乗組員のマイクロバイオームは、ISSの居住可能な表面の微生物組成に影響を与える可能性がある

Crewmember microbiome may influence microbial composition of ISS habitable surfaces.

• Aram Avila-Herrera
• James Thissen
• Camilla Urbaniak
• Nicholas A Be
• David J Smith
• Fathi Karouia
• Satish Mehta
• Kasthuri Venkateswaran
• Crystal Jaing

抄録

国際宇宙ステーション（ISS）は、地球から物理的に隔離された複雑な環境である。ISSとその乗組員の微生物コミュニティ間の相互作用を評価することは、長期の有人宇宙飛行ミッションにおける生物医学的および構造的な合併症を防止するために重要である。この研究では、飛行前、飛行中、飛行後の8つの異なる時点で採取された口、鼻、耳、皮膚、唾液の体綿棒から、1人の乗組員の微生物プロファイルを記述します。さらに、ISSの8つの異なる居住可能な場所からの環境表面サンプルが2つのフライトから収集されました。1フライトの環境サンプルは乗組員が採取し、次のフライトのサンプルは乗組員が出発した後に採取した。環境サンプルと乗組員サンプルの両方の微生物組成は、ショットガンメタゲノムシークエンスを用いて測定され、Livermore Metagenomics Analysis Toolkitを用いて処理された。サンプルからサンプルまでの距離の順序付けは、分析された8つの乗組員の身体部位のうち、皮膚、鼻孔、耳のサンプルは、口や唾液のサンプルよりもISSの表面と微生物組成が類似しており、乗組員の皮膚サンプルの微生物組成は、異なるフライトで他の乗組員が収集したISSの表面サンプルよりも、同じフライトで乗組員が収集したISSの表面サンプルとより密接に関連していることを示している。これらのコレクションでは、唾液サンプルの種α多様性は飛行中に減少し、地球に戻った後にリバウンドするように見える。これは、ショットガンメタゲノムシークエンシングを介してISSのマイクロバイオームと乗組員のマイクロバイオームを比較した最初の研究である。その結果、ISS内部の表面のマイクロバイオームが乗組員の皮膚のマイクロバイオームに似ていることがわかりました。これらのデータは、今後の乗組員やISSの微生物監視の取り組みや、長期の宇宙旅行を目的とした宇宙船内の乗組員の居住環境を維持するための予防策の設計を支援するものである。

The International Space Station (ISS) is a complex built environment physically isolated from Earth. Assessing the interplay between the microbial community of the ISS and its crew is important for preventing biomedical and structural complications for long term human spaceflight missions. In this study, we describe one crewmember's microbial profile from body swabs of mouth, nose, ear, skin and saliva that were collected at eight different time points pre-, during and post-flight. Additionally, environmental surface samples from eight different habitable locations in the ISS were collected from two flights. Environmental samples from one flight were collected by the crewmember and samples from the next flight were collected after the crewmember departed. The microbial composition in both environment and crewmember samples was measured using shotgun metagenomic sequencing and processed using the Livermore Metagenomics Analysis Toolkit. Ordination of sample to sample distances showed that of the eight crew body sites analyzed, skin, nostril, and ear samples are more similar in microbial composition to the ISS surfaces than mouth and saliva samples; and that the microbial composition of the crewmember's skin samples are more closely related to the ISS surface samples collected by the crewmember on the same flight than ISS surface samples collected by other crewmembers on different flights. In these collections, species alpha diversity in saliva samples appears to decrease during flight and rebound after returning to Earth. This is the first study to compare the ISS microbiome to a crewmember's microbiome via shotgun metagenomic sequencing. We observed that the microbiome of the surfaces inside the ISS resemble those of the crew's skin. These data support future crew and ISS microbial surveillance efforts and the design of preventive measures to maintain crew habitat onboard spacecraft destined for long term space travel.