Estudio de la relación exposición y respuesta en el tratamiento con antifúngicos

Mecanismos de resistencia a antifúngicos en Aspergillus

Micología

Nuevos antifúngicos y aspergilosis crónicas.

Epidemiología, resistencia y actividad de nuevos antifúngicos

El conocimiento de la epidemiología y la tasa de resistencia a los antifúngicos es esencial para un manejo adecuado de los pacientes y una estrategia de detección y diagnostico apropiada. La resistencia a los antimicrobianos es hoy una de las mayores amenazas para la salud mundial siendo el desarrollo y comercialización de nuevos compuestos una de las prioridades del sector de la salud. Se han realizado en colaboración con centros del Sistema Nacional de Salud varios estudios poblacionales, con el fin de conocer la epidemiología de los hongos filamentosos en España y la tasa de resistencia a los antifúngicos. Se ha encontrado que más de un 10% de las infecciones por hongos filamentosos están producidas por especies crípticas que suelen ser más resistentes a los antifúngicos. En los últimos años han aparecido varios compuestos con capacidad antifúngica que están en diferentes fases de desarrollo, en nuestro grupo se ensayan estos nuevos compuestos frente a los principales géneros de especies patógenas, incluyendo las especies crípticas multiresistentes. 

Aspergilosis Pulmonar Crónica y Aspergilosis Broncopulmonar alérgica

Estas enfermedades ocurren generalmente en personas inmunocompetentes. La incidencia de estas enfermedades es prácticamente desconocida. La ausencia de un diagnóstico apropiado y del tratamiento óptimo complica el manejo de estos pacientes. Varios estudios han documentado la presencia de cepas multiresistentes en estos pacientes, debido a tratamiento prolongados. En esta línea se está trabajando en mejorar el algoritmo diagnóstico de estas enfermedades, así como analizar la epidemiología de las especies aisladas en estas infecciones y la influencia de cambios en el micobioma pulmonar y ambiental.
 

Enfermedades fúngicas y Salud global

Muchos países de renta media y baja se encuentran en zonas de alta incidencia de hongos, sin embargo, tienen menos herramientas y capacidad diagnóstica para manejarlas. Con el fin de conocer la incidencia de las infecciones oportunistas por hongos y disminuir la muerte asociada a las mismas en pacientes que viven con VIH en Guatemala y en colaboración con el Fondo de acción Global para las infecciones fúngicas (GAFFI), se ha desarrollado una red de unidades de atención integral al sida e implementado un laboratorio central de diagnóstico, que hace de referencia para el diagnóstico en varias infecciones oportunistas. Se ha hecho un estudio de cohortes incluyendo a más de 2500 pacientes HIV+ con un seguimiento de un año. Se han tamizado las principales infecciones fúngicas en este grupo de pacientes permitiendo el acceso al diagnóstico y al tratamiento de las mismas en la mayor parte del país y consiguiendo una disminución de mortalidad en un año del 7%.

Susceptibilidad del huésped a las infecciones fúngicas invasoras

Se estima que más de un millón y medio de personas mueren al año en el mundo debido a una enfermedad fúngica invasora (EFI). Los tratamientos con inmunosupresores, terapias con corticoides, trasplantes de células hematopoyéticas y órgano sólido así como tratamientos quimioterapéuticos contra el cáncer han favorecido el aumento de estas infecciones fúngicas. El género Aspergillus es la principal causa de EFI por hongos filamentosos, siendo A. fumigatus la especie principalmente aislada en la mayoría de los casos y más frecuentemente asociada a Aspergilosis Invasora. 
Muchas de estas infecciones están infra-diagnosticadas debido, tanto a la falta de sospecha clínica como a las limitaciones diagnósticas. Esta línea de investigación tiene como principal objetivo mejorar el pronóstico de la infecciones en pacientes con riesgo de desarrollar infecciones invasoras por hongos. Para ello se estudian marcadores del individuo (denominados biomarcadores del hospedador) que puedan ser detectados de forme temprana en muestras de pacientes en riesgo y que nos permita estratificar a los mismos en función de la susceptibilidad a desarrollar una infección invasora por hongos. Además, estudios realizados en los últimos años muestran que el fondo genético del hospedador está asociado con la predisposición al desarrollo de este tipo de enfermedades. En concreto se han identificado polimorfismos genéticos de nucleótido simple (“Single Nucleotide Polymorphism”- SNP) en genes que codifican para componentes celulares que interaccionan con estructuras  fúngicas y/o que están involucradas en la respuesta inmune del huésped frente a agentes infecciosos como Aspergillus. En este sentido se han estandarizado y aplicado herramientas para la detección de SNPs en humanos de genes diana asociados concretamente con la susceptibilidad a la Aspergilosis Invasora.

