Identificación de factores de virulencia en la mucormicosis

Resumen

La mucormicosis es una enfermedad emergente y letal causada por hongos del orden Mucorales. Esta infección está caracterizada por altas tasas de morbilidad y mortalidad, que se deben principalmente a la escasez de tratamientos clínicos. Esta enfermedad afecta principalmente a pacientes inmunocomprometidos, como aquellos con cáncer, que están siendo tratados con quimioterapia, o inmunosuprimidos para trasplante de órganos. Otros pacientes de riesgo son aquellos con diabetes, altos niveles de hierro en suero, trauma, quemaduras o neutropenia. Los hongos responsables de la mucormicosis son muy resistentes a los antifúngicos disponibles, lo que ocasiona que el tratamiento sea muy limitado. Por consiguiente, esta infección se ha convertido en una amenaza para la salud pública, de ahí la necesidad de desarrollar nuevas terapias para tratarla. Los Mucorales pertenecen a un grupo de hongos basales poco estudiado, debido principalmente a que son reacios a las técnicas moleculares clásicas. Mucor circinelloides es uno de los agentes causales de la mucormicosis y es el mejor modelo para estudiar la infección a nivel molecular. En este trabajo, se propone el uso de M. circinelloides para identificar nuevos factores de virulencia en la mucormicosis, generando nuevas herramientas que permitan caracterizar fenotipos de virulencia y analizar en detalle los mecanismos críticos de esta infección. La caracterización del mecanismo de silenciamiento génico en M. circinelloides ha permitido el diseño de una plataforma de genómica funcional basada en el RNAi para estudiar la patogénesis. Esta genoteca está formada por plásmidos que sintetizan RNA de doble cadena diana de cualquier gen del genoma del hongo. Gracias a esta herramienta, se ha obtenido una colección de transformantes silenciantes que representan todo el genoma, y que muestran fenotipos relacionados con la virulencia. En concreto, se han identificado dos genes implicados en la patogénesis de M. circinelloides: mcplD, que cifra una fosfolipasa D; y mcmyo5, que cifra una proteína transportadora de la familia Miosina V. La captación de hierro durante la mucormicosis es un factor crítico que determina el resultado de la infección. El sistema de captación de hierro más relevante durante la invasión del hospedador es el de alta afinidad, y está formado por un complejo permeasa-ferroxidasa. En este trabajo, se han identificado tres genes que cifran ferroxidasas, llamados fet3a, fet3b, y fet3c, y que forman parte de este mecanismo de alta afinidad. Esta familia de ferroxidasas se expresa tanto en condiciones bajas de hierro, como durante la infección in vivo. La combinación de mutantes simples y dobles en los tres genes reveló que fet3c es el gen más importante para la virulencia. Sin embargo, hay una redundancia funcional entre todos los miembros de la familia génica en crecimiento in vitro con bajos niveles de hierro y en la infección de ratón. Además, el gen fet3a se expresa solo durante el crecimiento como levadura, lo que sugiere una especialización funcional de los sistemas de captación de hierro en la transición dimórfica levadura-micelio. Con el objetivo de mejorar las herramientas moleculares para el estudio de la patogénesis de los Mucorales, en este trabajo se ha generado una estirpe bioluminiscente de M. circinelloides para la monitorización in vivo de la infección. Para ello, la estirpe expresa el gen de la luciferasa de luciérnaga bajo el control de un promotor fuerte que asegura la emisión estable de luz. Se han obtenido dos estirpes bioluminiscentes que no presentan diferencias fenotípicas en la virulencia y sensibilidad a antibióticos respecto a su control silvestre. En conjunto, nuestra estrategia ha permitido la identificación de factores de virulencia en tres pasos clave: primero, el desarrollo de una plataforma de genómica funcional basada en el RNAi que permite el escrutinio de fenotipos de patogénesis; segundo, el análisis en detalle del sistema de captación de hierro durante la infección para la caracterización de tres genes de ferroxidasas; y tercero, la generación de la primera estirpe bioluminiscente de M. circinelloides que facilitará la monitorización in vivo en modelos animales vivos, dando paso a futuros estudios funcionales de patogénesis y resistencia a antifúngicos.