ДНК, которую вы потеряли, может идентифицировать вас

Следующее эссе перепечатано с разрешения Разговоринтернет-издание, посвященное последним исследованиям.

ДНК человека можно секвенировать от небольшого количества воды, песка и воздуха в окружающей среде до потенциально извлекать идентифицируемую информацию как генетическое происхождение, пол и риски для здоровья, согласно нашему новому исследованию.

Каждая клетка тела содержит ДНК. Поскольку каждый человек имеет уникальный генетический код, ДНК может быть используется для идентификации отдельных людей. Как правило, практикующие врачи и исследователи получают ДНК человека путем прямого отбора проб, таких как анализы крови, мазки или биопсия. Однако все живые существа, включая животных, растения и микробы, постоянно сбрасывать ДНК. Вода, почва и даже воздух содержат микроскопические частицы биологического материала живых организмов.

ДНК, которую организм выбрасывает в окружающую среду, называется экологическая ДНК или эДНК. За последние пару десятилетий ученые смогли собрать и секвенировать эДНК из образцов почвы или воды в мониторинг биоразнообразия, популяций диких животных и возбудители болезней. Отслеживание редких или неуловимых исчезающих видов через их эДНК было благом для исследователей, поскольку традиционные методы мониторинга, такие как наблюдение или отлов, могут быть трудными, часто безуспешными и навязчивыми для интересующих видов.

Исследователи, использующие инструменты eDNA, обычно сосредотачиваются только на видах, которые они изучают, и игнорируют ДНК других видов. Однако люди также сбрасыватькашель и смывать ДНК в окружающую их среду. И, как говорит наша команда генетиков, экологи и морские биологи в Лаборатория Даффи в Университете Флориды нашли, признаки человеческой жизни можно найти повсюду но в самых изолированных местах.

Животные, люди и вирусы в эДНК

Наша команда использует экологическую ДНК для изучения находящиеся под угрозой исчезновения морские черепахи и вирусные опухоли которому они подвержены. Крошечные вылупившиеся морские черепахи теряют ДНК, когда ползают по берегу на пути к океану вскоре после рождения. Песок, вычерпанный из их следов содержит достаточно ДНК, чтобы дать ценную информацию о черепахах и герпесвирусах челонид и фибропапилломатозные опухоли, поражающие их. Зачерпнуть литр вода из бака выздоравливающей морской черепахи, находящейся под наблюдением ветеринара, в равной степени предоставляет обширную генетическую информацию для исследований. В отличие от проб крови или кожи, сбор эДНК не вызывает у животного стресса.

Технология генетического секвенирования Методы, используемые для расшифровки ДНК, в последние годы быстро улучшились, и теперь можно легко секвенировать ДНК каждого организма в образце из окружающей среды. Наша команда подозревала, что образцы песка и воды, которые мы использовали для изучения морских черепах, также могут содержать ДНК ряда других видов, включая, конечно же, людей. Чего мы не знали, так это насколько информативно человеческая ДНК, которую мы могли бы извлечь, была бы такой.

Чтобы выяснить это, мы взяли образцы из различных мест во Флориде, включая океан и реки в городских и сельских районах, песок с изолированных пляжей и удаленный остров, который обычно не посещают люди. Мы нашли человеческую ДНК во всех этих местах, кроме отдаленного острова, и эти образцы были достаточно высокого качества для анализа и секвенирования.

Мы также опробовали эту технику в Ирландии, проследив путь вдоль реки, которая течет от отдаленной горной вершины, через небольшие сельские деревни и впадает в море в более крупном городе с населением 13 000 человек. Мы находили ДНК человека везде, кроме отдаленного горного притока, где берет начало река, вдали от человеческого жилья.

Мы также взяли пробы воздуха из комнаты в нашей ветеринарной больнице для диких животных во Флориде. Люди, присутствовавшие в помещении, разрешили нам взять пробы воздуха. Мы восстановили ДНК, совпадающую с ДНК людей, пациента-животного и распространенных вирусов животных, присутствующих во время сбора.

Удивительно, но человеческая эДНК, обнаруженная в местной среде, была достаточно неповрежденной, чтобы мы могли идентифицировать мутации, связанные с болезнью, и определить генетическое происхождение людей, живущих в этом районе. Секвенирование ДНК, оставленное добровольцами в виде следов на песке, позволило даже выявить часть их половых хромосом.

Этические последствия сбора эДНК человека

Наша команда дублирует непреднамеренное извлечение ДНК человека из образцов окружающей среды «человеческий генетический прилов». Мы призываем к более глубокому обсуждению того, как этично обращаться с человеческой ДНК окружающей среды.

ЭДНК человека может обеспечить значительный прогресс в исследованиях в таких разных областях, как сохранение, эпидемиология, судебная экспертиза и сельское хозяйство. При правильном обращении эДНК человека может помочь археологам отследить неизведанные древние поселения людейпозволить биологам контролировать раковые мутации в данной популяции или предоставить правоохранительным органам полезная криминалистическая информация.

Однако существует множество этических последствий, связанных с непреднамеренным или преднамеренным сбором и анализом генетического прилова человека. Идентифицируемая информация может быть извлечена из eDNA, и доступ к такому уровню детализации отдельных лиц или популяций сопряжен с обязанности, связанные с согласием и конфиденциальностью.

Хотя мы проводили наше исследование с одобрения нашего институциональный наблюдательный советкоторая гарантирует, что исследования на людях соответствуют этическим принципам исследований, нет гарантии, что все будут этично относиться к этому типу информации.

Много вопросов возникает относительно человеческой ДНК окружающей среды. Например, кто должен иметь доступ к последовательностям эДНК человека? Должна ли эта информация быть общедоступной? Требуется ли согласие перед взятием образцов эДНК человека и у кого? Должны ли исследователи удалять генетическую информацию о человеке из образцов, первоначально собранных для идентификации других видов?

Мы считаем, что крайне важно внедрить правила, обеспечивающие сбор, анализ и хранение данных с соблюдением этических норм и надлежащим образом. Политики, научные сообщества и другие заинтересованные стороны должны серьезно отнестись к сбору эДНК человека и сбалансировать согласие и конфиденциальность с возможными преимуществами изучения эДНК. Поднятие этих вопросов сейчас может помочь обеспечить осведомленность всех о возможностях эДНК и предоставить больше времени для разработки протоколов и правил, обеспечивающих надлежащее использование методов эДНК и этичное обращение с человеческим генетическим приловом.

Эта статья была первоначально опубликована на Разговор. Читать оригинальная статья.