Forskare vid UC San Diego School of Medicine och Center for Microbiome Innovation har för första gången kombinerat teknologier som upptäcker närvaron av mikrober och kemikalier för att identifiera "vem som rörde vad" i ett konstgjort utrymme.

Den nya metoden fyller ett gap i nuvarande rättsmedicinsk teknik, och kan ha en mängd olika tillämpningar, inklusive brottsprofilering och miljöexponeringsstudier. Studien publicerades nyligen i Vetenskapliga rapporter .

Cliff Kapono, känd för Surfer Biome Project och besöka hav runt om i världen på en surfbräda gjord av alger, studerar interaktioner mellan människa och miljö i labbet vid UC San Diego School of Medicine och professor Pieter Dorrestein i Skaggs School of Pharmacy och Pharmaceutical Sciences. Dorrestein -labbet har genomfört studier om vad små molekyler kvar på ytor avslöjar om din personliga livsstil tidigare - inklusive en studie som tittade på molekyler på telefonskärmar, och en som identifierade kaffespill på ett kontor genom att upptäcka spårmängder av koffein.

Teamet besökte igen kontoret för denna studie - men den här gången, de gick ett steg längre:forskarna tittade för att se om de kunde identifiera individerna som bor i utrymmet och vilka föremål de rörde vid på kontoret genom att identifiera mikroberna och kemikalierna som fanns på deras kroppar.

"Vi fann att vi kan upptäcka molekyler som relaterar till en individs kost och beteende, som inkluderar personlig hygien, medicinering och livsstil, sa Kapono, vem är den första författaren på tidningen. "Vi visade också att en individs mikrobiom och metabolom är unika, och på grund av det, vi kan spåra vem som rörde vad i rummet."

I kontorsmiljön fanns ett skrivbord, bokhylla, Konferensbord, fyra stolar, sopor och återvinningsburkar, det mattbelagda golvet, telefoner, datorer och datortillbehör och väggar. Teamet rensade bort nästan 400 platser inne på kontoret, och tog också prover från fyra volontärer som besökte platsen.

"Huvudinvånaren på kontoret var volontär 3, " sa Kapono. "Volontär 1 hade bara varit på kontoret två gånger under de två åren innan provtagningen, och volontärerna 2 och 4 besökte kontoret 2–4 gånger i månaden under korta perioder under varje besök."

Teamet hittade DEET insektsmedel och marina bakterier på volontär 3, vilket antydde att denna person var en friluftsmänniska. Ett vanligt bekämpningsmedel hittades på datorn, händer, och telefon till volontär 2.

Med hjälp av statistisk analys, forskarna bestämde varje individs unika karaktär när det gäller deras mikrobiota och kemikalier som finns på deras hud, och använde ett bioinformatikverktyg för att spåra vem som rörde vad.

Kombinationen av teknologier som används för att upptäcka närvaron av mikrober och små molekyler för att identifiera de frivilliga och bestämma vem som rörde vad som framhäver den innovativa naturen hos mikrobiomforskning på campus. UC San Diego Center for Microbiome Innovation, ledd av den världsberömda mikrobiomforskaren och professorn i pediatrik och datavetenskap och teknik Rob Knight, skapades 2016 som en del av UC San Diego Jacobs School of Engineering Dean Albert P. Pisanos agila forskningscentrainitiativ. Medel för inrättandet av centret kom delvis från UC San Diego-kanslern Pradeep K. Khoslas Microbiome and Microbial Sciences Initiative.

Sedan det lanserades, centret har tagit in uppemot 2 miljoner USD i extern finansiering och vuxit till 120+ tvärvetenskapliga fakultetsmedlemmar med expertis som sträcker sig från medicin till big data-analys. Den senaste tidens mediebevakning har belyst några av dem:t.ex. Richard Gallos team identifierade nyligen en stam av Staphylococcus epidermidis, vanlig på frisk mänsklig hud, som utövar en selektiv förmåga att hämma tillväxten av vissa cancerformer. Dessutom, några av världens största medborgarvetenskapliga projekt och vetenskapliga samarbetsstudier – inklusive American Gut Project och Earth Microbiome Project – körs ut från Knight-labbet.

Tillsammans med industrin, Centermedlemmar påskyndar mikrobiomforskningen genom utveckling av nya verktyg, såsom 3D-datavisualiseringsverktyget som används i denna studie.

"Ili"

"Innan vi analyserade proverna, vi skapade en 3D-modell av rummet med en 3D-skanner på en iPad, "sa Kapono." Vi använde sedan ett verktyg med öppen källkod som vi utvecklade som kallades 'ili' för att kartlägga data till modellen. Vem som helst kan göra detta - det är poängen. Ofta, vi tittar bara på grafer. Vi ville göra det möjligt för människor att visualisera data-oavsett vilken typ-i 3D. "

"Det finns många sätt som utredare försöker svara på frågan, "Vem var var?" – inklusive genom DNA-analys, fingeravtryck, och genom att prata med vittnen, " sa Kapono. Genom att kombinera upptäckten av mikrobiella och kemiska signaturer, vi har skapat en annan metod som kan upptäcka spårmängder av molekyler – inte alla kriminaltekniska verktyg kan göra det. Det handlar verkligen om kontroller och saldon. "

Men, det här är inte bara menat att sätta människor i fängelse, sa Kapono. "Vi kunde upptäcka jord- och havbakterier på kontoret. Detta understryker det faktum att vi tar med oss ​​naturen hem eller till de platser vi arbetar. Av den anledningen, denna teknik kommer att vara mycket intressant för institutioner och individer vars hela dag kretsar kring en byggd miljö. Vi utbyter oavsiktligt molekylära signaturer med alla omkring oss och de utrymmen vi upptar. Om företag kan koppla molekyler eller bakterier till ett säkrare, bättre arbetsmiljö, då kanske de kan genomföra de nödvändiga förändringarna för att förbättra sin arbetsstyrka."

Dessa data stöder också Kaponos Surfer Biome Project, som vill utforska hur människor interagerar med den naturliga världen på molekylär nivå. Surfer Biome Project förväntas publiceras sommaren 2018.