Weltweit nehmen Pilzinfektionen zu, von denen 1 Milliarde Menschen betroffen sind und die jedes Jahr 1,5 Millionen Todesfälle verursachen, aufgrund der zunehmenden Zahl medizinischer Behandlungen, die die Anfälligkeit erhöhen. Patienten, die sich nach einer Organtransplantation einer Chemotherapie oder immunsuppressiven Behandlungen unterziehen, weisen häufig ein geschwächtes Immunsystem auf.
Angesichts des Auftretens resistenter Stämme, der begrenzten Vielfalt aktueller Antimykotika sowie ihrer Kosten und Nebenwirkungen stellt die Behandlung dieser Infektionen eine Herausforderung dar und erfordert dringend wirksamere Behandlungen.
In diesem Zusammenhang hat ein Team des Instituts für biomedizinische Forschung (IRB Barcelona) und des Barcelona Supercomputing Centre – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) unter der Leitung des ICREA-Forschers Dr. Toni Gabaldón Hunderte von Genen identifiziert, die betroffen sind aktuelle, klinisch relevante Selektion bei sechs Arten des Pilzpathogens Candida. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Naturmikrobiologie.
„Diese Arbeit zeigt, wie sich diese Krankheitserreger an Menschen und Antimykotika angepasst haben, und liefert wertvolle Erkenntnisse, die zu besseren Behandlungen für Candida-Infektionen führen könnten“, erklärt Dr. Gabaldón, Leiter des Labors für vergleichende Genomik am IRB Barcelona und am BSC.
Mehr als 2.000 Genome von sechs verschiedenen Arten
Die Studie untersucht die Evolutionslandschaft von Candida-Erregern, indem sie etwa 2.000 Genome aus klinischen Proben von sechs großen Candida-Arten analysiert. Diese Genome werden in öffentlichen Datenbanken gespeichert. Die Forscher verglichen diese Genome mit einer Referenz und erstellten so einen umfassenden Katalog genetischer Varianten.
Aufbauend auf früheren Arbeiten zu arzneimittelresistenten Stämmen führten die Forscher eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) durch, um genetische Varianten zu identifizieren, die mit der Resistenz gegen antimykotische Arzneimittel in klinischen Isolaten in Zusammenhang stehen. Dieser Ansatz lieferte Einblicke in bekannte und neue Resistenzmechanismen gegen sieben Antimykotika bei drei Candida-Arten.
„Darüber hinaus ist aus der Studie ein besorgniserregendes Ergebnis hervorgegangen: die potenzielle Ausbreitung von Resistenzen durch Paarung zwischen anfälligen und resistenten Stämmen, die zur Prävalenz arzneimittelresistenter Candida-Erreger beitragen“, erklärt Dr. Miquel Àngel Schikora-Tamarit, Postdoktorand in dasselbe Labor und Erstautor der Studie.
Durch die Konzentration auf kürzlich erworbene Varianten klinischer Stämme entdeckten die Forscher außerdem gemeinsame und artspezifische genetische Signaturen der jüngsten Selektion, die Aufschluss darüber geben, welche Anpassungen möglicherweise erforderlich sind, um in menschenbezogenen Umgebungen zu gedeihen und sich auszubreiten.
Über die neuartigen Erkenntnisse zur Adaptation von Candida hinaus bietet die Studie eine wertvolle Ressource, nämlich einen umfassenden Katalog von Varianten, Selektionssignaturen und Treibern der Arzneimittelresistenz.
Dieses Wissen trägt nicht nur zu unserem Verständnis dieser Infektionen bei, sondern bildet auch die Grundlage für zukünftige Experimente und mögliche Fortschritte bei der Entwicklung wirksamerer Behandlungen für Candida-Infektionen.
Mehr Informationen:
Miquel Àngel Schikora-Tamarit et al., Aktuelle Genselektion und Arzneimittelresistenz unterstreichen die klinische Anpassung bei Candida-Arten. Naturmikrobiologie (2024). DOI: 10.1038/s41564-023-01547-z