تحقیقات راهبردی مدیریت شهری

تحقیقات راهبردی مدیریت شهری

کاربرد متاژنومیکس در مدیریت شهری پایدار: رویکردی نوین برای بهبود کیفیت محیط زیست و سلامت عمومی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
غلامرضا نیکبخت بروجنی 1
تقی زهرائی صالحی 1
زهرا آئینی 2
امین افصحی 2
1 استاد، گروه میکروبیولوژی و ایمونولوژی، دانشکدۀ دامپزشکی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانشجوی دکتری (Ph.D)، گروه پاتوبیولوژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/jsrum.2026.557374.1014
چکیده
هدف: هدف از این مطالعه، بررسی پتانسیل کاربرد متاژنومیکس به‌ عنوان رویکردی نوین در مدیریت شهری پایدار و تأثیر آن بر بهبود کیفیت محیط زیست و سلامت عمومی است.
روش: این پژوهش با استفاده از روش مرور روایی ساختاریافتۀ ادبیات علمی و مطالعۀ موردی انجام شده است. کاربردهای متاژنومیکس در مدیریت شهری از طریق بررسی منابع معتبر علمی و تحلیل پروژۀ MetaSUB به ‌عنوان نمونۀ موفق بین‌المللی مورد ارزیابی قرار گرفت. چالش‌ها و راهکارهای پیاده‌سازی نیز با تمرکز بر دلالت‌های سیاستی از طریق تحلیل محتوای کیفی شناسایی و دسته‌بندی شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد متاژنومیکس کاربردهای گسترده‌ای در حوزه‌های مختلف مدیریت شهری از جمله نظارت بر کیفیت هوا و آب، مدیریت پسماند، کنترل بیماری‌ها و تشخیص زودهنگام پاتوژن‌ها دارد. تحلیل مطالعۀ موردی MetaSUB علاوه بر یافته‌های میکروبی (شناسایی ۱۶۸۸ گونه و ۴۸ درصد DNA ناشناخته در مطالعه اولیه)، درس‌های سیاستی کلیدی شامل لزوم استانداردسازی پروتکل‌ها و پایش هدفمند ژن‌های مقاومت آنتی‌میکروبی را آشکار ساخت. پیاده‌سازی این فناوری با محدودیت‌هایی همچون پیچیدگی تحلیل داده‌ها، هزینه‌های بالا و چالش‌های اخلاقی نظیر حریم خصوصی ژنتیکی (DNA انسانی) مواجه است که به سازوکار حکمرانی داده نیاز دارد.
نتیجه‌گیری: متاژنومیکس پتانسیل تحول بنیادین مدیریت شهری را دارد و می‌تواند نقش کلیدی در ایجاد شهرهای پایدار، سالم و هوشمند ایفا کند. موفقیت در پیاده‌سازی نیازمند رویکرد تدریجی، شراکت‌های بین‌بخشی و تدوین نقشۀ راه اجرایی مرحله‌بندی‌شده برای شهرداری‌ها و نهادهای سلامت شهری است.
کلیدواژه‌ها
متاژنومیکس، میکروبیوتا، سلامت عمومی، پایش محیطی‌، MetaSUB‌، حکمرانی شهری
Afshinnekoo, E., Meydan, C., Chowdhury, S., Jaroudi, D., Boyer, C., Bernstein, N., ... & Mason, C. E. (2015). Geospatial resolution of human and bacterial diversity with city-scale metagenomics. Cell Systems, 1(1), 72-87. https://doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.001.
Bibby, K., & Peccia, J. (2013). Identification of viral pathogen diversity in sewage sludge by metagenome analysis. Environmental Science & Technology, 47(4), 1945-1951. https://doi.org/10.1021/es305181x.
Bibri, S. E. (2019). On the sustainability of smart and smarter cities in the era of big data: An interdisciplinary and transdisciplinary literature review. Journal of Big Data, 6(1), 25. https://doi.org/10.1186/s40537-019-0182-7.
Bibri, S. E., & Krogstie, J. (2017). Smart sustainable cities of the future: An extensive interdisciplinary literature review. Sustainable Cities and Society, 31, 183-212. https://doi.org/10.1016/j.scs.2017.02.016.
Bowers, R. M., Clements, N., Emerson, J. B., Wiedinmyer, C., Hannigan, M. P., & Fierer, N. (2013). Seasonal variability in bacterial and fungal diversity of the near-surface atmosphere. Environmental Science & Technology, 47(21), 12097-12106. https://doi.org/10.1021/es402046t.
