Cryptococcus neoformans pod mikroskopem – szansa na skuteczne leczenie

Grzybicze zakażenia, szczególnie u osób z obniżoną odpornością, odpowiadają rocznie za niemal cztery miliony zgonów na całym świecie. Niestety, obecnie dostępne terapie są ograniczone i często nieskuteczne. Naukowcy z Instytutu Badawczego Stowersa oraz Uniwersytetu Georgii dokonali przełomu, identyfikując mechanizmy, dzięki którym śmiertelny patogen grzybiczy Cryptococcus neoformans przeżywa i rozwija się w organizmie człowieka. Wyniki ich pracy mogą doprowadzić do opracowania nowych, skuteczniejszych terapii.

Kluczowe odkrycie: geny niezbędne do przetrwania
Badanie opublikowane 5 czerwca 2025 roku w czasopiśmie PLoS Biology pozwoliło udoskonalić narzędzie genetyczne służące do identyfikacji genów kluczowych dla przetrwania C. neoformans. Naukowcy zidentyfikowali ponad 1400 takich genów, z czego ponad 300 nie ma odpowiedników w ludzkim genomie. To odkrycie stanowi doskonałą podstawę do opracowania leków przeciwgrzybiczych, które będą skuteczne, a jednocześnie mniej toksyczne dla pacjentów.

„Cryptococcus neoformans zabija około 150 000 osób rocznie. To choroba definiująca AIDS u większości pacjentów zakażonych HIV. Obecne leczenie jest ograniczone, a jego skuteczność niska” – powiedział główny autor badania, dr Blake Billmyre, adiunkt Uniwersytetu Georgii. – „Potrzeba nowych terapii jest pilna, a nasze badanie dostarcza kompleksowej mapy potencjalnych celów terapeutycznych”.

Ominięcie podobieństw genetycznych człowieka i grzybów
Mimo że człowiek i grzyby różnią się morfologicznie, to na poziomie genetycznym wykazują zaskakujące podobieństwo. To znacząco utrudniało dotąd opracowywanie leków przeciwgrzybiczych, które nie uszkadzałyby komórek ludzkich. Kluczowym krokiem jest więc identyfikacja takich genów grzyba, które nie mają swoich odpowiedników u człowieka.

Zespół badawczy wskazał 302 idealne cele terapeutyczne, ale biorąc pod uwagę wysokie koszty rozwoju leków, skoncentrowano się także na około 30 genach wspólnych dla wielu patogennych gatunków grzybów. Te uniwersalne cele mogą stać się podstawą terapii szerokiego spektrum zakażeń grzybiczych.

TN-seq – narzędzie rewolucjonizujące badania genetyczne
Badacze zastosowali technikę mutagenezy transpozonowej TN-seq, polegającą na wprowadzeniu do genomu grzyba krótkich sekwencji DNA (transpozonów), które losowo uszkadzają różne geny. „Porównujemy to do analizy samolotów wracających z misji podczas II wojny światowej – miejsca z uszkodzeniami były wzmacniane, ale te, które nie wykazywały uszkodzeń, mogły po prostu nigdy nie wrócić, bo trafiony element był krytyczny” – tłumaczy dr Billmyre.

Uszkodzenie genu niezbędnego do przetrwania powoduje śmierć komórki. Analizując DNA tych, które przetrwały, można precyzyjnie określić, które regiony genomu są kluczowe. Technika TN-seq była dotąd stosowana głównie w badaniach bakterii i drożdży piekarskich, ale po raz pierwszy udało się ją z powodzeniem zaadaptować do C. neoformans.

Stworzona w ramach badania biblioteka mutantów zawiera miliony losowych mutacji, w tym w regionach regulujących ekspresję genów istotnych dla życia oraz odporności na leczenie.

Przełom w walce z opornością na leczenie
TN-seq umożliwił nie tylko identyfikację genów warunkujących przeżywalność grzyba, ale również tych, które odpowiadają za oporność na najczęściej stosowany lek przeciwgrzybiczy – flukonazol. „Klasyczne metody polegają na eliminowaniu jednego genu na raz, a TN-seq pozwala na analizę całego genomu równocześnie” – dodał Billmyre.

W ramach dalszych badań jego zespół będzie analizował, jak grzyby nabywają zdolność do przetrwania w wysokich temperaturach, co może być kluczowe w kontekście zmian klimatycznych i potencjalnego wzrostu liczby patogennych gatunków grzybów.

Źródło: PLOS Biology

DOI: 10.1371/journal.pbio.3003184