Образцы, которые она собрала и культивировала на пяти станциях, являются компонентом усилий по отбору проб ДНК окружающей среды в масштабах города, проводимых Крисом Мейсоном, доцентом Медицинского колледжа Вейл Корнелл при поддержке программы научных исследований Рокфеллера, а также из многочисленных местных и национальных и международные сотрудники. Этот проект под названием Pathomap направлен на профилирование микробного сообщества или микробиома города, а также получение ДНК от других организмов, которые потенциально могут быть использованы для оценки биологических угроз, в том числе угроз для здоровья человека. Первые результаты проекта описаны в статье, опубликованной в среду (4 февраля) в Cell Systems.
С помощью коллеги-старшеклассницы Нелл Кирчбергер Дунаиф собрал бактерии на тампоны и проверил, будут ли они расти в чашках Петри, содержащих три обычно используемых антибиотика.
Бактерии из пяти из 18 проверенных ею мазков росли, несмотря на присутствие ампициллина или канамицина, а в одном случае оба. Ни одна из культивируемых бактерий не оказалась устойчивой к третьему антибиотику, хлорамфениколу.
Устойчивость к антибиотикам – способность болезнетворных бактерий противостоять соединениям, используемым для их уничтожения, – может сделать некогда излечимую инфекцию более серьезной и даже опасной для жизни. Естественное следствие эволюции, широкого распространения и неправильного использования антибиотиков, устойчивость растет во всем мире.
«Хотя я знал, что сопротивление считается серьезной угрозой для современной медицины, я вошел в этот проект, не зная, чего ожидать. Я даже не был уверен, что мы увидим устойчивые к антибиотикам бактерии, не говоря уже о бактериях с множественной лекарственной устойчивостью », – говорит Дунаиф, старший специалист в St. Школа Анны в Бруклине. "Теперь мы надеемся продолжить работу, которую я проделал летом, путем поиска дополнительных типов устойчивости к антибиотикам на большем количестве станций."
В продолжающемся поиске устойчивых к лекарствам микробов к ней присоединяются Аня Ауэрбах, старший преподаватель Филдстонской школы этической культуры, и Уилл Лаунсбери-Скайф, ныне первокурсник Нью-Йоркского университета. (Кирхбергер вернулся в Калифорнию.Летом оба взялись за собственные проекты, хотя их работы не были включены в текущую публикацию Pathomap.
Теперь трое из них под руководством Жанны Гарбарино, директора программы научных исследований Рокфеллера, готовят строгий протокол отбора проб, который они планируют протестировать на станции Лексингтон-авеню / 59-я улица, и готовятся искать устойчивость к четырем дополнительным антибиотикам. В рамках этого вклада в текущую работу Pathomap они намерены использовать генетическое секвенирование и анализ, предоставленные Медицинским колледжем Weill Cornell, для выявления генов устойчивости и молекулярных путей, которые микробы, содержащие их, используют для уклонения от лекарств.
"Нет никаких сомнений в том, что старшеклассники могут проводить законные начальные исследования. Если мы собираемся поощрять критическое мышление, что важно независимо от того, чем вы занимаетесь в жизни, я думаю, важно, чтобы они задавали и пытались отвечать на открытые вопросы », – говорит Гарбарино.
Лунсбери-Скайф провел лето, протирая фонтаны в Центральном парке. Результаты секвенирования еще не полны, но, по его словам, опыт дал ему лучшее понимание научного процесса, а не только результатов.
"Это лишило меня романтики в целом, но не в плохом смысле. Я узнал, насколько медленными и последовательными нужно быть во всем, все записывать и делать все точно так же.
Это может удержать некоторых людей от желания заниматься наукой, но для меня это просто подтверждает мой интерес к ней », – говорит Лаунсбери-Скэйф.
Тем временем Ауэрбах попытался отследить накопление микробов в билетных автоматах на Центральном вокзале. Ее усилия, которые, по ее словам, вызвали удивительное отсутствие интереса со стороны пассажиров метро, оказались безуспешными, потому что она не могла получить достаточно ДНК.
Тем не менее, она видит ценность в разочаровании.
"Я надеялся получить что-то действительно крутое и захватывающее, но вместо этого я подумал, нет, мы даже не можем секвенировать это.
Я много занимался поиском и устранением неисправностей, и я уверен, что если бы там что-то было, мы бы это получили », – говорит Ауэрбах.
По словам Гарбарино, результаты Ауэрбаха на самом деле довольно типичны для исследований, проводимых даже профессиональными учеными. "Кто-то сказал мне, когда я учился в аспирантуре, на каждые 99 неудач приходится один успех. Речь идет не о турнирах Большого шлема каждый раз, когда вы собираетесь бить, это о стратегии и работе с вашей командой, чтобы вывести кого-то на главную. Как узнали наши студенты, это может быть медленным и утомительным временами, но, тем не менее, приятно."
Помимо устойчивости к антибиотикам, исследования Pathomap также выявили фрагменты ДНК, которые соответствуют хорошо известным болезнетворным микробам, включая бактерии чумы и сибирской язвы. Однако авторы отмечают, что микробы, оставившие эту ДНК, не вызывают широко распространенного заболевания; вместо этого они могут просто представлять обычных жителей городской инфраструктуры.