Danko, D., Bezdan, D., Afshin, E. E., Alicea, J., Bhattacharya, C., Butler, D., ... & Mason, C. E. (2021). A global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance. Cell, 184(13), 3376-3393. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.002.
Elmqvist, T., Redman, C. L., Barthel, S., & Costanza, R. (2013). History of urbanization and the missing ecology. In Urbanization, biodiversity and ecosystem services: Challenges and opportunities (pp. 13-30). Springer.
10. Fierer, N. (2017). Embracing the unknown: Disentangling the complexities of the soil microbiome. Nature Reviews Microbiology, 15(10), 579-590. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.87.
11. Girones, R., Ferrús, M. A., Alonso, J. L., Rodriguez-Manzano, J., Calgua, B., de Abreu Corrêa, A., ... & Bofill-Mas, S. (2010). Molecular detection of pathogens in water—The pros and cons of molecular techniques. Water Research, 44(15), 4325-4339. https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.06.030.
12. Handelsman, J. (2004). Metagenomics: Application of genomics to uncultured microorganisms. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 68(4), 669-685. https://doi.org/10.1128/MMBR.68.4.669-685.2004.
14. Maus, I., Koeck, D. E., Cibis, K. G., Hahnke, S., Kim, Y. S., Langer, T., ... & Schlüter, A. (2016). Unraveling the microbiome of a thermophilic biogas plant by metagenome and metatranscriptome analysis complemented by characterization of bacterial and archaeal isolates. Biotechnology for Biofuels, 9(1), 171. https://doi.org/10.1186/s13068-016-0581-3.
15. MetaSUB Consortium. (2023). Projects overview. https://metasub.org/projects.
16. MetaSUB International Consortium. (2016). The metagenomics and metadesign of the subways and urban biomes (MetaSUB) international consortium inaugural meeting report. Microbiome, 4(1), 24. https://doi.org/10.1186/s40168-016-0168-z.
17. Nemudryi, A., Nemudraia, A., Wiegand, T., Surya, K., Buyukyoruk, M., Cicha, C., ... & Hedberg, C. (2020). Temporal detection and phylogenetic assessment of SARS-CoV-2 in municipal wastewater. Cell Reports Medicine, 1(6), 100098. https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2020.100098.
18. Newton, R. J., McLellan, S. L., Dila, D. K., Vineis, J. H., Morrison, H. G., Eren, A. M., & Sogin, M. L. (2015). Sewage reflects the microbiomes of human populations. mBio, 6(2), e02574-14. https://doi.org/10.1128/mBio.02574-14.
19. Partanen, P., Hultman, J., Paulin, L., Auvinen, P., & Romantschuk, M. (2010). Bacterial diversity at different stages of the composting process. BMC Microbiology, 10(1), 94. https://doi.org/10.1186/1471-2180-10-94.
20. Peccia, J., Milton, D. K., Reponen, T., & Hill, J. (2008). A role for environmental engineering and science in preventing bioaerosol-related disease. Environmental Science & Technology, 42(13), 4631-4637. https://doi.org/10.1021/es087025w.
21. Riesenfeld, C. S., Schloss, P. D., & Handelsman, J. (2004). Metagenomics: Genomic analysis of microbial communities. Annual Review of Genetics, 38, 525-552. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.38.072902.091216.
22. Silvertown, J. (2009). A new dawn for citizen science. Trends in Ecology & Evolution, 24(9), 467-471. https://doi.org/10.1016/j.tree.2009.03.017.
23. Thomas, T., Gilbert, J., & Meyer, F. (2012). Metagenomics—A guide from sampling to data analysis. Microbial Informatics and Experimentation, 2(1), 3. https://doi.org/10.1186/2042-5783-2-3.
24. Thompson, L. R., Sanders, J. G., McDonald, D., Amir, A., Ladau, J., Locey, K. J., ... & Knight, R. (2017). A communal catalogue reveals Earth's multiscale microbial diversity. Nature, 551(7681), 457-463. https://doi.org/10.1038/nature24621.
25. United Nations. (2015). Sustainable Development Goal 11: Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable. United Nations.
26. United Nations. (2019). World urbanization prospects: The 2018 revision. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division.
Yamamoto, N., Bibby, K., Qian, J., Hospodsky, D., Rismani-Yazdi, H., Nazaroff, W. W., & Peccia, J. (2012). Particle-size distributions and seasonal diversity of allergenic and pathogenic fungi in outdoor air. The ISME Journal, 6(10), 1801-1811. https://doi.org/10.1038/ismej.2012.30.
تحقیقات راهبردی مدیریت شهری
دوره 1، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 189-201