Na maior e mais profunda área marinha protegida do mundo, uma equipe de especialistas em oceanos perscrutou mais de 3.000 metros abaixo dasuperfÍcie para encontrar novos tipos de organismos microbianos que as pessoas nunca teriam encontrado antes. Esses micróbios - tipos de bactanãrias - podem agora abrir portas para novas maneiras de entender como o sistema imunológico responde a invasores completamente estranhos.

Um estudo colaborativo entre o Rotjan Marine Ecology Lab na Boston University, o Kagan Lab na Harvard Medical School, o Boston Children's Hospital, o governo de Kiribati e outros descobriu que existem algumas bactanãrias tão estranhas aos humanos que nossas células imunola³gicas não podem registrar que eles existem, anulando a crena§a de longa data da imunidade universal, ou que nossas células podem reconhecer qualquer bactanãria com a qual interagem. Em vez disso, descobriu o estudo, algumas bactanãrias são definidas exclusivamente por seu habitat local ou arredores. Suas descobertas foram publicadas na sexta-feira, 12 de mara§o, na Science Immunology .

"Nossa equipe descobriu e cultivou novos micróbios que são completamente imunossilientes ao sistema imunológico humano", diz Randi Rotjan, o que significa que a bactanãria não desencadeou nenhuma reação ou resposta de nosso sistema imunológico inato . Rotjan, professor assistente de pesquisa de biologia da Universidade de Artes e Ciências da BU e coautor do artigo, diz que essa descoberta foi completamente inesperada.

A pesquisa éo resultado de cinco anos de estudo, em 2.000 milhas na¡uticas das a¡guas centrais do Oceano Paca­fico, com milhares de genes sequenciados e com grande parte do trabalho no mar sendo feito em um laboratório flutuante.

Rotjan, cuja pesquisa se concentra em recifes de corais vivos, diz que a natureza interdisciplinar de sua equipe também foi um grande ponto forte - com os coautores Anna Gauthier, uma estudante visitante na BU do Rotjan Lab, cuja pesquisa se concentra nos sistemas imunológicos marinhos organismos e Jonathan Kagan, que estuda as maneiras como as células interagem entre si e com os micróbios que encontram. Além de ser professor no departamento de biologia da BU, Rotjan écocientista-chefe da area Protegida das Ilhas Phoenix, uma extensão de habitats marinhos e terrestres em Kiribati - e o maior e mais profundo Patrima´nio Mundial da UNESCO - onde o trabalho foi realizado. The Brink alcana§ou Rotjan, e este Q&A, que também reflete as descobertas e pesquisas de Gauthier e Kagan, foi condensado e editado.

Geralmente, presume-se que [nosso sistema imunológico inato] pode detectar qualquer micróbio - ou bactanãria - que encontrarmos, inclusive em ambientes aos quais nunca estamos expostos, como o mar profundo. Poranãm, quanto mais nossa equipe falava, mais ficava claro que existem grandes lacunas em nosso conhecimento. Ninguanãm jamais havia realmente testado a universalidade das regras de imunidade. Com todos nossentados na mesma sala, com diferentes perspectivas e experiências, percebemos que havia uma oportunidade única de explorar isso ainda mais.

Para as bactanãrias do fundo do mar, os humanos são marcianos e vice-versa. As novas bactanãrias do fundo do mar que coletamos e testamos nunca teriam a oportunidade natural de interagir com os humanos - já que vivem milhares de metros abaixo dasuperfÍcie. Então, fizemos as perguntas, o que aconteceria quando os organismos desses ecossistemas distintos interagirem? Passados ​​cinco anos, milhares de pratos derramados e um número imensura¡vel de conversas, temos evidaªncias de que o sistema imunológico dos mama­feros tem a capacidade de detectar bactanãrias microbianas em nosso habitat, não em habitats estranhos como o oceano profundo. A incapacidade dos receptores imunológicos de detectar a maioria das bactanãrias de um ecossistema diferente sugere que as estratanãgias de reconhecimento de padraµes podem ser definidas localmente, não globalmente.

