Wpływ leków na mutacje patogenu

Jakie mogą powstać mutacje w genomie patogenu, powodującego pneumocystozowe zapalenie płuc i w jakich okolicznościach się one tworzą – to pytania, na które odpowie zespół badawczy Katedry i Zakładu Biologii i Parazytologii Lekarskiej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, kierowany przez dr hab. Martę Kicię, prof. UMW. Zagadnienia te są ważne w kontekście określenia potencjalnych konsekwencji stosowania specyficznych terapii u niektórych pacjentów, głównie osób po przeszczepach i pacjentów z różnymi chorobami płuc.

Badanie jest częścią międzynarodowego projektu, realizowanego w ramach 16 edycji konkursu sieci the Joint Programming Initiative on Antimicrobial Resistance (ERA-NET JPIAMR-ACTION): "Development of innovative strategies, tools, technologies, and methods for diagnostics and surveillance of antimicrobial resistance" (DISTOMOS).

Pneumocystis jirovecii jest jednokomórkowym, oportunistycznym grzybem występującym na powierzchni nabłonka płuc człowieka, którego infekcja u osób podatnych może prowadzić do rozwoju pneumocystozowego zapalenia płuc.

– Na tego rodzaju infekcje najbardziej narażeni są m.in. biorcy przeszczepów, u których stosowane są leki immunosupresyjne – tłumaczy dr hab. Marta Kicia, prof. UMW. – W ramach profilaktyki stosuje się u nich różne środki, które mają zapobiegać infekcjom. Nie zawsze jednak są skuteczne. U niektórych pacjentów dochodzi do pojawiania się mutacji w genomie patogenu, co potencjalnie może prowadzić do rozwoju jego oporności na preparaty stosowane w ramach prewencji. Tym samym pacjent jest podatny na zarażenie pomimo stosowania środków zapobiegawczych. Dlaczego tak się dzieje – tego dokładnie nie wiadomo.  W naszym badaniu chcemy ustalić, jakie mutacje mogą powstać i co dokładnie wpływa na to, że się pojawiają.

Ze względu na brak dostępnych metod badań in vitro w tym zakresie, wymagany jest dostęp do rozwiązań umożliwiających nie tylko szybką, czułą i specyficzną diagnostykę P. jirovecii, ale także identyfikację mutacji potencjalnie związanych z jego opornością. Celem projektu jest zatem opracowanie narzędzi opartych na dwóch metodach: droplet digital PCR (ddPCR) oraz biosensorach wolnych od PCR (PCR-free biosensors). Techniki te umożliwiłyby diagnostykę P. jirovecii poprzez wykrycie DNA w materiałach z dróg oddechowych pobranych od pacjentów z grup ryzyka, a także jakościową i ilościową charakterystykę mutacji w genach kodujących cele dla najczęściej stosowanych preparatów w profilaktyce lub leczeniu Pneumocystis. Jak dodaje dr hab. Marta Kicia, testy PCR-free biosensors, stosowane przez partnera z Hiszpanii, mają tę zaletę, że można je wykonać przy łóżku pacjenta, co czyni tę technikę wygodną i szybką.

–  Do badań planujemy włączyć około 4300-4500 pacjentów niezakażonych wirusem HIV z grup ryzyka zarażenia Pneumocystis – mówi dr hab. Marta Kicia, prof. UMW. –  Są to chorzy na mukowiscydozę, pacjenci wymagający mechanicznej wentylacji, biorcy przeszczepów, pacjenci z chorobami hematologicznymi, noworodki i niemowlęta. Próbki z dróg oddechowych będą pobierane od pacjentów znajdujących się pod opieką szpitali współpracujących z wszystkimi trzema ośrodkami wchodzącymi w skład konsorcjum. W projekcie będą analizowane polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNPs) w czterech genach Pneumocystis z wykorzystaniem dwóch nowych, czułych i powtarzalnych narzędzi (ddPCR, PCR-free biosensors). Wyniki zostaną porównane z analizami przeprowadzonymi za pomocą konwencjonalnych metod stosowanych dotychczas w diagnostyce Pneumocystis i jego charakterystyce molekularnej (Real-Time PCR, sekwencjonowanie DNA).

Planowanym efektem projektu jest zaproponowanie nowych precyzyjnych metod molekularnych oraz  wysokoprzepustowych testów do szczegółowej analizy oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe u Pneumocystis. Ponadto powstanie baza danych wykrytych mutacji przypuszczalnie związanych z opornością patogenu, w korelacji z danymi badanych pacjentów. Umożliwi to określenie potencjalnych konsekwencji stosowania specyficznych terapii u pacjentów z grup ryzyka, a także możliwego wpływu tych mutacji na skuteczność profilaktyki/leczenia przeciw Pneumocystis u osoby zarażonej.

Międzynarodowy project “Droplet Digital PCR and PCR-free BIOSensors for the diagnosis of resistance-associated SNPs in Pneumocystis jirovecii" jest realizowany we współpracy trzech ośrodków: Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu (koordynator projektu), University hospital Virgen del Rocío– Instituto de Biomedicina de Sevilla (Hiszpania) oraz University of Brest – University of Western Brittany (Francja). Jest on jedynym koordynowanym przez naukowców z Polski projektem w tym konkursie. Całkowita kwota dofinansowania wynosi 1 382 837 euro. UMW na swoją część projektu otrzyma 1 950 254 zł.

Fot. Tomasz Walów/UMW