Des chercheurs de la faculté de médecine de l'UC San Diego et du Center for Microbiome Innovation ont pour la première fois combiné des technologies qui détectent la présence de microbes et de produits chimiques pour identifier « qui a touché quoi » dans un espace créé par l'homme.

La nouvelle méthode comble une lacune dans les technologies médico-légales actuelles, et pourrait avoir une variété d'applications, y compris le profilage criminel et les études d'exposition environnementale. L'étude a été publiée récemment dans Rapports scientifiques .

Falaise Kapono, célèbre pour le Surfer Biome Project et visitant les océans du monde entier sur une planche de surf en algues, étudie les interactions homme-environnement dans le laboratoire de la faculté de médecine de l'UC San Diego et du professeur Pieter Dorrestein de la faculté de pharmacie et de sciences pharmaceutiques de Skaggs. Le laboratoire de Dorrestein a mené des études sur ce que les petites molécules laissées sur les surfaces révèlent sur le mode de vie personnel dans le passé, y compris une étude qui a examiné les molécules sur les écrans de téléphone, et celui qui a localisé les déversements de café dans un bureau en détectant des traces de caféine.

L'équipe a de nouveau visité le bureau pour cette étude, mais cette fois, ils sont allés plus loin :les chercheurs ont cherché à savoir s'ils pouvaient identifier les individus habitant l'espace et les objets qu'ils ont touchés dans le bureau en identifiant les microbes et les produits chimiques présents sur leur corps.

"Nous avons découvert que nous pouvons détecter des molécules liées à l'alimentation et au comportement d'un individu, qui comprend l'hygiène personnelle, médicaments et mode de vie, " dit Kapono, qui est le premier auteur sur le papier. "Nous avons également montré que le microbiome et le métabolome d'un individu sont uniques, Et à cause de ça, nous pouvons suivre qui a touché quoi dans la pièce."

L'environnement de bureau comprenait un bureau, étagère à livres, table de conférence, quatre chaises, poubelles et poubelles de recyclage, le sol recouvert de moquette, Téléphone (s, ordinateurs et accessoires informatiques et murs. L'équipe a nettoyé près de 400 sites à l'intérieur du bureau, et a également pris des échantillons de quatre volontaires qui ont fréquenté l'espace.

"Le principal habitant du bureau était le Volontaire 3, " a déclaré Kapono. " Le volontaire 1 n'avait été au bureau que deux fois au cours des deux années précédant l'échantillonnage, et les volontaires 2 et 4 ont fréquenté le bureau 2 à 4 fois par mois pendant de courtes périodes au cours de chaque visite."

L'équipe a trouvé un insectifuge DEET et des bactéries marines sur le volontaire 3, ce qui suggérait que cette personne était un amateur de plein air. Un pesticide courant a été trouvé sur l'ordinateur, mains, et téléphone du bénévole 2.

Grâce à l'analyse statistique, les chercheurs ont déterminé l'unicité de chaque individu en termes de microbiote et de substances chimiques présentes sur sa peau, et a utilisé un outil bioinformatique pour savoir qui a touché quoi.

La combinaison de technologies utilisées pour détecter la présence de microbes et de petites molécules pour identifier les volontaires et déterminer qui a touché quoi met en évidence le caractère innovant de la recherche sur le microbiome sur le campus. Le Centre d'innovation du microbiome de l'UC San Diego, dirigé par Rob Knight, chercheur en microbiome de renommée mondiale et professeur de pédiatrie, d'informatique et d'ingénierie, a été créé en 2016 dans le cadre de l'initiative des centres de recherche agile du doyen Albert P. Pisano de l'école d'ingénierie de San Diego Jacobs. Les fonds pour la création du centre sont venus en partie de l'initiative Microbiome and Microbial Sciences du chancelier de l'UC San Diego, Pradeep K. Khosla.

Depuis son lancement, le Centre a recueilli plus de 2 millions de dollars de financement externe et compte plus de 120 membres interdisciplinaires du corps professoral possédant une expertise allant de la médecine à l'analyse de données volumineuses. Une récente couverture médiatique en a mis en lumière certains :par exemple, L'équipe de Richard Gallo a récemment identifié une souche de Staphylococcus epidermidis, commun sur la peau humaine saine, qui exerce une capacité sélective à inhiber la croissance de certains cancers. En outre, certains des plus grands projets de science citoyenne et d'études scientifiques collaboratives au monde, notamment l'American Gut Project et le Earth Microbiome Project, sont menés à partir du laboratoire Knight.

En collaboration avec l'industrie, Les membres du Centre accélèrent la recherche sur le microbiome grâce au développement de nouveaux outils, comme l'outil de visualisation de données 3D utilisé dans cette étude.

"Ili"

"Avant d'analyser les échantillons, nous avons créé un modèle 3D de la pièce à l'aide d'un scanner 3D sur un iPad, " a déclaré Kapono. "Nous avons ensuite utilisé un outil open source que nous avons développé appelé 'ili pour mapper les données sur le modèle. N'importe qui peut le faire, c'est le but. Souvent, nous regardons juste des graphiques. Nous voulions permettre aux gens de visualiser les données, quel que soit leur type, en 3D."

« Les enquêteurs tentent de répondre à la question de plusieurs manières, « Qui était où ? », y compris grâce à l'analyse ADN, prise d'empreintes digitales, et en parlant à des témoins, " a déclaré Kapono. En combinant la détection de signatures microbiennes et chimiques, nous avons créé une autre méthode capable de détecter des traces de molécules — tous les outils médico-légaux ne peuvent pas le faire. Il s'agit vraiment de freins et de contrepoids."

Mais, ce n'est pas seulement destiné à mettre les gens en prison, dit Kapono. « Nous avons pu détecter les bactéries du sol et des océans au bureau. Cela met en évidence le fait que nous ramenons la nature chez nous ou sur nos lieux de travail. Pour cette raison, cette technologie sera très intéressante pour les institutions et les individus dont toute la journée tourne autour d'un environnement bâti. Nous échangeons involontairement des signatures moléculaires avec tout le monde autour de nous et les espaces que nous occupons. Si les entreprises peuvent lier des molécules ou des bactéries à un plus sûr, meilleur environnement de travail, alors peut-être qu'ils pourront mettre en œuvre les changements nécessaires pour améliorer leur main-d'œuvre."

Ces données soutiennent également le projet Surfer Biome de Kapono, qui cherche à explorer comment les humains interagissent avec le monde naturel au niveau moléculaire. Le Surfer Biome Project devrait être publié à l'été 2018.