eDNA: Prøver fra vand, sand og luft er nok til at identificere os – men er det etisk forsvarligt?

Humant DNA kan sekventeres fra små mængder vand, sand og luft for potentielt at trække identificerbar information ud, såsom genetisk afstamning, køn og sundhedsrisici - i hvert fald ifølge vores nye forskning.

Hver eneste celle i kroppen indeholder DNA. Fordi vi hver især har en unik genetisk kode, kan DNA bruges til at identificere individuelle personer.

Læger og forskere skaffer typisk humant DNA gennem direkte prøveudtagning, som eksempelvis blodprøver, podninger eller biopsier. Men alle levende ting, inklusive dyr, planter og mikrober, udskiller konstant DNA.

Vandet, jorden og endda luften indeholder mikroskopiske partikler af biologisk materiale fra levende organismer. DNA, som en organisme har udskilt i miljøet, kaldes miljø-DNA eller eDNA (fra engelsk: environmental DNA).

I de seneste årtier har forskere været i stand til at indsamle og sekventere eDNA fra jord- eller vandprøver for at holde øje med biodiversitet, populationer af forskellige dyr og sygdomsfremkaldende patogener.

Sporingen af sjældne eller sky og truede arter gennem deres eDNA er en gave for forskere, da traditionelle overvågningsmetoder som observation eller fangst kan være vanskelige, ofte mislykkes og tilmed kan være forstyrrende for den art, man ønsker at undersøge.

Forskere, der bruger eDNA-værktøj, fokuserer normalt kun på den art, de studerer, mens de ser bort fra DNA fra andre arter. Men mennesker udskiller, hoster og skyller også DNA ud i miljøet omkring dem.

Som vores team af genetikere, økologer og marinbiologer ved Duffy Lab, University of Florida, fandt ud af, kan spor efter menneskeliv findes overalt - det er kun på de allermest isolerede steder, vi ikke har sat vores spor.

Dyr, mennesker og virusser i eDNA

Vores team bruger miljø-DNA til at studere truede havskildpadder og de virale tumorer, som de er modtagelige for.

Små nyudklækkede havskildpadder udskiller DNA, mens at de kravler langs stranden på vej til havet kort efter, at de er blevet til.

Sand indsamlet fra deres spor indeholder nok DNA til at give værdifuld indsigt i skildpadderne og de chelonid-herpesvirus og fibropapillomatose-tumorer, der rammer dem.

Har man en havskilpadde i et akvarie hos dyrlægen, vil en liter vand fra dens tank også kunne leverer et væld af genetisk information til forskningen - og i modsætning til prøvtagning af blod eller hud er indsamling af eDNA ikke stressende for dyret.

Hurtig udvikling og forbedring af teknologien

Der er sket en hurtig forbedring af teknologien til genetisk sekventering, der bruges til at afkode DNA, i de seneste år, og det er nu muligt nemt at sekventere DNA fra alle organismer i en prøve fra miljøet.

Vores team havde mistanke om, at de sand- og vandprøver, vi brugte til at studere havskildpadder, også ville indeholde DNA fra en række andre arter - herunder naturligvis mennesker.

Hvad vi ikke vidste var, hvor informativt det menneskelige DNA, vi kunne udvinde, ville være.

For at finde ud af, hvor meget prøverne afslørede, tog vi prøver fra en række forskellige steder i Florida, blandt andet havet og floder i by- og landområder, samt sand fra isolerede strande og en fjerntliggende ø, der ikke normalt bliver besøgt af mennesker.

DNA fra mennesker ved fleste lokationer

Vi fandt menneskeligt DNA på alle disse lokationer undtagen den fjerntliggende ø, og kvaliteten af prøverne var høj nok til analyse og sekventering.

Vi testede også teknikken i Irland, hvor vi sporede langs en flod, der snor sig fra en fjern bjergtop gennem små landsbyer og ud i havet ved en større by med 13.000 indbyggere.

Vi fandt menneskeligt DNA overalt undtagen i den afsidesliggende biflod på bjerget, hvor floden starter - langt fra menneskelig beboelse.

Kønskromosomer i fodaftryk i sandet

Vi indsamlede også prøver fra luften i et lokale i vores dyrehospital for vildtlevende dyr i Florida.

Personerne, der var til stede i lokalet, gav os tilladelse til at tage prøver fra luften. Vi fandt DNA, der matchede personerne, dyrepatienten og almindelige dyrevirusser, der var til stede på indsamlingstidspunktet.

Overraskende nok var det humane eDNA fundet i det lokale miljø intakt nok til, at vi kunne identificere mutationer forbundet med sygdom og bestemme den genetiske herkomst af mennesker, der bor i området.

Sekventering af DNA, som frivillige deltagere efterlod i deres fodspor i sandet, gav endda en del af deres kønskromosomer.

Etiske implikationer ved indsamling af humant eDNA

Vores team kalder utilsigtet indsamling af menneskeligt DNA fra miljøprøver 'human genetisk bifangst'.

Vi efterlyser en grundig diskussion om, hvordan man etisk håndterer menneskeligt miljø-DNA.

Humant eDNA præsenterer muligvis signifikante fremskridt i forskning inden for så forskellige områder som bevaring, epidemiologi, retsmedicin og landbrug.

Hvis det håndteres korrekt, kan menneskeligt eDNA hjælpe arkæologer med at opspore uopdagede, forhistoriske menneskelige bosættelser, gøre biologer i stand til at overvåge kræftmutationer i en given population eller give retsvæsnet nyttig retsmedicinsk information.

Identificerbare informationer kan udtrækkes

Men der er også utallige etiske implikationer i forbindelse med både utilsigtet og bevidst indsamling og analyse af menneskelig genetisk bifangst.

Identificerbare informationer kan udtrækkes fra eDNA, og adgang til dette detaljeringsniveau om enkeltpersoner eller populationer betyder også, at der er et ansvar forbundet med samtykke og fortrolighed.

Selvom vi udførte vores studie med godkendelse af vores institutionelle bedømmelsesudvalg, som sikrer, at studier af mennesker overholder etiske forskningsretningslinjer, er der ingen garanti for, at alle vil behandle denne type information etisk.

Mange spørgsmål om etikken

Alt dette provokerer spørgsmål i forhold til indsamlingen af menneskeligt miljø-DNA.

Hvem skal for eksempel have adgang til humane eDNA-sekvenser? Bør disse oplysninger gøres offentligt tilgængelige?

Skal der kræves samtykke før udtagning af humane eDNA-prøver, og i så fald fra hvem? Og bør forskere fjerne menneskelige genetisk information fra prøver, der oprindeligt blev indsamlet for at identificere andre arter?

Vi mener, det er afgørende at implementere regler, der sikrer, at indsamling, analyse og datalagring udføres etisk og hensigtsmæssigt.

Både politikere, forskningsverdenen og andre interessenter er nødt til at tage menneskelig eDNA-indsamling alvorligt og afbalancere samtykke og privatliv mod de mulige fordele ved at studere eDNA.

Ved at stille disse spørgsmål nu, kan vi hjælpe med at sikre, at alle er opmærksomme på eDNA's muligheder, og dermed give alle involverede mere tid til at udvikle aftaler og regler for at sikre passende brug af eDNA-teknikker samt etisk håndtering af human genetisk bifangst.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.