Estudio de los mecanismos de virulencia en Aspergillus fumigatus

En paralelo al estudio de la respuesta del hospedador se sigue una línea cuyo objetivo es caracterizar mecanismos de virulencia en A. fumigatus. Uno de los principales mecanismos por los que A. fumigatus es capaz de causar enfermedad en humanos es su capacidad de adaptarse a las condiciones ambientales del hospedador. Entre las moléculas y los genes que se han relacionado con la virulencia de este hongo se encuentran componentes de la pared celular, genes y moléculas relacionadas con la evasión de la respuesta inmune, sistemas de detoxificación de los compuestos derivados del oxígeno, la producción de toxinas, la obtención de nutrientes como hierro, fósforo, nitrógeno y la adaptación a pH y temperatura del hospedador.  Estos estudios permiten profundizar en el conocimiento sobre la patogenicidad de este hongo e identificar nuevas dianas terapéuticas

Mecanismos de adaptación de hongos patógenos al huésped: Morfogénesis en Cryptococcus neoformans

Uno de los principales mecanismos por los que los hongos son capaces de causar enfermedad en humanos es su capacidad de evadir la respuesta inmune y adaptarse a las condiciones ambientales que se encuentra en el huésped. En este sentido, una de las levaduras tiene que mayor capacidad de adaptación al huésped es Cryptococcus neoformans. Este hongo se encuentra en el ambiente, y se adquiere por inhalación, aunque el cuadro más típico es meningitis en pacientes inmunodeprimidos, principalmente VIH+. La principal característica fenotípica es la presencia de una cápsula de polisacárido que rodea a la célula que es considerado un factor de virulencia. Además, C. neoformans es capaz de aumentar el tamaño celular significativamente formando células “titanes”, que pueden alcanzar un diámetro de más de 70 micras. En el laboratorio estamos interesados en conocer cual es el papel de estos las células titanes en la virulencia de C. neoformans. Recientemente, hemos descrito medios in vitro en los que C. neoformans forma células pseudo-titanes, lo que nos ha permitido identificar nuevos factores y rutas involucradas en este proceso.

Mecanismos de acción a antifúngicos

En paralelo, llevamos una línea cuyo principal objetivo es caracterizar los mecanismos de acción de los antífúngicos. En concreto, se ha centrado el trabajo en el efecto de la Anfotericina B (AmB). Durante décadas se ha pensado que este antifúngico causa la muerte de las células tras la unión a ergosterol y formación de poros. Nuestros resultados indican que este antifúngico induce también un fuerte estrés oxidativo en la célula, el cual ocurre antes de que se pierda la integridad celular. Además hemos comprobado que el estrés oxidativo es necesario para la acción fungicida de la AmB. Estos resultados abren la puerta a diseñar nuevas estrategias que mejoren su eficiencia en pacientes.

Nuevas estrategias terapéuticas

El trabajo con AmB ha derivado en investigación orientada a mejorar las terapias antifúngicas. En particular, hemos utilizado la estrategia del reposicionamiento de fármacos “off-patent” para buscar nuevas actividades. Usando este abordaje, hemos identificado varios fármacos que aumentan la efectividad de la AmB frente a las principales levaduras patógenas, como el antibiótico eritromicina. Este abordaje nos ha permitido identificar fármacos con actividad antifúngica frente a patógenos emergentes, como Candida auris.

​El diagnóstico de la infección fúngica invasora (IFI) es complicado y con frecuencia se retrasa ya que en muchas ocasiones a la falta de sospecha clínica se le suma la falta de herramientas diagnósticas eficaces. Esta línea de investigación se inició en el año 2003, primero liderada por el Dr. Manuel Cuenca-Estrella y posteriormente por la Dra. María José Buitrago con el objetivo general de desarrollar nuevas herramientas, basadas en la PCR en tiempo Real, para un diagnóstico rápido de IFI. Los objetivos concretos que se han ido alcanzando a lo largo de estos años han sido los siguientes:

Detección precoz de hongos causantes de infecciones fúngicas oportunistas más frecuentes en pacientes inmunodeprimidos (Aspergilosis y Candidiasis invasoras)

Se han desarrollado y validado técnicas de PCR en tiempo Real en formato multiplex para el cribado de pacientes en riesgo de padecer estas infecciones, así como para el diagnóstico en pacientes con sospecha.

Detección de IFIs causadas por hongos emergentes (Escedosporiosis, Fusariosis etc...)

El aumento de especies raras o poco frecuentes causantes de IFI hizo necesario el desarrollo de técnicas para su detección

Detección “panfúngica”

Para aquellos casos en los que no exista evidencia clara del hongo causante de la infección se han desarrollado técnicas basadas en PCR en tiempo Real.   

Mejora del diagnóstico y la identificación de los hongos causantes de micosis importadas (micosis endémicas)

Debido al aumento de la inmigración y los viajes a lugares exóticos en los últimos años se ha producido un incremento de las micosis importadas en España, en concreto de aquellas causadas por hongos endémicos de determinadas regiones, los cuales son además patógenos primarios. Este objetivo es relevante en el contexto de una región no-endémica ya que existe falta de experiencia en el manejo de estas infecciones y las técnicas diagnósticas disponibles son muy escasas. A lo largo de estos años se han desarrollado y validado distintas técnicas para el diagnóstico rápido de estas micosis y se han realizado diferentes trabajos encaminados a un mejor conocimiento de los hongos que las causan.

Las técnicas desarrolladas a lo largo de estos años se han incorporado a la Cartera de Servicios del Centro Nacional de Microbiología para ofrecerlas al Sistema Nacional de Salud. Además, algunas de ellas se han patentado.