Обнаружено более 300 потенциальных мишеней для новых противогрибковых препаратов
Ученые из Stowers Institute for Medical Research и Университета Джорджии выяснили, как выживает смертельно опасный патогенный грибок Cryptococcus neoformans, что позволило определить новые потенциальные терапевтические мишени для лечения.
Исследование, опубликованное в PLoS Biology, усовершенствовало генетический инструмент для идентификации генов, необходимых для выживания C. neoformans. Было обнаружено более 1400 необходимых генов, включая более 300, не имеющих сходства с генами человека. Это делает их перспективными мишенями для новых противогрибковых препаратов с меньшим риском побочных эффектов.
«Cryptococcus neoformans убивает около 150 000 человек в год. Это определяющее заболевание при СПИДе у большинства пациентов с ВИЧ. Существующие методы лечения ограничены, и результаты часто неудовлетворительные», — сказал ведущий автор Блейк Биллмайр, доктор философии.
Поскольку люди и грибы генетически удивительно похожи, выявление 302 идеальных терапевтических мишеней в C. neoformans, не имеющих аналогов у человека, критически важно для поиска агентов, не вредящих человеческим клеткам.
Учитывая высокую стоимость разработки лекарств, исследователи также определили подмножество из около 30 консервативных генов, необходимых многим патогенным грибам. Это потенциальные мишени для препаратов широкого спектра действия.
Метод исследования: TN-seq и «систематическая ошибка выжившего»
Команда использовала метод транспозонного мутагенеза с секвенированием (TN-seq). Миллионы клеток гриба подверглись «бомбардировке» небольшими сегментами ДНК — транспозонами.
«Аналогия, которую мы используем, восходит ко Второй мировой войне», — объяснил Биллмайр. — «Повреждения от пуль на вернувшихся самолетах наносили на карту, чтобы понять, как их укрепить. Однако области без повреждений не обязательно были лучше защищены — просто самолеты с такими повреждениями не возвращались. Это явление называется «систематической ошибкой выжившего»».
Транспозоны, попадающие в необходимые для жизни гены, вызывают гибель клеток. Секвенирование ДНК выживших клеток позволяет составить карту жизненно важных генов.
«Подход TN-seq отражает эту ошибку выжившего на грибах с транспозонами. Если повредить необходимую область генома, организм погибнет», — пояснила Сара Зандерс, доктор философии.
Значение и перспективы
Это первое применение TN-seq для C. neoformans. Метод позволил создать мутантную библиотеку с миллионами мутаций и задавать сложные вопросы, например, какие гены способствуют устойчивости к распространенному противогрибковому препарату флуконазолу.
«Традиционные методы предполагают удаление одного гена за раз, но TN-seq позволяет нам делать делеции для всего генома, быстро идентифицируя весь репертуар необходимых генов», — отметил Биллмайр.
В дальнейшем команда планирует изучить, как грибы эволюционируют для роста при высоких температурах (температуре тела человека), что является ключом к пониманию патогенности и потенциальных угроз в условиях глобального потепления.