Todas as células de bactanãrias possuem um revestimento externo. O lipopolissacara­deo, ou LPS, éa camada mais externa da membrana bacteriana. Essa camada mais externa éo que permite que outros organismos o reconhea§am. Os receptores LPS de células humanas, camundongos e caranguejos-ferradura foram incapazes de detectar 80% das bactanãrias do fundo do mar examinadas. Agora que sabemos disso, háuma necessidade premente de aprender mais sobre as interações hospedeiro-micróbio em cada ecossistema, pois novas descobertas podem ser feitas em cada habitat. Isso abre o potencial para novas ferramentas biológicas e terapaªuticas. Por exemplo, usar a bactanãria silenciosa como forma de administrar remanãdios ou terapia imunola³gica. Uma compreensão mecanicista de nosso pra³prio sistema imunológico, juntamente com uma maior compreensão da vida no fundo do mar, abre novos caminhos da ciência para ajudar simultaneamente a saúde humana, ao mesmo tempo que fornece uma justificativa importante para aumentar a proteção do oceano. A colaboração interdisciplinar realmente abre novos mundos.

a‰ uma experiência completa e totalmente imersiva, em uma parte muito remota do mundo - além da nossa equipe e daqueles na ilha, as pessoas mais próximas perto de vocêestãona Estação Espacial Internacional. Trata-se de uma viagem de barco de sete dias do Havaa­. O navio de pesquisa do Schmidt Ocean Institute em que trabalhamos, o R / V Falkor, custa mais de US $ 75.000 por dia para operar e estãoequipado com 38 telas na sala de controle - éuma loucura total. Havia cerca de 40 pessoas no navio, todas trabalhando com o objetivo aºnico de ver os corais e coletar amostras. As bactanãrias são coletadas no fundo do mar, usando um roba´ do tamanho de um SUV, chamado SuBastian, controlado dasuperfÍcie. O roba´ coletou corais, sugou sedimentos e sugou águaque foi então analisada em nossos laboratórios em Massachusetts.

Kiribati, onde nossa equipe estava baseada em 2017, élistado pelas Nações Unidas como umpaís menos desenvolvido, e eles assumiram um compromisso incrivelmente grande com a preservação dos oceanos. Um aspecto importante deste estudo éque ele éum esfora§o colaborativo com o governo de Kiribati, mostrando a importa¢ncia e a beleza das parcerias internacionais. O fundo do mar da area Protegida das Ilhas Phoenix era praticamente desconhecido atéagora. Esses novos micróbios podem ou não ser exclusivos da area Protegida das Ilhas Phoenix - estudos futuros precisam ser realizados - mas a existaªncia e a proeminaªncia dessa área protegida impulsionaram pesquisas de ponta para esse pedaço de oceano em particular. Estudos como esses ajudam a demonstrar o valor das áreas marinhas protegidas e da conservação. Embora a maior parte do mar profundo seja desconhecido e invisível,

A diversidade da vida microbiana e as estruturas químicas que elas expressam nas profundezas do mar são totalmente subexploradas. Este artigo fornece os primeiros exemplos detalhados e estabelece as bases fundamentais, mas hámuito mais a ser feito. Agora que temos essa nova maneira de entender as interações de LPS com células humanas, podemos usa¡-la para entender mais sobre o sistema imunológico de mama­feros: como investigar as origens da resposta imune, identificar nuances nas vias de sinalização de reconhecimento microbiano e aumentar o potencial de imunoterapaªutica.

Estamos voltando ao mar com o Schmidt Ocean Institute em junho de 2021, com base nesta última expedição, onde descobrimos esses micróbios. Nossa próxima viagem seráde volta no R / V Falkor, desta vez trabalhando em a¡guas do Kiribati e dos Estados Unidos, já que elas possuem ilhas adjacentes no Paca­fico central. Estaremos acompanhando este estudo inicial, mas também inverteremos esta questãopara examinar o sistema imunológico de esponjas e corais no fundo do mar para entender as origens desses micróbios e como esses micróbios desempenham um papel em seus ambientes domanãsticos. A natureza étão complexa e forneceu tantos mecanismos diferentes de resposta. Ainda hámuito a explorar.