Projekt: Strategien des Wirtszellaustritts von Candida albicans und Candida glabrata aus Makrophagen
Candida albicans und C. glabrata sind die häufigsten pathogenen Hefen des Menschen und verursachen Infektionen mit hoher Morbidität und Mortalität. Obwohl beide Arten phylogenetisch nicht eng verwandt sind und unterschiedliche Infektionsstrategien verwenden, sind ihre Immunevasionsmechanismen ähnlich. Beide Pilze blockieren die Phagosomenreifung und ‑ansäuerung und überleben und wachsen so in Makrophagen. Dagegen ist der Wirtszellaustritt sehr unterschiedlich: C. albicans kann innerhalb von Stunden aus dem Phagosom entkommen und Makrophagen abtöten, während es bei C. glabrata erst nach einer Persistenzperiode zum Wirtszellaustritt und Wirtszelltod kommt. Darüber hinaus verursacht C. glabrata kaum Immunaktivierung, während C. albicans das Inflammasom aktiviert und Pyroptose auslöst.
Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Filamentierung von C. albicans eine wichtige Rolle während der Interaktion mit Makrophagen spielt: Hyphen zerstören das Phagosom und später die Wirtszelle und ermöglichen den Wirtszellaustritt. Die Auslöser der Hyphenbildung sind jedoch unklar und umstritten, ebenso die genauen Mechanismen der Wirtszellschädigung. Insbesondere die Wirkungsweise des hyphenassoziierten Toxins Candidalysin innerhalb von Makrophagen und dessen Beitrag zum Wirtszellaustritt bleibt unklar. Dagegen bildet C. glabrata in Makrophagen keine Hyphen, kann aber trotzdem die Wirtszelle in späteren Stadien abtöten und durch unbekannte Mechanismen entkommen. Darüber hinaus ist weitgehend unbekannt, wie beide Pilze Nährstoffe erhalten und welche Wirtsfaktoren das Pilzwachstum oder den Wirtszellaustritt verstärken oder inhibieren können.
In diesem Projekt werden wir deshalb (a) die Auslöser der Hyphenbildung von C. albicans innerhalb von Makrophagen untersuchen; (b) aufklären, wie C. albicans und C. glabrata innerhalb der Makrophagen Nährstoffe erhalten; (c) Pilzfaktoren, die zu Phagosomschädigung, Wirtzelltod und Wirtszellaustritt führen, identifizieren und charakterisieren; (d) erforschen, unter welchen Bedingungen Wirtszellen intrazelluläres Wachstum und Wirtszellaustritt von Pilzen begrenzen und blockieren können.
Dafür verwenden wir verschiedenste Methoden, die in unserem Labor etabliert sind: in vitro-Infektionsmodelle mit primären Makrophagen und Zelllinien, mikroskopische Verfahren, Transkriptions- und Einzelzellexpressionsstudien, sowie molekularbiologische Ansätze zur Herstellung von Candida-Mutanten und zur Analyse von Mutantenbanken. Phänotypische Analysen und zellbiologische Ansätze werden in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Partnern durchgeführt. Zusammen mit Partnern des SPP 2225 untersuchen wir Signalwege des programmierten Zelltods, die Rolle von Phospholipasen des Pilzes und die Lokalisation von Candidalysin in Makrophagen. Ergebnisse werden mit Erkenntnissen aus anderen Modellorganismen innerhalb des SPP 2225 verglichen, um konservierte und pilzspezifische Mechanismen des Wirtszellaustritts aus Makrophagen zu identifizieren.