Infezioni fungine nei pazienti con trapianto di midollo osseo

Un team di ricercatori ha identificato l’origine delle pericolose infezioni fungine nei pazienti sottoposti a trapianto di midollo osseo

La pericolosa eteroresistenza e le infezioni letali

L’eteroresistenza è un fenomeno microbiologico in cui una piccola frazione di microbi, come batteri o funghi, in una popolazione resiste a un trattamento antimicrobico, mentre la maggior parte viene eliminata. Questo tipo di resistenza non è totale e può essere difficile da rilevare con i test standard, il che rende alcuni trattamenti inefficaci. Di conseguenza, i microbi possono sopravvivere e proliferare, causando infezioni persistenti o ricorrenti.

Il fenomeno rappresenta una sfida significativa, specialmente per i pazienti sottoposti a trapianto di midollo osseo. Avendo un sistema immunitario compromesso, essi sono particolarmente vulnerabili alle infezioni. Tra le più pericolose ci sono quelle fungine, come quelle causate dalla Candida parapsilosis, un fungo che può risiedere nel tratto digestivo e, in alcuni casi, invadere il flusso sanguigno, con conseguenze potenzialmente letali.

David Weiss, professore della Emory University’s School of Medicine di Atlanta (Stati Uniti) e direttore dell’Emory Antibiotic Resistance Center, ha dedicato anni allo studio dell’eteroresistenza nei batteri. La sua esperienza si è rivelata fondamentale quando ha collaborato con i ricercatori del Memorial Sloan Kettering Cancer Center per affrontare un problema emergente. Quale?

Le infezioni fungine del flusso sanguigno nei pazienti sottoposti a trapianto di midollo osseo.

Funghi killer 

I medici del Sloan Kettering avevano osservato che numerosi pazienti trapiantati sviluppavano infezioni del flusso sanguigno. Questo accadeva nonostante fossero stati trattati con micafungin, un potente antimicotico noto come la “penicillina degli antimicotici”. Queste erano particolarmente preoccupanti, con un tasso di mortalità “sorprendentemente alto”. I medici erano sconcertati poiché tali infezioni non avrebbero dovuto verificarsi.

In uno studio pubblicato su Nature Medicine, il team ha collaborato con ricercatori internazionali per raccogliere 219 ceppi di Candida parapsilosis da pazienti del Sloan Kettering e da altre sedi in Francia, Germania e Cina. 

Il dott. Weiss, uno degli autori dello studio ha spiegato il comportamento adattativo dei funghi.

«I funghi stanno solo cercando di sopravvivere, come faremmo noi quando ci troviamo di fronte a una minaccia. Si dividono nel giro di poche ore, quindi hanno molti, molti altri cicli di evoluzione. Ogni volta che utilizziamo antimicotici, è un’opportunità per i funghi di andare a scuola e imparare come sopravvivere. Per loro, sopravvivere significa resistere al farmaco e potenzialmente causare un problema per noi».

Addentriamoci nello studio.

I modelli di apprendimento automatico 

Per approfondire ulteriormente, i biologi computazionali dello Sloan Kettering, Chen Liao e Joao Xavier, hanno usato un modello di apprendimento automatico per rilevare i funghi eteroresistenti. Questo modello ha dimostrato come l’apprendimento automatico possa essere utilizzato per diagnosticare infezioni difficili da individuare, con il potenziale di migliorare le decisioni cliniche e trattamenti.

I modelli emersi erano complessi. I ceppi eteroresistenti e suscettibili avevano più probabilità di avere storie evolutive leggermente diverse, note come cluster filogenetici. Sebbene l’algoritmo di apprendimento automatico non fosse strettamente necessario per scoprirlo, ha aiutato prevedendo l’eteroresistenza basandosi solo su un piccolo set di caratteristiche genomiche che possono essere rapidamente misurate dagli strumenti esistenti.

Infezioni e nuovi test

«Ci sono migliaia di mutazioni – spiega Liao –  «Ho chiesto al mio algoritmo di sceglierne al massimo 10. Uno dei vantaggi dell’apprendimento automatico è che non è necessario sequenziare l’intero genoma, basta trovare alcuni punti che siano abbastanza informativi da poter essere previsti».

Gli autori del documento ritengono che questa innovazione sia promettente per lo sviluppo di un semplice test per identificare i funghi eteroresistenti in clinica. Ma Weiss ritiene che ci vorranno anni di ricerca per determinare i precisi meccanismi molecolari che causano l’eteroresistenza.

«Al momento, non esiste un test per l’eteroresistenza», afferma Weiss. «Ciò a cui dovremmo aspirare è analizzare un campione fecale di un paziente prima del trapianto, per tracciare il profilo dei suoi microbi intestinali o funghi. Se hanno una C. parapsilosis eteroresistente alla micafungina, i medici potrebbero scegliere un antimicotico diverso per la profilassi o eliminare il fungo dall’intestino prima di effettuare il trapianto. Non vuoi che questi funghi siano lì perché ciò mette un paziente a un rischio molto più elevato di avere un’infezione infettiva, che può letteralmente causare la morte perché c’è un sistema immunitario ridotto per combattere l’infezione».

Fonte

Bing Zhai et al, Antifungal heteroresistance causes prophylaxis failure and facilitates breakthrough Candida parapsilosis infections, Nature Medicine (2024).

Materiale fornito da Emory University