< Terug naar vorige pagina

Project

Analyse van tolerantiemechanismen van biofilm-gistcellen aan antifungale componenten en de in vivo relevantie hiervan.

Candida albicans</> is onder de pathogene schimmels het vaakst geassocieerd met biofilmvorming en een belangrijke oorzaak van nosocomiale infecties gerelateerd aan het gebruik van implantaten en invasieve apparaten. Deze infecties zijn bijzonder ernstig omdat Candida</> biofilmcellen resistent zijn tegen een brede waaier van antifungale geneesmiddelenen er slechts weinig effectieve behandelingsmethoden bestaan voor deze biofilm-gerelateerde schimmelinfecties. De basis van deze resistentie istot op heden nog niet volledig opgehelderd, maar kan te wijten zijn aaneen gecombineerde actie van verschillende mechanismen zoals (i) expressie van resistentiegenen, (ii) binding van de antifungale componenten aande extracellulaire biofilmmatrix, (iii) verandering van de samenstelling van gistmembranen of (iv) de aanwezigheid van persisters in de biofilm(overlevende cellen na behandeling met een antimicrobiële stof aan hogeconcentratie). Hierdoor is het noodzakelijk om te zoeken naar nieuwe behandelingsmethoden voor deze biofilm-gerelateerde infecties. 
Het belangrijkste doel in dit onderzoeksproject was om meer inzicht te krijgen in de tolerantiemechanismen van de humane pathogeen C. albicans</> tegen antifungale componenten, met een focus op biofilmcellen, en de translatie van deze informatie naar de in vivo</> situatie. Kennis van de tolerantiemechanismen van gistcellen is van groot belang voor antifungale therapie: de activiteit van een schimmelwerende stof kan mogelijks verhoogd worden door het gebruik van deze stof in combinatie met een inhibitor van zijn tolerantiemechanisme.
Het eerste deel van dit werk was gericht op het ontrafelen van de werking en tolerantiemechanismen van planktonische culturen tegen verschillende antifungale componenten. Meer specifiek werden de tolerantiemechanismen van planktonische Saccharomyces cerevisiae</> cellen tegen miconazole en een piperazine-1 carboxamidine derivaat BAR0329 (4-{[3-(4-chlorobenzyl)-2-methoxyquinolin-6-yl]methyl}piperazine-1-carboximidamide) ontrafeld. Miconazole en BAR0329 induceren de vorming van reactieve zuurstofspecies (reactive oxygen species, ROS) in gevoelige gistsoorten en zijn actief tegen C. albicans</> planktonische en biofilmcellen. De intracellulaireaccumulatie van beide antifungale componenten in S. cerevisiae</> isafhankelijk van zogenaamde functionele lipid rafts. Bovendien konden we aantonen dat BAR0329 apoptose induceert geassocieerd met caspasen en mitochondriale splitsing.  
Het tweede deel van dit werk was gewijd aan het verkrijgen van meer inzicht in de werking en tolerantiemechanismen van gistcellen in biofilmen tegen conventionele ROS-inducerende antifungale componenten zoals miconazole, amphotericin B en caspofungin. Dit onderzoek stelde vast dat superoxide dismutasen (SODs) een belangrijke rol spelen in de persistentie en tolerantie van C. albicans</> biofilmen tegen miconazole en amphotericin B.
Dit opent de mogelijkheid voor een nieuwe anti-biofilm therapie, bestaande uit de combinatie van een ROS-inducerende antifungale component met specifieke SOD-inhibitoren. Verder onderzoek toonde aan dat de transcriptiefactor Efg1, een centrale regulator van verschillende cellulaire processen in C. albicans</>, betrokken is bij tolerantiemechanismen van C. albicans</> biofilmen tegen miconazole, amphotericin B en caspofungin. Phenocopiëring vande deletie van het gen EFG1 </>door diclofenac-behandeling  bevestigde de rol van Efg1 in tolerantiemechanismen van C. albicans</> biofilmen tegen caspofungin. 
De resultaten van dit doctoraatsonderzoek hebben geleid tot een beter fundamenteel inzicht in de tolerantiemechanismen van planktonische en biofilm-gistcellen tegen verschillende klassen van antifungale geneesmiddelen. Het rationele ontwerp van specifieke inhibitoren van cellulaire determinanten (zoals Efg1 en SODs) betrokken bij tolerantiemechanismen van biofilmen tegen conventionele antimycotica kan leiden tot nieuwe anti-biofilm therapieën, dit via de combinatie van een antifungaal geneesmiddel met dergelijke inhibitor. In dit opzicht geven de in vivo</> resultaten van dit onderzoek duidelijk aan dat modulatie van de activiteit van determinanten betrokken bij tolerantie van biofilmen, zoals via diclofenac, bruikbaar zijn in een combinatie therapie met antifungale geneesmiddelen zoals caspofungin om C. albicans</> biofilm-gerelateerde infecties te behandelen.
Datum:1 okt 2008 →  6 jan 2013
Trefwoorden:Yeast cells
Disciplines:Immunologie, Microbiologie, Systeembiologie, Laboratoriumgeneeskunde
Project type:PhD project