Candida albicans: Wie ein Pilz mithilfe von microRNA das Immunsystem kapert

Ein Forschungsteam des Leibniz HKI in Jena hat gezeigt, dass der Hefepilz Candida albicans, der auch Verursacher einer Pilz-Keratitis sein kann, für sein Wachstum die menschliche Immunabwehr nutzt. Hierzu regt der Pilz gezielt die Ausschüttung von microRNA an. Die Erkenntnisse aus der Studie, so hoffen die Forschenden, könnten die Therapie von Pilzinfektionen verbessern, indem es gelingt, die entsprechenden microRNAs gezielt zu unterdrücken.

Der Hefepilz Candida albicans regt bei einer Infektion die Ausschüttung winziger RNA-Schnipsel an, die dann sein Wachstum stimulieren. Das hat ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI) in Jena entdeckt. Diese ungewöhnliche Ausnutzung des menschlichen Immunsystems kann Krankheitsprozesse erklären und liefert neue Ansätze für die Therapie von Pilzinfektionen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „mBio“ veröffentlicht. Der Pilz Candida albicans gehört zum Leben der meisten Menschen dazu, ohne dass er Probleme verursacht. „Candida albicans befindet sich bei drei Viertel aller Menschen auf der Haut. Normalerweise herrscht ein Gleichgewichtszustand zwischen dem Immunsystem, dem Pilz und anderen Mikroorganismen“, sagt Christine Skerka. Bei immungeschwächten Menschen kann er jedoch in die Blutbahn eindringen und lebensbedrohliche Infektionen auslösen. Skerka leitet die Gruppe Immunregulation am Leibniz-HKI und ist Professorin an der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

Ein Forschungsteam um Skerka hat nun herausgefunden, dass der Pilz dafür die menschliche Immunabwehr gezielt ausnutzt. Er setzt Signalmoleküle frei, die von speziellen Immunzellen, den Monozyten, erkannt werden und dort die Ausschüttung von bestimmten microRNAs anregen. Diese lösen dann beim Pilz vermehrtes Wachstum aus.
MicroRNAs sind sehr kleine RNA-Schnipsel, die nicht wie üblich in Enzyme oder andere Proteine übersetzt werden. Stattdessen regulieren sie die Genexpression, indem sie sich an andere RNA-Moleküle heften und deren Ablesen verhindern. Sie sind evolutionär konserviert, das heißt Säugetiere wie der Mensch und Pilze, Bakterien oder Pflanzen haben sehr ähnliche Varianten davon. „MicroRNAs sind ein sehr effektives System, mit dem wir uns schnell an ständig wechselnde Gegebenheiten anpassen können“, erklärt Skerka. Gleichzeitig ist deren Ähnlichkeit zwischen Organismen vermutlich der Grund, dass Candida albicans das menschliche Immunsystem derart überlisten kann. „Dass der Pilz unsere Immunantwort so spezifisch ausnutzt, ist schon erstaunlich“, so die Immunbiologin.

Ziel: Verbesserung der Therapie von Pilzinfektionen
Skerka und ihr Team fanden heraus, dass microRNAs mithilfe kleiner Vesikel von menschlichen Immunzellen zu den Pilzzellen transportiert werden. „Diese Vesikel dienen normalerweise der Kommunikation zwischen den Zellen eines Organismus“, so Matthew Blango, Leiter der Nachwuchsgruppe „RNA-Biologie von Pilzinfektionen“ am Leibniz-HKI, der die Forschung mit seiner Expertise unterstützt hat. Neben microRNA enthalten sie einen Cocktail anderer Moleküle. Durch ihre Membran sind sie vor äußeren Einflüssen geschützt und über bestimmte Rezeptoren finden sie ihre Zielzelle. Auch hier wirkt der Pilz offenbar ein. „Unser Immunsystem markiert Candida albicans mit bestimmten Molekülen als Eindringling. In den Vesikeln sind jetzt genau die Rezeptoren hochreguliert, die an diese Marker binden“, erläutert Erstautor Luke Halder, der seine Doktorarbeit im Team von Skerka anfertigte.

Die Erkenntnisse aus der Studie könnten die Therapie von Pilzinfektionen verbessern, indem die entsprechenden microRNAs gezielt unterdrückt werden. Dafür ist allerdings noch weitere Forschung nötig. „Bisher wissen wir noch nicht, wofür die von uns identifizierte microRNA bei der Bekämpfung einer Infektion eigentlich dient“, sagt Skerka.
An der Arbeit waren neben weiteren Forscherinnen und Forscher des Leibniz-HKI und der Universität Jena auch Arbeitsgruppen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, der Medizinischen Universität Innsbruck und des Israel Institute of Technology beteiligt.

Die Kooperation wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereiches/Transregio 124 FungiNet und des Exzellenzclusters Balance of the Microverse gefördert. Die Gruppe „RNA-Biologie der Pilzinfektionen“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.

Originalpublikation: Halder LD, Babych S, Palme DI, Mansouri-Ghahnavieh E, Ivanov L, Ashonibare V, Langenhorst D, Prusty B, Rambach G, Wich M, Trinks N, Blango MG, Kornitzer D, Terpitz U, Speth C, Jungnickel B, Beyersdorf N, Zipfel PF, Brakhage AA, Skerka C. Candida albicans induces cross-kingdom miRNA trafficking in human monocytes to promote fungal growth. mBio 2022.
https://www.doi.org/10.1128/mbio03563-21