Un consortium international a rendu compte de la plus grande étude métagénomique mondiale des microbiomes urbains, couvrant à la fois l’air et les surfaces de diverses villes. Le projet international, qui a séquencé et analysé des échantillons prélevés dans les transports publics et les hôpitaux de 60 villes du monde, présente une analyse et des annotations complètes pour toutes les espèces microbiennes identifiées, y compris des milliers de virus et de bactéries et deux archées qui ne sont pas trouvées. bases de données de référence. . L’étude paraît le 26 mai dans la revue Cellule.
«Chaque ville a son propre« écho moléculaire »des microbes qui la définissent», déclare l’auteur principal Christopher Mason (@mason_lab), professeur de médecine Weill Cornell (WCM) et directeur de la WorldQuant Initiative for Quantitative Prediction. “Si vous me donniez votre chaussure, je pourrais vous dire avec une précision de 90% la ville dans le monde d’où vous venez.”
Les résultats sont basés sur 4 728 échantillons de villes de six continents prélevés sur une période de trois ans, caractérisent des marqueurs régionaux de la résistance aux antimicrobiens et représentent le premier catalogue systématique au monde de l’écosystème microbien urbain. En plus des différentes signatures microbiennes dans diverses villes, l’analyse a révélé un ensemble de base de 31 espèces qui ont été trouvées dans 97% des échantillons dans les zones urbaines échantillonnées. Les chercheurs ont identifié 4246 espèces connues de micro-organismes urbains, mais ont également constaté que tout échantillonnage ultérieur continuera probablement à trouver des espèces qui n’ont jamais été vues auparavant, mettant en évidence le potentiel brut de découvertes liées à la diversité microbienne et aux fonctions biologiques qui attendent en milieu urbain. .
Ce projet a débuté en 2013, lorsque Mason a commencé à collecter et à analyser des échantillons microbiens dans le métro de New York. Après avoir publié ses premières découvertes, il a été contacté par des chercheurs du monde entier qui voulaient faire des études similaires dans leurs propres villes. Il a développé un protocole pour collecter les échantillons et a publié une vidéo d’instructions sur YouTube. Les échantillons ont été collectés avec des écouvillons sans ADN et ARN et envoyés à un laboratoire du WCM pour analyse, avec des contrôles positifs et négatifs. Une grande partie de l’analyse et de l’assemblage des séquences est effectuée sur un supercalculateur XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment) à Pittsburgh, ce qui a conduit à la découverte de 10928 virus et 748 bactéries qui ne sont présents dans aucune base de données de référence.
L’intérêt mondial a inspiré Mason en 2015 pour créer le Consortium International MetaSUB (abréviation de Metagenomics et Metadesign of Subways and Urban Biomes), qui s’est depuis étendu pour collecter des échantillons d’air, d’eau et d’eaux usées, ainsi que des surfaces dures. Le groupe supervise des projets tels que la Journée mondiale de l’échantillonnage dans les villes (gCSD), célébrée chaque année le 21 juin, et a mené des études de grande envergure comprenant une analyse microbienne complète des surfaces de la ville de Rio de Janeiro et de ses moustiques. avant, pendant et après 2016. Jeux olympiques d’été. Un autre projet, lancé en 2020, se concentre sur l’étude de la prévalence du SRAS-CoV-2 et d’autres coronavirus chez les chats domestiques, et un projet est également prévu pour les Jeux olympiques de Tokyo 2021.
La nouvelle recherche a des implications pour la détection des flambées d’infections connues et inconnues et pour l’étude de la prévalence des microbes résistants aux antibiotiques dans différents contextes urbains. Elle peut également contribuer à de nouvelles découvertes sur l’évolution de la vie microbienne. Les chercheurs de MetaSUB en Suisse (Andre Kahles et Gunnar Rätsch) ont également lancé un portail de recherche de séquences d’ADN mondial (MetaGraph, https: /
«Il existe des millions d’espèces sur Terre, mais nous avons actuellement une base de référence génomique complète et robuste de seulement 100 000 à 200 000», explique Mason, expliquant que la découverte de nouvelles espèces peut aider à la construction d’arbres généalogiques microbiens pour voir comment. différentes espèces sont liées les unes aux autres.
Les résultats ont également de nombreuses applications pratiques potentielles. «Sur la base des données de séquence que nous avons collectées jusqu’à présent, nous avons déjà trouvé plus de 800 000 nouvelles matrices CRISPR», dit-il. En outre, les résultats indiquent la présence de nouveaux antibiotiques et de grappes annotées de petites molécules de gènes biosynthétiques (BGC) qui semblent prometteuses pour le développement de médicaments.
«L’une des prochaines étapes consiste à synthétiser et valider certaines de ces molécules et BGC prédits, puis à voir ce qu’ils font sur le plan médical ou thérapeutique», explique Mason. “Les gens pensent souvent à une forêt tropicale comme une abondance de biodiversité et de nouvelles molécules pour la thérapie, mais il en va de même pour un rail ou un banc de métro.”
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Voir les remerciements dans le document pour des informations complètes sur le financement. Un article connexe («La caractérisation du microbiome et du résistome de l’air des transports publics révèle une spécificité géographique») est publié dans la revue Microbiome 26 mai.
Cellule, Danko et al.: “Une carte métagénomique globale des microbiomes urbains et de la résistance aux antimicrobiens” https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00585-7 DOI: 10.1016 / j.cell.2021.05.002
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