Investigación del Criptococo: una entrevista con el Profesor Adjunto Kirsten Nielsen

Assoc Prof. Kirsten NielsenTHOUGHT LEADERS SERIES...insight from the world’s leading experts

En abril Cashin-Garbutt conducto Entrevista, MA (Cantab)

¿Cuál es el Criptococo, que él afecta y cuántos gente él mata cada año?

El Criptococo es un hongo encontrado en el ambiente en el mundo entero que puede causar enfermedad en seres humanos. Mientras Que la mayoría de los patógeno fungicidas no reciben tanta prensa como sus contrapartes bacterianas o virales, pueden estar apenas como muerto.

Dividiendo la célula de los neoformans del Criptococo manchada con la Tinta de la India. La Tinta de la India se excluye de la cápsula del polisacárido que rodea la célula del Criptococo, dando por resultado el aspecto de un halo alrededor de la célula. Cortesía de Imagen de Z Li y de K Nielsen.

La División de la célula de los neoformans del Criptococo manchó con la Tinta de la India. La Tinta de la India se excluye de la cápsula del polisacárido que rodea la célula del Criptococo, dando por resultado el aspecto de un halo alrededor de la célula. Cortesía de Imagen de Z Li y de K Nielsen.

Las infecciones por hongos Invasores, tales como Criptococo, se estiman para matar uno y medio millones de personas de cada año. El Criptococosis, la enfermedad causada por el Criptococo, es actualmente la causa más frecuente de las infecciones del cerebro, o meningitis, entre adultos en África, y causa 15-20% de todas las muertes relacionadas con el SIDA. Incluso con el acceso a los mejores tratamientos disponibles, 20-40% de gente con meningitis cryptococcal muere.

La mortalidad De Diez Semanas sigue siendo inaceptable alta, colocando a partir de la 30-70% dependiendo de la disponibilidad del cuidado (5-7). Interesante, el criptococosis es raro en los individuos sanos, sugiriendo que el sistema inmune puede prevenir enfermedad.

Con Todo la alta mortalidad observada clínico sugiere que los tratamientos antihongos actuales de la droga son inadecuados en individuos immunocompromised, aunque las drogas antihongos tienen a menudo actividad in vitro robusta. Esta paradoja sugiere que estemos faltando los componentes críticos de la acción recíproca del NC-Ordenador principal.

La Caracterización de las células cryptococcal durante la infección ha revelado que el NC produce un tipo único de la célula - remitido a como “células del titán” - durante la infección que alteran la acción recíproca el ordenador principal-patógeno.

Sección de la Histopatología de los espacios alveolares del pulmón que contienen el titán del Criptococo y las células típicas. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

Sección de la Histopatología de los espacios alveolares del pulmón que contienen el titán del Criptococo y las células típicas. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

¿Por Qué el Criptococo es abandonado a menudo por la investigación?

Una razón que usted no ha oído hablar probablemente de criptococosis es porque es rara en gente sana. En Lugar tendemos a ver enfermedad en la gente cuyos no están funcionando sistemas inmunes correctamente debido al SIDA, o tratamientos médicos tales como trasplante del órgano y quimioterapia del cáncer.

Pienso que las dependencias que financian la investigación médica crea si podemos encontrar la vulcanización para el cáncer y el SIDA, después el Criptococo es no más una edición. Pero hemos estado explorando para estas vulcanizaciones por décadas y millones de gente han muerto de Criptococo porque tenemos no soporte adecuado para la investigación del Criptococo.

Además, los trasplantes de órgano y las enfermedades inmune-relacionadas tales como diabetes y lupus están en la subida, con muchos de estos tratamientos que ponen a pacientes en mayor riesgo para el Criptococosis. Esta enfermedad no va a salir así que necesitamos realmente la investigación básica entender cómo el Criptococo causa enfermedad.

Esto lleva a la segunda razón por la que el Criptococo ha sido abandonado por la investigación - es una enfermedad muy compleja causada por un organismo muy complejo.

Evolutionarily, hongos está mucho más estrechamente vinculado a los seres humanos que bacterias, virus o aún las instalaciones. Los Hongos tales como Criptococos tienen muchos de los mismos procesos básicos que las células humanas, determinando tan las drogas que matan a las células del Criptococo sin también el daño de las células humanas son muy desafiadoras.

Para superar este problema, necesitamos una aproximación apuntada drogar el diseño que primero requiere determinar las aplicaciones únicas del Criptococo de los procesos de causar enfermedad y después específicamente el diseño de las drogas que apuntan estos procesos.

División de la célula de los neoformans del Criptococo que expresa tubulin citoesquelético Proteína-Etiqueta Fluorescente Verde y manchada con DAPI para visualizar el núcleo. Cortesía de Imagen de MS Fu y de K Nielsen.

División de la célula de los neoformans del Criptococo que expresa tubulin citoesquelético (GFP) Proteína-Etiqueta Fluorescente Verde y manchada con DAPI para visualizar el núcleo. Cortesía de Imagen de MS Fu y de K Nielsen.

¿Cómo usted espera cambiar esto?

