Отзыв Эмили Хендерсон, бакалавр наук 19 июля 2020

Aspergillus latus вид грибка, ранее обнаруженный только в почве или растениях, был впервые обнаружен в больничной среде международной группой исследователей. Группа секвенировала свой геном и обнаружила, что он на самом деле является гибридом и в три раза более устойчив к лекарствам, чем два вида, из которых он происходит.

Статья об исследовании опубликована в Current Biology и в соавторстве с исследователями из Бразилии, США, Португалии и Бельгии. Исследование было поддержано Исследовательским фондом Сан-Паулу – FAPESP.

Аспергиллез представляет собой заболевание легких, вызываемое грибами этого рода, особенно A. fumigatus, которое широко распространено в растениях и почве. Все люди регулярно вдыхают споры Aspergillus которые обычно не вызывают симптомов у здоровых людей. Однако у пациентов со слабой иммунной системой плесень может вызывать пневмонию, накапливать грибковые шарики ( аспергилломы ) в легких и распространяться, превращаясь в инвазивный легочный аспергиллез наиболее тяжелую форму болезни. A. fumigatus является наиболее частой причиной аспергиллеза но другие виды также вызывают состояние, в том числе A. flavus, A. niger, A. nidulans и A. terreus.

Примерно в 90% случаев заражение Aspergillus вызывается A. fumigatus, но при некоторых генетических заболеваниях человека A. nidulans является более частой причиной. Поэтому мы начали собирать клинические материалы из разных уголков мира, чтобы увидеть, как часто этот вид встречается в больничной среде. К нашему удивлению, шесть из десяти образцов содержали грибок, который никогда раньше не поражал людей ».

Густаво Энрике Голдман, профессор Школы фармацевтических наук Сан-Паулу Рибейран-Прету (FCFRP-USP) в Бразилии и главный исследователь для исследования с Антонисом Рокасом, профессором Университета Вандербильта в США

Генетическое секвенирование также показало, что A. latus представляет собой гибрид двух относительно отдаленно родственных видов и содержит полные копии ДНК обоих родительских видов. Испытания, проведенные другими группами, уже показали, что A. latus может быть в три раза более устойчивым к противогрибковым препаратам, чем его родительский вид A. spinulosporus и неизвестный родственник A. quadrilineatus. Он также более эффективно борется с иммунными клетками человека.

«Гриб получает значительные преимущества, будучи гибридом», – сказал Голдман. «Точная идентификация вида, вызывающего инфекцию, важна для того, чтобы выбрать лучшее лечение и избежать устойчивости к существующим лекарствам».

Однако, добавил он, немногие бразильские больницы в настоящее время располагают ресурсами для проведения генетического секвенирования с целью выявления грибков, которые заражают пациентов с точностью, превышающей уровень рода. Идентификация обычно достигается путем морфологического анализа под микроскопом, что оставляет место для ошибочного диагноза. Образцы A. Латус использованный в исследовании, например, ранее был помечен как A. nidulans этим методом.

Грибки и COVID-19

Наличие грибов в больничных условиях является общеизвестным фактором обострения заболевания и даже смерти. В сотрудничестве с исследователями из Германии Голдман и его группа сейчас собирают образцы грибов, присутствующих в легких пациентов с COVID-19, с целью изучения того, как эти организмы могут ухудшить их состояние, в качестве основы для разработки стратегий по предотвращению инфекций и борьбе с ними.

«Несколько пациентов с COVID-19 скончались вследствие сопутствующей инфекции Aspergillus », – сказал Голдман. «В настоящее время у нас есть четыре штамма, которые были выделены у пациентов, которые умерли от COVID-19 в Европе, и проведут последовательность их геномов, чтобы идентифицировать вид и выяснить, не являются ли они заболеванием».

Он ищет партнеров, которые помогут собрать материал в Бразилии, но процедура выделения образца влечет за собой строгий клинический протокол, который еще не используется в Бразилии, что гарантирует, что медицинские работники и исследователи не заражены новым коронавирусом. В Европе протокол эксперимента был введен во время пандемии.

Случаи сопутствующего COVID-19 и заражения грибами рода Aspergillus свидетельствуют о важности получения дополнительных знаний об этих микроорганизмах. Например, A. fumigatus встречается во всем мире и способен выживать в экстремальных условиях, таких как температура до 70 ° C и недостаток питательных веществ. Он может даже извлекать пищу из воды.

«Теперь мы обнаружили еще одну особенность рода, которая заключается в образовании гибридов», – сказал Голдман.

Для недавно опубликованного исследования исследователи собрали десять образцов грибов, в основном обнаруженных в материалах, собранных у пациентов с аллергическим бронхолегочным аспергиллезом и другими расстройствами, такими как хроническое гранулематозное заболевание, вызванное генетической дисфункцией, которая нарушает работу иммунной системы, и хроническим обструктивная болезнь легких, включая хронический бронхит и эмфизему.

Образцы были собраны в Португалии, Бельгии, США и Канаде. Секвенирование подтвердило, что только три были A. nidulans. Один из них был идентифицирован как A. quadrilineatus, почвенный грибок, который также поражает человека, а другие шесть – как A. latus доселе встречающийся только в почве и растениях.

Эволюция

а. latus – первый гибридный нитчатый гриб, вызывающий заболевание у людей, относительно распространенное свойство дрожжей, таких как у рода Candida, которое вызывает кандидоз. Еще одна любопытная особенность A. латус – это диплоид; то есть его клетки содержат два набора хромосом, сходных со всеми клетками человека, за исключением яйцеклеток и сперматозоидов. Большинство грибов гаплоидные, с одним набором хромосом.

Гибрид также сохраняет ДНК обоих родительских видов, что свидетельствует о недавнем слиянии. Гены рекомбинированы в древних гибридах или видах, которые отошли от общих предков назад, и некоторые гены теряются или меняют положение в процессе эволюции.

Мулы являются хорошо известным примером гибрида. У них 63 хромосомы, смесь 64 кобыл и 62 осла. В случае A. latus однако генетический материал обоих родителей полностью сохранен.

«Другое любопытство заключается в том, что генетическое расстояние между его двумя родительскими видами более или менее такое же, как между Homo sapiens и лемуром», – сказал Голдман, имея в виду 88 видов приматов Lemuroidea, обитающих на Мадагаскаре в Африке.