Mecanismos de Resistencia de Aspergillus fumigatus a los antifúngicos

Aspergillus fumigatus es un hongo patógeno oportunista de distribución universal, que tiene una incidencia mundial muy significativa y una mortalidad elevadísima.  El uso extensivo y generalizado de los antifúngicos ha originado la aparición de A. fumigatus resistentes a los mismos, ocasionando graves consecuencias para los pacientes infectados por estos aislados que ven reducidas sus opciones terapéuticas. 

Inicialmente la aparición de cepas resistentes fue muy esporádica y mostraban mutaciones puntuales en zonas clave del enzima Cyp51A (G54, G138, F219, M220, G448S) en las cepas que se aislaban en pacientes sometidos a tratamientos de larga duración con azoles. Esta ruta clínica es debida a la presión selectiva que los azoles ejercen sobre A. fumigatus en el interior del paciente. Sin embargo, desde el año 2014 la resistencia ha crecido de manera notable y casi todas las cepas de A. fumigatus resistentes a los azoles tienen un mecanismo combinado de modificaciones en el promotor y la parte codificante de cyp51A (TR34/L98H o TR46/Y121F/T289A) y que, con una elevada frecuencia, se detectan en pacientes que jamás han sido expuestos a terapia antifúngica. En estos casos se plantea la implicación de una ruta ambiental en la que la exposición no intencionada de A. fumigatus a DMIs en el campo estaría favoreciendo la aparición de aislados resistentes.

Origen y Evolución de la Resistencia de A. fumigatus a los antifúngicos

Hoy en día, el aislamiento de cepas de A. fumigatus resistentes a antifúngicos es una emergencia global en aumento. Se cree que la exposición continuada de A. fumigatus a fungicidas ambientales, utilizados para la protección de cultivos contra otras especies de hongos que causan daños agrícolas, está seleccionando cepas resistentes a múltiples fármacos. Los principales mecanismos de resistencia a los azoles en A. fumigatus son cepas con modificaciones de la diana de los azoles (gen cyp51A), principalmente el TR34/L98H, seguido por TR46/Y121F/A289T. Ambos tipos de mecanismos son responsables de la resistencia a todos los azoles y cruzada a los DMI utilizados para la protección de cultivos (imidazoles y triazoles). Más recientemente, también se ha reconocido la resistencia a varias clases de fungicidas como, Bencimidazoles (MBC), Estrobilurinas (QoIs), inhibidores de la sucinato deshidrogenasa (SDHIs) y Dicarboximidas.


La caracterización genomica (NGS) de cepas procedentes tanto de origen clínico como ambiental permite vincular las diferencias del genoma con la adquisición de resistencia a distintos fungicidas. Al añadir los datos de susceptibilidad a antifúngicos no azólicos se puede observar una imagen más precisa de las relaciones filogenéticas entre las cepas ya que se forman distintos subclados en los que coinciden las cepas multirresistentes a los antifúngicos no azólicos, con cepas resistentes a los azoles con los mecanismos TRs. Esta formación de clados específicos con cepas que difieren en cuanto a origen geográfico y año de aislamiento sugiere la existencia de un nexo común, un punto de origen evolutivo según el cual las cepas se han desarrollado bajo unas circunstancias similares que confluyen en una serie de mecanismos de multirresistencia a fungicidas de distintas familias. Los funqicidas no azolicos son de uso exclusivo ambiental, y la resistencia de A. fumigatus a los mismos confirma que las cepas con mecanismo de resistencia a TRs, se seleccionan y desarrollan en el ambiente donde se ven expuestos a la presión selectiva de múltiples fungicidas.

Se cree que las cepas con mecanismos TRs podrían estar asociadas a una ventaja evolutiva o mejora en su "fitness" que pueda favorecer su supervivencia y dispersión en un ambiente muy cargado de fármacos. Esta tendencia de las cepas a adquirir multitud de mutaciones responsables de resistencia a varias familias de fármacos nos ha hecho explorar las alteraciones de los genes de la vía de reparación del ADN. 

Tolerancia y persistencia a los antifúngicos azólicos en Aspergillus fumigatus

La tolerancia y la persistencia son dos fenómenos por los cuales los organismos patógenos pueden sobrevivir la acción microbicida de antimicrobianos que deberían matarlos durante un período de tiempo extendido. En el laboratorio investigamos la capacidad de algunos aislados de A. fumigatus de mostrar tolerancia y persistencia a los azoles, primera línea de tratamiento antifúngico contra las infecciones de aspergilosis. Por una parte, desarrollamos metodología para detectar e investigar la tolerancia/persistencia, tanto en el laboratorio como en diagnóstico clínico. Con estos métodos estamos estudiando los mecanismos moleculares y genómicos subyacentes que posibilitan estos fenómenos. Por último, estamos investigando la potencial relevancia de la tolerancia y la persistencia en la eficacia del tratamiento antifúngico.

Modulación diferencial de la persulfidación en el hongo y el hospedador como nueva estrategia antifúngica

La persulfidación es una modificación postraduccional en la cual un grupo sulfuro activado (S2), mediante la acción de una enzima, realiza un ataque nucleofílico específico sobre grupos tiol (-SH) de residuos cisteína en proteínas diana para formar un grupo persulfido (-SSH). Se ha demostrado que esta alteración modula la actividad intrínseca de las proteínas, resultando en un papel relevante en diversos mecanismos celulares y funciones fisiológicas. En nuestra investigación previa demostramos que niveles correctos de persulfidación son importantes tanto para la virulencia de A. fumigatus, como para la orquestación de una respuesta inmunitaria adecuada en el hospedador. Por tanto, en esta línea de investigación estudiamos la hipótesis de que la modulación diferencial de la persulfidación puede constituir una nueva estrategia para el tratamiento antifúngico. Por una parte, estamos investigando la capacidad de compuestos de inhibir la acción de enzimas fúngicas que realizan la persulfidación, con el objetivo de reducir los niveles de persulfidación y por tanto disminuir la virulencia de A. fumigatus. Por otra parte, estudiamos el uso de donadores de sulfuro como potenciales vías para incrementar la persulfidación en las células pulmonares del hospedador, con el objetivo de potenciar la respuesta inmunitaria. 

Evolución de las resistencias cruzadas a los nuevos antifúngicos olorofim y manogepix

La resistencia a los azoles se encentra ya presente a nivel global. Se ha demostrado que los mecanismos de resistencia más comunes (consistentes en la repetición en tándem de secuencias en el promotor del gen que codifica la diana de los azoles) se han desarrollado en el campo, debido a la utilización indiscriminada de pesticidas de la misma familia que los azoles clínicos. En este momento, existen dos nuevos antifúngicos clínicos con nuevos mecanismos de acción molecular, el olorofim y el manogepix. Sin embargo, también se han desarrollado análogos para su uso como pesticidas, con el mismo mecanismo de acción, el ipflufenoquin y el aminopyrifen. Por tanto, estamos en riesgo de cometer el mismo error que con los azoles. En este proyecto de colaboración internacional, estudiamos la evolución de resistencias y cros-resistencias a estos antifúngicos clínicos y ambientales, con el objetivo de poder diseñar estrategias para minimizar la aparición de resistencias en el ambiente y para desarrollar métodos de detección temprana de las resistencias.