Mi programa de investigación se ha centrado en la comprensión de qué permite que los Criptococos causen enfermedad. Nos exponen a las esporas fungicidas con cada respiración que tomamos, con todo estos hongos no causan enfermedad porque no pueden adaptarse rápidamente al cambio espectacular que ocurre cuando van del ambiente al ser humano.

El cuerpo humano que no sólo tiene una temperatura más alta que el ambiente pero también un sistema inmune que esté intentando mata a las células fungicidas. Mi grupo de investigación ha mostrado que el Criptococo produce un nuevo tipo de la célula - las células llamadas del “titán” - que son críticas para esta transición del ambiente al ordenador principal.

Una célula del titán de los neoformans del Criptococo que divide para producir una célula de hija del mutante. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

Una célula del titán de los neoformans del Criptococo que divide para producir una célula de hija del mutante. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

¿Qué se sabe actualmente sobre la manera de la cual las células del titán permiten que los Criptococos se adapten al ordenador principal?

Salto-arranque de las células del Titán el proceso de la evolución y de la selección natural, permitiendo que el Criptococo se adapte muy rápidamente al ambiente humano. Los procesos Evolutivos que tomarían normalmente centenares o millares de Criptococos de las generaciones pueden lograr en apenas uno o dos generaciones.

Para utilizar una analogía del cómic, es un poco como los X-Hombres traídos a la vida - donde aparecen los nuevos rasgos que mejoran supervivencia ocurren “espontáneamente” en un individuo. El Criptococo no es muy tan misterioso como los X-Hombres porque sabemos real que las células del titán deben primero ser formadas y también hemos determinado algunos de los procesos moleculares que se requieren para los cambios genéticos que son la base de los nuevos rasgos.

¿Cómo usted integrará química y biología estructural en sus estudios?

Mi grupo de investigación ha determinado algo de la maquinaria molecular responsable de los procesos que producen las células del titán. Sabemos que esta maquinaria es única al Criptococo, pero todavía no sabemos funciona la maquinaria.

Utilizaremos química y biología estructural para determinar las funciones realizadas por la maquinaria molecular. Más importantemente, podemos entonces sintetizar las drogas que imitan esta maquinaria molecular pero que no funcione correctamente y no utilice estas drogas para romper la producción de la célula del titán.

Las células del titán del Criptococo (indicadas en Rojo) son más grandes que los fagocitos del ordenador principal (grises), mientras que las células típicas del Criptococo de la talla (indicadas en azul) pueden phagocytosed y ser matado por las células huesped. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

Las células del titán del Criptococo (indicadas en Rojo) son más grandes que los fagocitos del ordenador principal (grises), mientras que las células típicas del Criptococo de la talla (indicadas en azul) pueden phagocytized y ser matado por las células huesped. Cortesía de Imagen de LH Okagaki y de K Nielsen.

¿Entendiendo cómo la enfermedad de las causas el patógeno nos ayuda a determinar maneras de tratarlo?

Entendiendo cómo la enfermedad de las causas del Criptococo es un paso de progresión necesario para diseñar las drogas que apuntan específicamente las células del Criptococo sin matar a las células humanas. Debemos determinar los procesos críticos que el Criptococo debe hacer - por ejemplo producir las células del titán - pero que no hacen las células humanas. Porque las células del titán son importantes para una adaptación no realizada por las células humanas, podemos utilizar este conocimiento para diseñar las drogas que apuntan este proceso.

¿Qué usted piensa los asimientos futuros para la investigación del Criptococo y qué necesidades de ser hecho para aumentar la investigación sobre este patógeno fungicida?

El Criptococo es un organismo complejo - en gran medida apenas tan complejo como las células humanas. Además, apenas estamos comenzando solamente a realizar cómo es polifacético son las acciones recíprocas entre los Criptococos y los seres humanos, y cómo estas acciones recíprocas afectan enfermedad.

Ahora tenemos las herramientas científicas necesarias entender Criptococo y desarrollar nuevas estrategias del tratamiento. Tenemos una oportunidad única de hacer avances innovadores en la prevención y el tratamiento de las infecciones Cryptococcal que pueden salvar millones de vidas. Apenas necesitamos más experiencia del financiamiento y de la investigación que se dirigirá hacia este patógeno mortal.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

La información Adicional sobre Criptococo se puede encontrar en los Centros de los E.E.U.U. para el Control de Enfermedades y la Organización Mundial de la Salud.

Sobre el Profesor Adjunto Kirsten NielsenKirsten Nielsen

Después de recibir su Ph.D. de Universidad de Estado de Carolina del Norte y de realizar estudios postdoctorales en Duke University, Kirsten Nielsen ensambló el Departamento de la Microbiología y de la Inmunología en la Universidad de Minnesota en 2007 donde ella ahora está Profesor Asociado ejercido.

Su investigación interesa el enfoque en la patogenesia fungicida, con énfasis en Criptococo. Específicamente, ella tiene un programa de investigación de translación que combine su experiencia en patogenesia molecular/inmunológica básica con el revelado de la droga y juicios clínicas del tratamiento.

Nombraron a Kirsten Nielsen un Escolar de Fulbright en 2015. Como parte de esta recompensa, ella está trabajando actualmente con los colegas en la Escuela de la Química y de las Ciencia Biológicas Moleculares en la Universidad de Queensland.

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