Как получить жизненно важные данные буквально из воздуха
Группа специалистов по эпидемиологическому надзору предупреждает зоонозные болезни еще до их возникновения
Ученые из ФАО и Института имени Пастера в Камбодже входят в пещеру в Кампоте, Камбоджа, чтобы собрать из воздуха пробы ДНК животных с помощью БПЛА, оснащенных пробоотборниками воздуха. © ФАО / Ринду Путри
30/07/2024
В сельской местности Камбоджи, в двух часах езды от столицы страны Пномпеня, ученые пробираются к подножию скалы. Небо над ними закрывает навес из тиковых деревьев, блестящие листья которых плавно покачиваются. Стоит удушающая жара. Узкая тропинка почти заросла кампотским перцем, который растет здесь повсюду.
Филипп Клас и Эрик Карлссон, ученые, возглавляющие экспедицию, за 20 минут доходят до едва заметного входа в пещеру диаметром около полутора метров. Его закрывают кустарники и лианы.
Это путешествие в одну из затерянных пещер Камбоджи является частью передовой миссии по наблюдению за болезнями, осуществляемой в рамках совместного проекта Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) силами ее Центра чрезвычайных мер по борьбе с трансграничными болезнями животных (ЭКТАД) и Институтом имени Пастера в Камбодже.
Цель сегодняшней экспедиции – собрать пробы ДНК летучих мышей. С помощью БПЛА специалисты применяют неинвазивный метод сбора экоДНК – следов генетического материала из волос, перьев, слюны и даже пыльцы в окружающей среде, т. е. прямо из воздуха.
Команда использует БПЛА для забора проб воздуха в специальный контейнер. С помощью портативных ПЦР-анализаторов и секвенаторов ДНК ученые могут обнаружить известные или новые патогены в считанные часы или дни. Слева/вверху: © ФАО / Ринду Путри Справа/внизу: © Институт имени Пастера в Камбодже / Эрик Карлссон
Правительство Камбоджи стоит у истоков использования этого перспективного подхода, направленного на защиту животных и людей от болезней. Коллектив специалистов работает там, где мог произойти контакт между людьми и животными или между дикими и домашними животными, в том числе на птицефабриках и рынках живых животных. Цель проекта – создать систему раннего оповещения для предотвращения передачи болезней от диких животных к домашним, чтобы сохранить здоровье скота по всей стране и остановить передачу зоонозов от животных человеку.
В Азии птицеводческие и свиноводческие фермы часто находятся в непосредственной близости от мест обитания диких животных. В этой связи вызывает беспокойство риск распространения зоонозов среди широких слоев населения. "Ежегодно в мире появляется три-четыре новых зооноза, – говорит Карлссон. – И две трети современных болезней человека имеют зоонозное происхождение".
Учитывая недавние глобальные вспышки болезней, таких как африканская чума свиней и птичий грипп, этот проект – не просто научно-исследовательская работа, а важнейший шаг к обеспечению эпидемиологической готовности всего мира. По сравнению с традиционными методами, данная технология позволяет вести наблюдение быстрее, безопаснее и с меньшими экономическими затратами.
"Мы живем в мире, где границы между дикой природой, людьми и домашним скотом становятся все более размытыми, – говорит директор Управления по инновациям ФАО Венсан Мартен, эпидемиолог по специальности. – Этот новаторский подход к раннему выявлению зоонозов не просто позволяет решить данную проблему, но и может помочь предотвращать эпидемии как среди животных, так и среди людей".
ФАО содействует этой деятельности в рамках программы-инкубатора ELEVATE, которая осуществляется Управлением по инновациям для разработки и реализации передовых идей, связанных с сельским хозяйством и фермерством. В рамках программы более десяти различным группам предоставляется финансирование и возможности испытать новые идеи, связанные с агропродовольственными системами. "Идея инкубатора заключается в том, чтобы создавать передовые решения, способствующие развитию инноваций и внутриорганизационного предпринимательства", – поясняет Венсан Мартен.
В рамках проекта ученые в течение долгого времени отбирают пробы, чтобы лучше понимать, в какие периоды и какие болезни присутствуют в окружающей среде, что помогает странам оперативно реагировать в случае возникновения угроз здоровью. © Институт имени Пастера в Камбодже / Эрик Карлссон
БПЛА ищут ДНК
Попав в пещеру, члены группы достают БПЛА из кейсов для переноски, которые они носят на себе. Каждый беспилотник оснащен пробоотборником воздуха.
Обычно в таких миссиях ученым приходится отлавливать большое количество диких животных, брать у них мазки или кровь и везти пробы в лабораторию для исследования. Однако с помощью новой системы исследователи могут собирать вместе с воздухом вирусы, которые, возможно, выделяют животные.
"В таких местах мы ищем любые болезни, которые могут передаваться от летучих мышей к свиньям и курам, а затем и к людям", – говорит Филипп Клас.
Процесс выявления патогенов теперь тоже идет быстрее. С помощью портативных ПЦР-анализаторов и секвенаторов ДНК ученые могут обнаружить присутствие любых возбудителей: птичьего гриппа, вируса зики, новых штаммов коронавируса, африканской чумы свиней, бешенства, вируса Нипаха и даже новых неизвестных патогенов.
Известные заболевания можно диагностировать в течение нескольких часов прямо на месте. Секвенирование требует немного больше времени, но теперь его можно проводить в полевых условиях, что сокращает процесс с нескольких недель до нескольких дней.
Полученные данные помогают получить полное представление об эпидемиологической обстановке. В рамках проекта ученые в течение долгого времени отбирают пробы, чтобы лучше понимать, какие болезни присутствуют в окружающей среде и в какие периоды.
Ключевую роль играет быстрота реагирования. Чем быстрее принимаются ответные меры, тем больше возможностей сдержать распространение смертоносного патогена. Проект может принести пользу не только ветеринарии и здравоохранению. Отбор проб из воздуха и дистанционное тестирование проб ДНК, собранных в окружающей среде, могут также использоваться для наблюдения за фауной уязвимых экосистем и имеют большой прикладной потенциал в экологии и управлении биоразнообразием.
Из-за изменения климата, урбанизации и обезлесения мир становится все более подвержен зоонозам, поэтому эта инициатива помогает странам быть готовыми к возникающим угрозам здоровью и их разрушительным последствиям.
Ссылки на тему
Дополнительная информация