Lebensbedrohliche Pilzinfektionen: Hoffnung für neue Therapieansätze

Pilzinfektionen: Das Pangenom – Schlüssel zu möglichen neuen Therapien

Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus ist weltweit verbreitet. Bei Personen mit starkem Immunsystem verläuft eine Infektion damit häufig relativ harmlos. Doch der Krankheitserreger kann auch Infektionen bei schwer an COVID-19 erkrankten Patientinnen und Patienten auf Intensivstation verursachen. Forschende berichten nun, dass es die Hoffnung für neue Therapieansätze gibt.

Wie die Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in einer aktuellen Mitteilung schreibt, ist Aspergillus fumigatus ein weit verbreiteter Pilz, der bei Menschen lebensbedrohliche Infektionen verursachen kann. Ein internationales Forschungsteam hat jetzt die große genetische Vielfalt des Erregers genauer unter die Lupe genommen.

Jährlich über 300.000 Menschen schwere Infektionen

Den Fachleuten zufolge verursacht Aspergillus fumigatus jedes Jahr weltweit bei mehr als 300.000 Menschen schwere Pilzinfektionen. Insbesondere bei immungeschwächten Patientinnen und Patienten endet eine Infektion mit Aspergillus fumigatus in bis zu 50 Prozent der Fälle tödlich.

Behandelt werden die Pilzinfektionen meist mit sogenannten Triazol-Antimykotika, doch aufgrund stetig steigender Resistenzen gegen diese Medikamente werden die Behandlungsmöglichkeiten zunehmend erschwert, zumal der zu Grunde liegende Resistenzmechanismus oft nicht bekannt ist.

„Aspergillus fumigatus kommt weltweit vor und ist als Krankheitserreger gerade aktuell wichtig, da er auch Infektionen bei schwer an Covid-19 erkrankten Patientinnen und Patienten auf Intensivstation verursachen kann“, erläutert Professor Oliver Kurzai vom Institut für Hygiene und Mikrobiologie der JMU und Leiter einer vor kurzem veröffentlichten Studie über den Pilz.

„Die Sporen des Erregers breiten sich mit der Luft sehr effizient aus. Bisher war völlig unklar, ob alle in der Umwelt vorkommenden Stämme Infektionen beim Menschen verursachen, oder ob es sich um genetisch besondere Isolate handelt“, erklärt Kurzai.

Dabei ist sich die Wissenschaft sicher, dass die genetische Vielfalt der Erreger für die Infektion und den Krankheitsverlauf eine wichtige Rolle spielt.

Große Anzahl von Genomen sequenziert

In der neuen Studie hat das Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie sowie der Universitäten Würzburg und Hongkong eine große Anzahl von Genomen des weit verbreiteten Schimmelpilzes sequenziert, darunter Stämme aus der Umwelt sowie klinische Proben.

Zusammen definieren die Genome den gesamten Genbestand der Art, das sogenannte Pangenom, welche die genetische Bandbreite von Aspergillus fumigatus umfasst.

Wie in der Mitteilung erklärt wird, deckten die Genomanalysen erhebliche Unterschiede zwischen den Isolaten auf. Lediglich gut zwei Drittel der genetischen Information kam in allen Proben vor, während das verbleibende knappe Drittel Gene beinhaltete, die nicht bei allen Isolaten zu finden sind. Diese zusätzlichen Gene sind für das Wachstum des Pilzes entbehrlich, könnten jedoch eine noch unentdeckte Rolle für den Pilz in der Umwelt und bei der Infektion des Menschen spielen.

Auf dem Weg zu möglichen neuen Therapieansätzen

Der Vergleich der Genome aus Umwelt- und Patientinnen- und Patientenproben zeigte, dass eine bestimmte genetische Linie innerhalb der Art Aspergillus fumigatus mit größerer Wahrscheinlichkeit Infektionen beim Menschen verursacht. Die Genome dieser Gruppe wiesen besondere Merkmale auf, die beispielsweise für das Überleben des Pilzes in der menschlichen Lunge eine Rolle spielen und somit als potenzielle Angriffspunkte für neue Wirkstoffe interessant sein könnten.

Außerdem identifizierten die Forschenden drei Gene, die in noch unbekannter Weise mit der Triazol-Resistenz in Verbindung stehen. „Hier sehen wir ebenfalls vielversprechende Ziele für künftige Therapieoptionen. Unsere Aufmerksamkeit gilt daher dem weiteren Studium derjenigen Gene und Proteine, die mit bislang unentdeckten Resistenzmechanismen im Zusammenhang stehen“, so Amelia E. Barber, Erstautorin der Studie und Leiterin der Nachwuchsgruppe Fungal Informatics am Leibniz-HKI.

Die Ergebnisse ihrer bioinformatischen Analysen stellen die Autorinnen und Autoren in dem Fachjournal „Nature Microbiology“ vor. Ihre globale Sicht auf das genetische „Instrumentarium“ von Aspergillus fumigatus weist dabei den Weg zu möglichen neuen Therapieansätzen. (ad)