CAndida Tropicalis je důležitým plísňovým patogenem v Indii a mnoha částech světa. Jeho infekce jsou spojeny s úmrtností 55-60%. K léčbě jeho infekcí se používají antimykotická léčiva zvaná azoly, jako je flukonazol a vorikonazol. V lékařských kruzích však roste obavy, že kliniky vidí rostoucí počet infekcí kmeny C. Tropicalis které vykazují vysokou odolnost vůči těmto lékům. Co vede toto alarmující zvýšení rezistence na léčivo?
Odpověď poskytl příspěvek zveřejněný nedávno v biologii PLOS vědci z Fudan University v Šanghaji. Zjistili, že fungicid související s azolem zvaným tebuconazol široce používaný zemědělci a zahradníky a který může akumulovat a přetrvávat v životním prostředí, vedl k nárůstu azole rezistentního C. Tropicalis infekce pozorované na klinikách.
Tým také zjistil, že kmeny rezistentní na tebuconazol vykazovaly aneuploidii-což znamená, že jejich chromozomové číslo vykazovalo rozdíly od normálního počtu chromozomů pro organismus. Taková odchylka od normálního chromozomového doplňku je známá jako platicita ploidy.
Odchylka od normální ploidy
V lidském těle má většina buněk dvě sady genomu: tedy jsou diploidní. Jedna sada 23 chromozomů přichází přes otcovo spermie a druhou sadu 23 z vajíčka matky. Když zase vyrobíme vejce nebo spermie, proces zvaný meióza zajišťuje pouze jednu sadu chromozomů, který se jim přenáší každý z 23 párů. Vejce nebo spermie jsou v USA jediné haploidní buňky – což znamená, že každý z nich má jednu kopii genomu. Když sperma oplodňuje vejce k vytvoření zygoty, obnoví se diploidie. Zygote se pak vyvine v dítě.
Ve vzácných případech není meióza tak efektivní a produkuje spermie nebo vejce, která obsahují jednu kopii více nebo jednu kopii méně nebo více chromozomů. Taková vejce a sperma se říká, že jsou aneuploidní. Aneuploidie může mít vážné důsledky.
Zygot se třemi kopiemi místo dvou z nejmenších chromozomů vede k vývoji Downova syndromu. Tito jednotlivci zpozdili rozvoj, charakteristicky aberantní fyzické rysy a mírné až střední intelektuální poškození. Aneuploidie pro některý z ostatních chromozomů téměř vždy končí prenatální smrtí. Stručně řečeno, lidé netolerují plasticitu ploidy dobře – ani většina ostatních zvířat, rostlin a hub,
Dlouho, C. Tropicalis byl také považován za diploidní organismus. Proto bylo zjištěno, že ve většině kmenů rezistentních na tebuconazol byla ploidy změněna překvapená vědci.
Zvýšená odolnost vůči anti-omylům
Tým začal s pěti různými C. Tropicalis Kmeny, které byly citlivé na tebuconazol a také na klinicky používaný flukonazol a vorikonazol. Vystavili kmeny postupně více koncentrací tebuconazolu z 0,125 do 16 mikrogramů/mililitru v kapalném médiu a poté je vyrostly na semisolidních médiích obsahujících tebuconazol v Petri destičkách. Nakonec si vybrali 35 kolonií rezistentních na tebuconazol. Všechny tyto kolonie vykazovaly zkříženou rezistenci na flukonazol a vorikonazol.
Kmeny rezistentní na tebuconazol vykazovaly pomalejší růst než jejich progenitorové kmeny v nepřítomnosti antimykotiků. Ale v přítomnosti antimykotiků rostly mnohem lépe. Zdá se, že rezistentní kmeny se obchodovaly s růstem buněk za antimykotickou rezistenci.
Vědci zjistili, že ploidie kmenů rezistentních na tebuconazol se pohybovala od haploidu po triploid (tj. Tři kopie genomu). U osob identifikovaných jako diploidní nebo blízký diploidu byly nalezeny podrobnějšími analýzami, aby byly ve skutečnosti segmentové aneuploidy: nesly duplikace nebo delece některých chromozomových segmentů.
Duplikované chromozomové segmenty nesly geny, jejichž nadměrná exprese byla známa z jiných studií, aby se zvýšila rezistence vůči azolesům. Například několik kmenů rezistentních na TBZ mělo duplikace chromozomálního segmentu nesoucího gen s názvem TAC1, který kóduje protein, který pomáhá buňce produkovat více jiného proteinu s názvem ABC-transporter. ABC-Transporter čerpá toxické sloučeniny, jako jsou azoly z buňky.
Naopak, jiné segmentové aneuploidy vykazovaly haploidizaci, tj. Delece jedné kopie segmentu jiného chromozomu, která nesla gen HMG1. Nadměrná exprese HMG1 snížila biosyntézu chemikálie v buněčných membránách s názvem ergosterol.
Předchozí studie ukázaly, že při začínajících kvasinkách vedla nadměrná exprese HMG1 k nižší syntéze ergosterolu a nižší odolnosti vůči flukonazolu – zatímco snížená exprese HMG1 stimulovala syntézu ergosterolu a zvýšenou rezistenci na fluconazol. Ačkoli aneuploidies vytvořil nerovnováhu v C. genom Tropicalis To snížilo jejich rychlost růstu, umožnily kmenům lépe odolávat antimykotikům.
Vědci také ověřili, že kmeny se změnou ploidy byly virulentnější než progenitorové kmeny u myší léčených flukonazolem.
Neočekávaný haploid
Další neočekávaný bonus z nové studie byl objev, že kmeny rezistentní na tebuconazol zahrnovaly stabilní haploidní kmeny of C. Tropicalis. Haploidní buňky byly schopny podstoupit páření. Tato serendipitous zjištění nyní poskytují vědcům užitečný nástroj pro budoucí genetické analýzy.
Vědci získali haploidní buňku z kmenů rezistentních na tebuconazol generované v laboratoři. Přemýšleli, zda některý z 868 C. Tropicalis Kmeny zaznamenané při klinických návštěvách po celém světě mohou zahrnovat jakékoli haploidy (tj. Přirozeně haploid spíše než jako abnormalita). Zkoumali veřejně dostupné genomické sekvence těchto kmenů a zjistili, že dva z nich, izolované ze Španělska, byly skutečně haploidní.
Závěrem výzkum ukázal, že bezohledné používání antimykotiky v zemědělství může nevědomky podpořit vznik patogenních kmenů vykazujících zkříženou rezistenci na azoly klinického významu. Dále, některé z rezistentních kmenů byly haploidní, jako naše spermie a vaječné buňky, a mohly by také spojit, a proto byly schopny zavést své mechanismy rezistence do nového genetického pozadí.
To je příkladem prorockého varování: „Zasejte vítr, sklízejte víru“.
DP Kasbekar je vědec v důchodu.
Publikováno – 25. června 2025 08:30
