Общенациональный метагеномный репозиторий биоаэрозолей для исследований в области гигиены окружаю...

Аннотация: Воздух остается наименее изученным основным компонентом окружающей среды, несмотря на недавние исследования, показывающие, что более 85% проб воздуха в помещениях содержат обнаруживаемые респираторные патогены. Мы разработали крупнейший на сегодняшний день специализированный метагеномный набор данных по биоаэрозолям: более 1000 проб воздуха из более чем 140 мест по всей континентальной части Соединенных Штатов, собранных с декабря 2023 года по октябрь 2024 года во все четыре сезона. Используя 3-микронные фторпористые фильтры из высокообъемных пробоотборников аэрозолей окружающей среды, мы разработали стандартизированные протоколы, оптимизированные для секвенирования с помощью технологий Oxford Nanopore Technologies. ДНК и РНК были выделены отдельно с использованием наборов ZymoBIOMICS. РНК была преобразована в кДНК, и как ДНК, так и кДНК были подготовлены для секвенирования на проточных ячейках PromethION с использованием набора Rapid PCR Barcoding Kit. Такой подход позволил провести всестороннюю метагеномную и метатранскриптомную характеристику микробных сообществ в воздухе. Отбор проб охватывал внутренние, внешние и транспортные среды, включая такие специальные мероприятия, как Бостонский марафон и Марди Гра. Этот репозиторий представляет собой беспрецедентный масштаб для исследований микробиома воздуха, охватывающий всесторонние географические и временные изменения по всей территории континентальной части Соединенных Штатов. Полученный набор данных установил первую общенациональную базовую линию микробных сообществ в воздухе, созданную с использованием нанопорового секвенирования, выявив отчетливые сезонные и географические особенности в микробном составе. Все данные стали общедоступными через панель управления airmetagenomics.com, что позволяет интерактивно изучать пространственные и временные закономерности. Следуя успеху систем мониторинга сточных вод, обеспечивающих раннее предупреждение за одну-четыре недели до выявления клинических случаев, этот репозиторий закладывает основу для аналогичного мониторинга окружающей среды на основе анализа воздуха, позволяя исследователям разрабатывать вычислительные подходы для выявления отклонений, имеющих потенциальное значение для общественного здравоохранения. Биография: Камиль Ханипов, доктор философии, является доцентом кафедры фармакологии и токсикологии Медицинского отделения Техасского университета и заместителем директора по исследованиям в области искусственного интеллекта в Институте здоровья мозга Муди. Его исследования применяют нанопоровое секвенирование к экологической метагеномике, включая мониторинг биоаэрозолей и характеристику микробиома воздуха на массовых мероприятиях и в крупных мегаполисах. Он участвует в программе ARPA-H:BREATHE (Building Resilient Environments for Air and Total Health) Агентства перспективных исследовательских проектов в области здравоохранения, разрабатывая целевые показатели для диагностики в режиме реального времени. Его новая работа посвящена интеграции факторов окружающей среды, влияющих на здоровье, с цифровым моделированием двойников головного мозга для исследования нейродегенеративных заболеваний.