Bầy Hạt Vô Hình Bao Trùm Tất Cả Chúng Ta. Hãy Đến Thăm

Trong hai năm và nửa, Michael Snyder bắt đầu mỗi ngày bằng cách đeo một thiết bị vào cánh tay với kích thước và hình dáng như một chiếc hộp diêm lớn. Màu xám với một ống nằm ra khỏi phía trên, chiếc hộp đi cùng anh mọi nơi, dù anh đang đi du lịch nước ngoài, trang trí đèn lễ tại nhà ở Palo Alto, hay đạp xe đến văn phòng tại Stanford. Mục đích của nó: Ghi lại các hạt vô tuyến khác nhau mà anh gặp trong cuộc sống hàng ngày của mình.

"Nhiều năm qua, chúng ta đã giải mã gen của người, kiểm tra máu và nước tiểu của họ, và phân tích vi khuẩn trong ruột của họ để hiểu cách những thứ này ảnh hưởng đến sức khỏe con người," nói Snyder, một nhà sinh học hệ thống và chủ tịch khoa di truyền tại Stanford. "Nhưng tất cả những điều đó liên quan đến những gì ở bên trong cơ thể bạn. Điều quan trọng mà chúng ta đang thiếu là: Bạn được tiếp xúc với gì?"

Đó chính xác là câu hỏi mà thiết bị của Snyder được thiết kế để trả lời. Nó được thiết kế để ghi lại sự tiếp xúc của cá nhân với thế giới xung quanh họ (đặc biệt là những thứ có thể xâm nhập vào phổi, giãn cách trên da hoặc phát triển trên một trong những màng nhầy của họ), điều mà các nhà nghiên cứu gần đây đã gọi là exposome của họ. Snyder gọi thiết bị này là một bộ giám sát không khí được sửa đổi. Tôi gọi nó là một bộ tiết lộ. Dù sao, bơi trong không khí bằng pin, máy bơm của nó lấy mẫu không gian xung quanh người đeo một cách chậm rãi, ổn định khi họ tiếp tục cuộc sống hàng ngày. Trong bộ lọc của nó, nó giữ lại mọi thứ: vi khuẩn và virus; nấm và phấn hoa; thuốc trừ sâu và gốc gây ung thư. Lỏng hoặc rắn, hữu cơ hoặc vô cơ, nếu một hạt trên gió thoảng qua van hút của tiết lộ, nó sẽ bị bắt giữ.

Cho một nghiên cứu được kể lại trong số tuần này của Cell, Snyder và 14 người tham gia nghiên cứu khác đeo thiết bị này—một số trong vòng một tuần, một số trong vòng một tháng, một người trong vòng một năm và Snyder trong vòng 890 ngày—khi họ đi qua hơn 60 địa điểm khác nhau. Đôi khi, Snyder và đội ngũ của ông thu thập exposometer, giải mã vật liệu sinh học trong bộ lọc của chúng và phân tích các phần không sống với máy phổ khối lượng. Cuối cùng, họ chuyển đổi hàng tỷ dữ liệu đọc của mình thành một cơ sở dữ liệu khổng lồ về tiếp xúc môi trường với khoảng 40,000 mục—đầu tiên loại này.

Các nhà nghiên cứu cũng phân tích cấu trúc của exposomes cá nhân. Họ thấy chúng biến động đáng kể giữa các đối tượng thử nghiệm, bao gồm những người sống và làm việc trong một khu vực địa lý tương đối nhỏ như vùng San Francisco Bay. Trong quá trình một tháng, exposometers thu thập từ những người thử nghiệm sống ở Palo Alto, Sunnyvale, Redwood City và San Francisco đã cho thấy mô hình tiếp xúc rất khác nhau. Ví dụ, hồ sơ exposome của người dân San Francisco đã hiện lên tỷ lệ cao của loại vi khuẩn được gọi là bùn. Bùn như trong nước cống, hoặc phân chưa rõ nguồn gốc trên vỉa hè phía nam của đường Market Street.

Exposomes của các đối tượng thử nghiệm cũng gợi ý về cách các hạt cụ thể có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trong nhiều năm, Snyder đã mắc bệnh dị ứng vào đầu mùa xuân, anh giả định rằng nó liên quan đến phấn cây thông. Tuy nhiên, chữ ký exposome của anh cho thấy triệu chứng của anh tương quan mạnh mẽ hơn với cây bạch đàn. Tương tự, phân tích exposomes của những đối tượng thử nghiệm đã cho thấy các tương quan thú vị giữa một số hạt cụ thể. Một trong những điều gây ngạc nhiên nhất là mối quan hệ nghịch đảo rõ ràng giữa pyridine—một chất phụ gia, trước đây thường xuất hiện trong sơn nhà, liên quan đến mọi loại tác dụng phụ khó chịu—và nấm. Bằng chứng A: nhà của Snyder. "Khi được làm mới vào năm 2010, thầu xây dựng của tôi đã sử dụng sơn không chứa pyridine. "Ngày nay, nhà tôi trở thành một cuộc nổ nấm," anh nói. "Nó là như vậy. Nhưng điều đó có thể quan trọng đối với ai đó mà rất dễ dàng bị dị ứng nặng với nấm đen." Đối với người như vậy, Snyder nói, một sơn chứa pyridine thực sự có thể là một lợi ích ròng.

