Ett internationellt konsortium redovisar idag den största studien nÄgonsin av de mikrober som finns pÄ ytor och i luft i storstadsmiljöer jorden runt. Prover som samlats in frÄn kollektivtrafik och sjukhus i 60 stÀder gensekvenserades och varje stad visade sig ha sin egen mikrobiella profil. Bland alla identifierade mikrober fanns tusentals virus och bakterier som inte finns i nÄgra referensdatabaser, och gener för resistens mot antibiotika var utbredda.

Resultaten redovisades den 26 maj i tvÄ separata artiklar. En artikel i tidskriften Cell kan ses som en vÀrldsomspÀnnande katalog över det urbana mikrobiella ekosystemet, baserad pÄ provtagning av ytor pÄ t.ex. ledstÀnger, handtag och sittplatser i sextio storstÀder. I tidkriften Microbiome redovisas en kompletterande studie av innehÄllet i luftprover frÄn sex storstÀder. Stockholm ingick i bÄda studierna, liksom forskare frÄn Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) och Stockholms universitet.

Resultaten har stor betydelse inom en rad omrÄden. Den möjliggör upptÀckt av hittills okÀnda organismer och gener, den belyser möjliga tillÀmpningar inom folkhÀlsoarbete och kriminalteknik och den ger en bild av förekomsten av antibiotikaresistens i stÀder.

– Varje storstad har sitt eget ”molekylĂ€ra eko” av de mikrober som definierar den, sĂ€ger Christopher Mason, professor vid Weill Cornell Medicine i New York. Om du gav mig din sko, skulle jag kunna sĂ€ga vilken stad i vĂ€rlden du kommer ifrĂ„n med ungefĂ€r 90 procents sĂ€kerhet.

Christopher Mason Àr en förgrundsgestalt i denna forskning och den som tog initiativ till det internationella konsortium som har möjliggjort arbetet: International MetaSUB Consortium (Metagenomics and Metadesign of Subways and Urban Biomes).

Eftersom merparten av vĂ€rldens befolkning (54 procent) bor i stĂ€der som utgör uppskattningsvis 0,5 procent av jordens yta Ă€r studier av urbana miljöer ett vĂ€xande forskningsĂ€mne. DĂ€rtill Ă€r den inre miljön i stĂ€der större en den yttre miljön. I Manhattan Ă€r till exempel den inre miljön, dĂ€r folk bor och arbetar, tre gĂ„nger större (172 km2)) Ă€n den yttre (59 km2). Kunskap saknas om vad som bor tillsammans med oss i de miljöer vi har skapat, och hur den osynliga mikrobfloran pĂ„verkar oss. Det som har prioriterats i denna studie Ă€r tunnelbanan – dĂ€r miljontals mĂ€nniskor umgĂ„s dagligen.

Stor mÀngd hittills okÀnda virus och bakterier

Cell-artikelns vĂ€rldsomspĂ€nnande katalog över urbana mikrobiella ekosystem bygger pĂ„ nĂ€ra 5000 prover tagna under tre Ă„r i stĂ€der pĂ„ sex kontinenter. Förutom distinkta mikrobiella ”fingeravtryck” för varje stad avslöjade analysen en kĂ€rnuppsĂ€ttning av 31 arter som hittades i 97 procent av alla prover. Forskarna identifierade 4 246 kĂ€nda arter av urbana mikroorganismer, men ocksĂ„ 10 928 virus och 748 bakterier som inte finns i nĂ„gon referensdatabas.

Stort vÀrde för folkhÀlsoarbete

ForskningsomrÄdet har stor betydelse för arbetet med att följa utbrott av bÄde kÀnda och okÀnda sjukdomar och för studier av förekomsten av antibiotikaresistenta mikrober i stadsmiljöer. Genom att samla in prover av mikrober och analysera deras gener hoppas forskarna att lÀra sig mer om bakterier, virus och andra mikroorganismer som lever bland mÀnniskor. Till exempel kan forskningen hjÀlpa till att identifiera uppkomsten av antibiotikaresistenta stammar. Att förutsÀga antibiotikaresistens frÄn enbart genetiska sekvenser Àr utmanande, men forskarna kunde ÀndÄ visa att vissa stÀder hade mer resistensgener Àn andra, och att det kan finnas stadsspecifika mönster.

– Stockholmsproverna hör till dem dĂ€r förekomsten av gener för antibiotikaresistens var lĂ€gst, vilket kan Ă„terspegla den ganska restriktiva förskrivningen av antibiotika i Sverige, sĂ€ger Klas Udekwu frĂ„n SLU, som har lett insamlingen av prover frĂ„n Stockholms tunnelbana.

Antibiotikaresistens Àr en stor global hÀlsoutmaning. Den stora datamÀngd som samlades in av MetaSUB visar att kartlÀggning och övervakning av mikrober i kollektivtrafik kan ge viktiga nya insikter för sÄvÀl forskare som lÀkare och folkhÀlsomyndigheter.

