Этот грибок обладает высокой адаптивностью, а также может обходить ослабленную иммунную защиту у людей с ослабленным иммунитетом, вызывая легочные инфекции, называемые аспергиллез. Существуют ограниченные варианты лечения этого заболевания, и его трудно эффективно лечить.
В настоящее время ученые проанализировали генетические данные примерно 250 штаммов этого гриба и данные 40 пациентов с аспергиллезом, которые характеризовали микробиомы легких этих людей. Это показало, что когда люди заражаются A. fumigatus, состав их микробиома легких начинает резко меняться. Результаты были опубликованы в Nature Communications.
Предыдущие исследования показали, что штаммы грибка могут сильно отличаться у разных инфицированных пациентов. Например, геномы 250 штаммов Aspergillus fumigatus, выделенных из разных мест, были идентичны лишь примерно на 70 процентов, что является огромной разницей, учитывая, что у таких организмов, как люди и свиньи, геномы идентичны примерно на 95 процентов.
Целью этого исследования было выявить, как эти генетические различия влияют на метаболизм грибов в контексте микробиомов легких, которые и без того сложны, отметил руководитель исследования Джанни Панайоту, заведующий отделом динамики микробиома Института исследований натуральных продуктов и биологии инфекций им. Лейбница (Leibniz-HKI).
«Понимание того, что может стимулировать рост грибов и, следовательно, выживание A. fumigatus в различных средах обитания, может способствовать разработке профилактических или терапевтических стратегий для контроля уровня грибковых патогенов».
В этой работе ученые применили геномные данные грибов и известную биохимическую информацию к вычислительным инструментам, которые смоделировали метаболические реакции и продукцию 250 штаммов грибов. Это показало, что клинические штаммы значительно отличаются от штаммов, которые встречаются в окружающей среде, особенно когда дело доходит до синтеза аминокислот, сказал соавтор исследования Мохаммад Мирхаккак.
Эта модель была также применена к образцам, которые были получены от 40 пациентов с муковисцидозом до и после того, как у них был диагностирован аспергиллез. Исследователи также выявили состав микробиомов легких у этих пациентов с помощью метагеномных инструментов. Результаты исследований показали, что A. fumigatus, по-видимому, изменяет микробиом легких в свою пользу.
Компьютерное моделирование показало, что даже штаммы грибов с метаболическими недостатками смогут выжить в легких благодаря поддержке микробиома легких, который взял на себя ответственность за некоторые метаболические процессы.
«Наши результаты показывают, что при разработке новых лекарств нам нужно учитывать, с одной стороны, огромную вариабельность метаболизма Aspergillus fumigatus, а с другой стороны, что нам также необходимо учитывать весь микробиом», — сказал Панайоту.