Nhưng điều này làm cho mọi kết nối giữa tiếp xúc với hạt cụ thể và sức khỏe vẫn chủ yếu chưa được kiểm tra. Snyder tin rằng nghiên cứu exposome sẽ đưa ra ánh sáng hàng loạt những mối quan hệ đó, và chúng sẽ rất quan trọng đối với sức khỏe con người trong tương lai. Nhưng nghiên cứu hiện tại này? "Đa phần chỉ là mô tả," anh nói. "Exposome là một lĩnh vực rộng lớn. Nó động. Việc hiểu nó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta trong tương lai, và nghiên cứu này là bước đầu tiên để vẽ bản đồ nó."

Nhà vi sinh học Jack Gilbert, giám đốc Trung tâm Microbiome tại Đại học Chicago và trưởng bộ môn sinh thái vi khuẩn của Argonne National Laboratory, có một quan điểm khá nghiêm khắc: "Tối ưu nhất, đây chỉ là một nghiên cứu quan sát nói rằng: Khi bạn di chuyển, bạn tiếp xúc với những thứ khác nhau. Nhưng nó thực sự không đi xa hơn vậy," anh nói. Một bước quảng bá hơn có thể liên quan đến theo dõi phản ứng miễn dịch của các đối tượng thử nghiệm cùng với exposomes của họ, bằng cách, ví dụ, thu mẫu huyết thanh hàng ngày từ người tham gia nghiên cứu. "Đừng hiểu lầm—I love the work, but I question its impact on our current understanding of people's exposomes."

Gilbert—người xem xét nghiên cứu cho tạp chí Science, trước khi nó được gửi lại Cell—nói rằng, theo cách ông nhìn nhận, đó là đóng góp lớn nhất của nghiên cứu là về mặt công nghệ, không phải khoa học. Mọi thứ quay lại exposometer. Nghiên cứu exposome trước đó đã liên quan đến việc đặt các máy theo dõi không khí tại những nơi mà con người thường xuyên đến, như nhà và ga tàu điện ngầm và các giao lộ náo nhiệt. Thiết bị của Snyder ngược quá trình lấy mẫu bằng cách khiến máy theo dõi đồng thời di động và cá nhân hóa cao: Bằng cách gắn nó vào một cá nhân, bạn có thể ghi lại mọi hạt vụn của chất sinh học và hóa học nào đóng vai trò trong quỹ đạo của họ, cụ thể.

"Có cảm biến này và chỉ ra rằng nó có thể được sử dụng để đo lường exposomes cá nhân? Đó là điều tuyệt vời," Gilbert nói. "Tôi thích điều đó. Đó là những gì tôi cần trong nghiên cứu của mình. Vì vậy, chúng tôi nhất định sẽ làm điều đó và tận dụng nó trong tương lai."

Snyder, trong khi đó, so sánh nghiên cứu hiện tại của mình với việc xác định chuỗi gen người lần đầu tiên: "Chúng ta đã học được gì? Điều quan trọng là nó đã chỉ ra rằng có gen ở đó! Nó có vẻ là điều hiển nhiên, nhưng đó là một cột mốc quan trọng vì nó đã chỉ ra những gì có thể thực hiện được. Nó đã đặt ra bản thiết kế. Đó là điều chúng ta đã làm ở đây."

Bước tiếp theo, ông nói, là thu thập thêm dữ liệu, trong điều kiện thử nghiệm kiểm soát chặt chẽ hơn, từ nhiều người hơn. Nhiều hơn nhiều. Như là: Nhiều nghìn người tham gia thử nghiệm hơn.

Nhưng việc mở rộng đặt ra thách thức khác: Chi phí. Bản thể hiện tại của exposometer có giá 2.700 đô la, trước khi được sửa đổi, và có vẻ khá dễ bị mất; trong vài năm qua, Snyder, một mình, đã đánh mất bốn chiếc. Điều này có nghĩa là, trước khi nghiên cứu exposome có thể cách mạng hóa y tế cá nhân, có thể ai đó phải phát triển một thiết bị theo dõi giá rẻ hơn. Hoặc đó, hoặc một phiên bản mà người đeo sẽ không phiền khi xuất hiện trước công chúng. Hãy đối mặt với nó: Đồ box màu xám lớn của exposometer là một mảnh hàng khá khó bán, như một mảnh thời trang.

More Great Mytour Stories

• Công cụ trí tuệ nhân tạo của Google xác định các đột biến của u xơ từ một hình ảnh
• Những người chuyển pháp lý ngoại giao chuyển phát thư bí mật của Mỹ
• Ứng dụng Mac phổ biến này thực sự chỉ là phần mềm gián điệp
• Thung lũng Silicon muốn sử dụng thuật toán cho việc thu nợ
• ESSEY ẢNH: Sứ mệnh đếm cá voi của New York
• Nhận thêm nhiều thông tin nội bộ của chúng tôi với bản tin hàng tuần Backchannel của chúng tôi