I ricercatori della UC San Diego School of Medicine e del Center for Microbiome Innovation hanno per la prima volta combinato tecnologie che rilevano la presenza di microbi e sostanze chimiche per identificare "chi ha toccato cosa" in uno spazio artificiale.

Il nuovo metodo colma una lacuna nelle attuali tecnologie forensi, e potrebbe avere una varietà di applicazioni, inclusi profili criminali e studi sull'esposizione ambientale. Lo studio è stato pubblicato di recente in Rapporti scientifici .

Scogliera Capono, famoso per il Surfer Biome Project e per aver visitato gli oceani di tutto il mondo su una tavola da surf fatta di alghe, sta studiando le interazioni uomo-ambiente nel laboratorio della UC San Diego School of Medicine e del professor Pieter Dorrestein della Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. Il laboratorio Dorrestein ha condotto studi su ciò che le piccole molecole lasciate sulle superfici rivelano sul proprio stile di vita personale in passato, incluso uno studio che ha esaminato le molecole sugli schermi dei telefoni, e uno che ha individuato le fuoriuscite di caffè in un ufficio rilevando tracce di caffeina.

Il team ha visitato di nuovo l'ufficio per questo studio, ma questa volta, hanno fatto un ulteriore passo avanti:i ricercatori hanno cercato di vedere se potevano identificare gli individui che abitano lo spazio e quali oggetti hanno toccato in ufficio identificando i microbi e le sostanze chimiche presenti sui loro corpi.

"Abbiamo scoperto che possiamo rilevare molecole che si riferiscono alla dieta e al comportamento di un individuo, che comprende l'igiene personale, farmaci e stile di vita, " disse Capono, chi è il primo autore sulla carta. "Abbiamo anche dimostrato che il microbioma e il metaboloma di un individuo sono unici, e per questo, possiamo rintracciare chi ha toccato cosa nella stanza."

L'ambiente dell'ufficio comprendeva una scrivania, libreria, tavolo delle conferenze, quattro sedie, bidoni della spazzatura e del riciclaggio, il pavimento ricoperto di moquette, telefoni, computer e accessori per computer e pareti. Il team ha tamponato quasi 400 siti all'interno dell'ufficio, e ha anche prelevato campioni da quattro volontari che frequentavano lo spazio.

"L'abitante principale dell'ufficio era Volontario 3, " ha detto Kapono. "Il volontario 1 era stato nell'ufficio solo due volte nei due anni precedenti il ​​campionamento, e i volontari 2 e 4 hanno frequentato l'ufficio 2-4 volte al mese per brevi periodi di tempo durante ogni visita."

Il team ha trovato un repellente per insetti DEET e batteri marini sul volontario 3, il che suggeriva che questa persona fosse un uomo all'aria aperta. Nel computer è stato trovato un comune pesticida, mani, e telefono del volontario 2.

Utilizzando l'analisi statistica, i ricercatori hanno determinato l'unicità di ogni individuo in termini di microbiota e sostanze chimiche presenti sulla pelle, e ha utilizzato uno strumento di bioinformatica per tenere traccia di chi ha toccato cosa.

La combinazione di tecnologie utilizzate per rilevare la presenza di microbi e piccole molecole per identificare i volontari e determinare chi ha toccato ciò che evidenzia la natura innovativa della ricerca sul microbioma nel campus. L'UC San Diego Center for Microbiome Innovation, guidato dal ricercatore di microbioma di fama mondiale e professore di pediatria e informatica e ingegneria Rob Knight, è stato creato nel 2016 come parte dell'iniziativa dei centri di ricerca agile della UC San Diego Jacobs School of Engineering Dean Albert P. Pisano. I fondi per l'istituzione del Centro provenivano in parte dalla Microbiome and Microbial Sciences Initiative del Cancelliere della UC San Diego Pradeep K. Khosla.

Da quando è stato lanciato, il Centro ha raccolto oltre 2 milioni di dollari in finanziamenti esterni ed è cresciuto fino a raggiungere oltre 120 membri di facoltà interdisciplinari con competenze che vanno dalla medicina all'analisi dei big data. La recente copertura mediatica ne ha evidenziati alcuni:ad esempio, Il team di Richard Gallo ha recentemente identificato un ceppo di Staphylococcus epidermidis, comune sulla pelle umana sana, che esercita una capacità selettiva di inibire la crescita di alcuni tumori. Inoltre, alcuni dei più grandi progetti scientifici di cittadini al mondo e studi scientifici collaborativi, tra cui l'American Gut Project e l'Earth Microbiome Project, vengono eseguiti dal laboratorio Knight.

Insieme all'industria, I membri del centro stanno accelerando la ricerca sul microbioma attraverso lo sviluppo di nuovi strumenti, come lo strumento di visualizzazione dei dati 3D utilizzato in questo studio.

"Ili"

"Prima di analizzare i campioni, abbiamo creato un modello 3D della stanza utilizzando uno scanner 3D su un iPad, " ha detto Kapono. "Abbiamo quindi utilizzato uno strumento open source che abbiamo sviluppato chiamato 'ili per mappare i dati sul modello. Chiunque può farlo, questo è il punto. Spesso, guardiamo solo i grafici. Volevamo consentire alle persone di visualizzare i dati, indipendentemente dal tipo, in 3D".

"Ci sono molti modi in cui gli investigatori cercano di rispondere alla domanda, "Chi era dove?", anche attraverso l'analisi del DNA, impronte digitali, e parlando con i testimoni, " ha affermato Kapono. Combinando il rilevamento di firme microbiche e chimiche, abbiamo creato un altro metodo in grado di rilevare tracce di molecole, non tutti gli strumenti forensi possono farlo. Si tratta davvero di controlli ed equilibri".

Ma, questo non ha solo lo scopo di mettere le persone in prigione, disse Capono. "Siamo stati in grado di rilevare i batteri del suolo e dell'oceano in ufficio. Ciò evidenzia il fatto che portiamo la natura a casa con noi o nei luoghi in cui lavoriamo. Per questo motivo, questa tecnologia sarà molto interessante per le istituzioni e gli individui la cui intera giornata ruota attorno a un ambiente costruito. Scambiamo involontariamente firme molecolari con tutti quelli che ci circondano e gli spazi che occupiamo. Se le aziende possono collegare molecole o batteri a un sistema più sicuro, ambiente di lavoro migliore, allora forse possono attuare i cambiamenti necessari per migliorare la loro forza lavoro".

Questi dati supportano anche il progetto Surfer Biome di Kapono, che cerca di esplorare come gli esseri umani interagiscono con il mondo naturale a livello molecolare. Il progetto Surfer Biome dovrebbe essere pubblicato nell'estate 2018.