MÄnga faktorer visade sig pÄverka mikrobsamhÀllets sammansÀttning i en stad, bland annat folkmÀngd, folktÀthet, pÄ vilken höjd och breddgrad den Àr belÀgen, klimat och nÀrhet till hav. Ett kustprov kan till exempel innehÄlla saltÀlskande mikrober medan ett prov frÄn en tÀtbefolkad stad kan uppvisa en slÄende biologisk mÄngfald. Dessutom tycks mÄngfalden minska ju lÀngre norrut en stad ligger.

COVID-19 (SARS-CoV-2) undersöks i ny studie

Den teknik som MetaSUB-konsortiet anvÀnde för gensekvensering kan pÄvisa nÀrvaro av olika bakterier, arkéer och virus vars arvsmassa Àr uppbyggd av DNA. Virus dÀr arvsmassan bestÄr av RNA, sÄsom COVID-19, skulle alltsÄ inte ha upptÀckts i denna pre-pandemistudie.

– Förekomst och spridning av COVID-19 i tunnelbanor och andra offentliga miljöer undersöks dĂ€remot i ett nytt projekt inom MetaSUB-konsortiet, bland annat i Stockholm, men analyserna Ă€r inte fĂ€rdiga Ă€n, sĂ€ger Klas Udekwu.

FrÄn New Yorks tunnelbana till Stockholms

Christopher Masons grupp började samla in och analysera mikrobprover i New Yorks tunnelbanesystem 2013. NÀr de hade publicerat sina första resultat kontaktade de forskare frÄn hela vÀrlden, dÀribland Klas Udekwu och Per Ljungdahl frÄn Stockholms universitet, för att fÄ till stÄnd liknande studier i deras egna stÀder, vilket ledde till skapandet av MetaSUB-konsortiet.

– Den kartlĂ€ggning som nu publiceras Ă€r ett första, men ocksĂ„ ett stort, steg framĂ„t mot mĂ„let att förstĂ„ den molekylĂ€ra dynamiken i stĂ€der, sĂ€ger Per Ljungdahl. PĂ„ sikt kommer den ökade kunskapen att ha en positiv inverkan pĂ„ hĂ„llbarhet, trygghet, sĂ€kerhet, och framtida planering av den urbana miljön. Systematisk övervakning av mikrobfloran i offentliga miljöer, t.ex. tunnelbanan, borde bli standard i framtiden, sĂ„ att vi kan upptĂ€cka och följa spridning av patogena organismer och virus. Den rĂ„dande Covid-19-pandemin bekrĂ€ftar vĂ€rdet av detta.

Klas Udekwu, som numera arbetar vid Sveriges lantbruksuniversitet, ledde provtagningen i Stockholms tunnelbanesystem. Han hjÀlpte ocksÄ till att utveckla ett internationellt accepterat protokoll som var förutsÀttningen för ett effektivt och korrekt flöde för provanalyser. Han fick ocksÄ till stÄnd det samarbetsavtal med Region Stockholm som gjorde det möjligt för Stockholms universitet att genomföra upprepade provtagningar i Stockholms tunnelbana.

De vetenskapliga artiklarna

Danko et al. 2021. A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.002

Leung et al. Characterization of the public transit air microbiome and resistome reveals geographical specificity. Microbiome 9, 112 (2021). https://doi.org/10.1186/s40168-021-01044-7

Se Àven ett med detaljerat pressmeddelande frÄn Cell
https://phys.org/news/2021-05-global-cities-microbes-signature-microbial.html

Kontaktpersoner i Sverige

Klas Udekwu, forskare
Institutionen för vatten och miljö; Sektionen för ekologi och biodiversitet
Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala
klas.udekwu@slu.se, 018-67 30 59, 073-844 15 92

Klas Udekwu fortsÀtter att leda MetaSUB-insatsen i Sverige och deltar Àven i ett forskningsprogram om övervakning av Covid-19 i miljön, med stöd av SciLifeLab och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.

Per O. Ljungdahl, professor
Stockholms universitet
Institutionen för molekylÀr biovetenskap
Wenner-Gren-institutet
per.ljungdahl@su.se, 08-16 41 01

Per Ljungdahl och hans kollegor fortsÀtter att vara en integrerad del av planeringen och genomförandet av projekt och aktiviteter inom MetaSUB över hela vÀrlden.

Pressbilder

(FÄr publiceras fritt i anslutning till artiklar om detta pressmeddelande. Klicka för högupplöst foto. Fotograf ska anges.)

Foto pÄ Klas Udekwu

Klas Udekwu. Foto: Anna-Karin Landin/Stockholms universitet

Foto pÄ provtagning i Stockholms tunnelbana

Klas Udekwu under provtagning i Stockholms tunnelbana 2016. Foto: Anna-Karin Landin/Stockholms universitet

Presskontakt:
David Stephansson
Telefon:
018-67 14 92
Mobil:
072-511 69 90
Epost:
David.Stephansson@slu.se