili"

"Antes de analizar las muestras, Creamos un modelo 3D de la habitación usando un escáner 3D en un iPad, ", dijo Kapono." Luego usamos una herramienta de código abierto que desarrollamos llamada 'ili para mapear los datos en el modelo. Cualquiera puede hacer esto, ese es el punto. A menudo, solo miramos gráficos. Queríamos permitir que las personas visualizaran datos, sin importar de qué tipo, en 3-D ".

"Hay muchas formas en que los investigadores intentan responder la pregunta, '¿Quién estaba dónde?', Incluso a través del análisis de ADN, huellas dactilares, y hablando con testigos, ", dijo Kapono. Al combinar la detección de firmas microbianas y químicas, Hemos creado otro método que puede detectar trazas de moléculas; no todas las herramientas forenses pueden hacerlo. Realmente se trata de controles y equilibrios ".

Pero, esto no es solo para meter gente en la cárcel, dijo Kapono. "Pudimos detectar bacterias del suelo y del océano en la oficina. Esto resalta el hecho de que llevamos la naturaleza a casa o a los lugares en los que trabajamos. Por esa razón, esta tecnología será muy interesante para instituciones e individuos cuyo día entero gira en torno a un entorno construido. Sin querer, intercambiamos firmas moleculares con todos los que nos rodean y los espacios que ocupamos. Si las empresas pueden vincular moléculas o bacterias a un sistema más seguro, mejor ambiente de trabajo, entonces quizás puedan implementar los cambios necesarios para mejorar su fuerza laboral ".

Estos datos también apoyan el proyecto Surfer Biome de Kapono, que busca explorar cómo los humanos interactúan con el mundo natural a nivel molecular. Se espera que el Surfer Biome Project se publique en el verano de 2018.