Wyniki nowego innowacyjnego badania przeprowadzonego przez naukowców z Geisel School of Medicine w Dartmouth i opublikowane w tym tygodniu w Nature Microbiology ujawniają, że sposób, w jaki ludzkie patogeny grzybowe tworzą kolonie, może znacząco wpłynąć na ich zdolność do wywoływania choroby.
Bardzo różnorodne i dobrze przystosowane kolonie, zwane biofilmem, pozwalają inwazyjnym, patogennym grzybom, takim jak Aspergillus fumigatus, na wzrost i rozwój, infekując płuca pacjentów, nawet w trudnych warunkach środowiskowych.
„Jest to rodzaj infekcji, o którą większość ludzi nie musi się martwić, ponieważ nasz układ odpornościowy ewoluował, aby uodpornić się na grzyby w środowisku” – wyjaśnia Robert Cramer, profesor mikrobiologii i immunologii w Geisel School of Medicine i główny autor badań.
Ale u pacjentów z chorobami takimi jak rak, którzy biorą leki lub terapie tłumiące ich układ odpornościowy, czy u niektórych pacjentów z mukowiscydozą infekcje mogą być śmiertelne.
W tym celu w badaniu naukowcy starali się ocenić, jak stres środowiskowy wpływa na postęp choroby w inwazyjnej aspergilozie, chorobie wywołanej przez pleśń Aspergillus fumigatus oraz zidentyfikować grzybowe czynniki genetyczne zaangażowane w ten proces.
„Nasz projekt opierał się na wcześniejszych pracach Robba, które wykazały, że w obrębie zmian w płucach, w których rośnie grzyb, faktycznie jest bardzo mało dostępnego tlenu” – mówi Caitlin Kowalski, doktorantka w Cramer Lab w Geisel.
We współpracy z doktorem Jasonem Stajichiem, ekspertem w dziedzinie genomiki z University of California-Riverside, zespół zastosował eksperymentalną metodę, wystawiając patogen na warunki o niskiej zawartości tlenu, aby zidentyfikować geny i mechanizmy związane z niską sprawnością tlenową. Następnie przeszukali i zidentyfikowali konkretną mutację, która spowodowała kluczowe zmiany w funkcji genu.
„Wyizolowany przez nas szczep nie tylko wyrósł lepiej przy niskim poziomie tlenu, ale także był w stanie wywołać chorobę w mysim modelu infekcji, w którym wiemy (z poprzednich badań), że płuca stają się niedotlenione” – powiedziała Caitlin Kowalski. „W trakcie tego procesu byliśmy w stanie przypisać funkcję genowi, który wcześniej nie był znany z roli w fizjologii i zjadliwości grzyba Aspergillus”.
Współpracując z dr Carey Nadell, adiunktem nauk biologicznych w Dartmouth College, Caitlin Kowalski i jej koledzy byli również w stanie zastosować zaawansowane techniki mikroskopowe, które ujawniły różnice w strukturze nitkowatego szczepu.
Zrozumienie cech grzyba jest ważnym krokiem w opracowywaniu skuteczniejszych terapii dla pacjentów. „W przypadku tych szczepów, które wyglądają inaczej i powodują więcej stanów zapalnych, może być konieczne wprowadzenie bardziej ukierunkowanych środków terapeutycznych, w celu osłabienia odpowiedzi immunologicznej i umożliwienia działania przeciwgrzybiczych preparatów przez dłuższy czas”.
fot. Caitlin Kowalski i Joshua Kerkaert (Dartmouth College)
