O bază de date globală îmbunătățește monitorizarea riscurilor microbiene de sănătate costieră
O nouă bază de date globală reunește informații despre microorganismele patogene, genele de rezistență la antibiotice și factorii de virulență din apele costiere, oferind cercetătorilor și profesioniștilor în sănătate publică un instrument practic pentru evaluarea riscurilor biologice în estuare și alte medii de coastă.
Apele costiere conectează comunități umane, faună sălbatică, sisteme de apă uzată și ecosisteme marine, însă informațiile referitoare la pericolele microbiene din aceste ape au fost adesea dispersate în studii separate, a declarat Lu Fan de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Sud. „Baza de date Coastal Water Pathogen a fost dezvoltată pentru a face aceste date complexe mai ușor de explorat, comparat și utilizat în luarea deciziilor în domeniul sănătății publice și de mediu.”
Regiunile costiere găzduiesc o mare proporție din populația globală și susțin activități precum pescuitul, acvacultura, recreerea, transportul și turismul. Cu toate acestea, aceste ape pot primi patogeni din ape uzate domestice, apă uzată de la animale, operațiuni de acvacultură și alte activități umane. Creșterea temperaturilor apei și schimbările în tiparele de precipitații pot amplifica mișcarea și creșterea unor microorganisme, ceea ce face ca supravegherea eficientă să fie tot mai importantă.
Pentru a aborda această provocare, echipa de cercetare a dezvoltat baza de date Coastal Water Pathogen Database (CWPD), o platformă cu acces deschis care integrează datele de secvențiere metagenomică shotgun din medii costiere. Spre deosebire de bazele de date care se concentrează în principal pe specii bacteriene individuale sau pe patogenii din acvacultură, CWPD acoperă bacterii, viruși și ciuperci patogene, împreună cu genele de rezistență la antibiotice și factorii de virulență.
Versiunea actuală include date din 158 de probe colectate din șase regiuni costiere de pe trei continente, inclusiv Estuarul Pearl River, Estuarul Cochin, Estuarul Columbia, Chesapeake Bay, Delaware Bay și Marea Baltică. Probele acoperă condiții costiere variate, de la ape estuariene cu salinitate scăzută până la apă de mare, și au fost colectate între 2010 și 2019.
În aceste probe, cercetătorii au identificat 361 de specii bacteriene patogene, 42 de specii virale patogene, 287 de subtipuri de gene de rezistență la antibiotice din 30 de clase și 10 factori de virulență. Dicționarul de cunoștințe al platformei este și mai extins, conținând 1.904 intrări de patogeni, 2.373 de gene de rezistență la antibiotice și 541 de factori de virulență.
CWPD prezintă informațiile prin intermediul unor hărți interactive, nori de cuvinte, hărți termice și diagrame cu bare. Utilizatorii pot explora distribuția geografică și abundența anumitor patogeni sau pot căuta după locație, an și categorie de risc biologic. Această abordare vizuală permite interpretarea informațiilor metagenomice complexe fără a necesita ca utilizatorii să lucreze direct cu seturi mari de date brute de secvențiere.
Platforma oferă, de asemenea, un serviciu de analiză online pentru datele metagenomice nou generate. Utilizatorii înregistrați pot încărca fișierele de secvențiere Illumina paired-end, după care sistemul efectuează controlul calității, asamblarea secvențelor și anotarea comunităților microbiene, a patogenilor, genelor de rezistență la antibiotice și factorilor de virulență. Pentru o probă de mediu metagenomică tipică de 10 gigaocteți, analiza completă durează aproximativ 12 ore, iar utilizatorii primesc un email când rezultatele sunt gata.
Cercetătorii au conceput CWPD cu o arhitectură modulară și interfețe standardizate de programare a aplicațiilor, permițând conectarea acesteia cu baze de date ecologice, clinice și de sănătate publică în viitor. Platforma este menită să susțină și abordarea One Health, care recunoaște că sănătatea umană, sănătatea animalelor și condițiile de mediu sunt strâns legate.
Autorii avertizează că baza de date actuală reprezintă o versiune inițială și nu oferă încă o acoperire globală completă. Probele disponibile sunt concentrate în câteva sisteme costiere bine studiate, astfel încât comparațiile între regiuni sau perioade de timp ar trebui interpretate cu atenție. Echipa plănuiește să actualizeze baza de date la fiecare șase luni și să extindă acoperirea pentru deltele dens populate, țărmurile industrializate și regiunile subreprezentate din Africa și America de Sud.
Prin combinarea detecției patogenilor, informațiilor despre rezistența la antibiotice, vizualizării geografice și analizei online a datelor, CWPD oferă o bază pentru gestionarea ecosistemelor costiere, evaluarea riscurilor biologice și pregătirea pentru viitoare pandemii.
