Fighting fungal infections: development of a new diagnosis method and a novel antifungal treatment

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Main Author: Pereira, Joana Isabel Carvalho
Publication Date: 2020
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
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spelling Fighting fungal infections: development of a new diagnosis method and a novel antifungal treatmentCombater as infeções fúngicas: desenvolvimento de um novo método para diagnóstico e novo tratamento antifúngicoAspergillus spp.benzo[a]phenoxazinasCandida spp.diagnóstico Rhizopus spp.benzo[a]phenoxazinesCandida spp.PCRRhizopus spp.Ciências Naturais::Ciências BiológicasPrograma Doutoral em Biologia Molecular e Ambiental (Especialidade em Biologia Celular e Saúde)A incidência das infeções fúngicas invasivas (IFI) tem aumentado significativamente devido ao desenvolvimento de intervenções médicas cada vez mais agressivas, aumentando o número de indivíduos imunocomprometidos. Candida spp. e Aspergillus spp. são os organismos mais frequentemente presentes, contudo, nos últimos anos a incidência de Rhizopus spp. tem aumentado. A eficácia do tratamento das IFI depende da suscetibilidade ao agente antifúngico utilizado e varia com a espécie. Assim, a correta identificação a nível da espécie é fundamental para a seleção de uma estratégia antifúngica. Por outro lado, torna-se também urgente aumentar o leque de alternativas terapêuticas disponíveis. Nesta tese foram desenvolvidas diferentes abordagens com um objetivo comum: melhorar o combate às infeções fúngicas. Na primeira parte da tese foi desenvolvida uma estratégia de multiplex PCR para identificar espécies fúngicas. Foram desenhados dois painéis, o Painel de Candida para identificar C. albicans, C. parapsilosis, C. glabrata, C. krusei e C. tropicalis e o Painel de Fungos Filamentosos para identificar A. fumigatus, A. flavus, A. terreus, A. niger e R. arrhizus. Esta metodologia foi eficaz na identificação das dez espécies fúngicas, em isolados e amostras clínicas. Apresenta um limite de deteção entre 10 a 1 pg de DNA e é capaz de detetar infeções mistas. Nas amostras clínicas de locais estéreis, a metodologia apresentou uma especificidade de 100% e sensibilidade de 89%. Os derivados de benzo[a]phenoxazina têm demonstrado boas propriedades antiproliferativas em leveduras. Assim, e face à necessidade de encontrar novos agentes antifúngicos, foi avaliada a atividade antifúngica destes derivados, quer livres quer encapsulados em lipossomas de DODAB:MO. O derivado C34 demonstrou excelente atividade antifúngica contra as espécies de Candida e Aspergillus testadas, tanto na forma livre como encapsulado. Formulações não toxicas combinadas com fluconazole aumentaram a sua atividade em estirpes fluconazole-resistentes. Este composto também demonstrou aumentar significativamente a morte de leveduras induzida por macrófagos. Estes resultados demonstram que o C34 pode ser considerado numa estratégia antifúngica, melhorando a atividade dos macrófagos na defesa contra infeções fúngicas.The incidence of invasive fungal infections (IFI) has increased significantly due to the development of more aggressive medical and therapeutic techniques, which intensify the number of immunocompromised individuals. Candida and Aspergillus species are the most common etiological agents, however, the incidence of Rhizopus spp. has increased in recent years. The susceptibility to antifungal drugs differs according to the species thus, the rapid and correct identification at the species level is crucial for an effective antifungal strategy. Additionally, resistance is often found making it urgent to increase the number of therapeutic options for the treatment of these infections. In this thesis different approaches were used with a common goal: the combat of fungal infections. In the first part of the thesis a simple and easy to interpret PCR multiplex strategy was developed for the identification of the most common fungal species involved in IFI. Two panels were designed, the Candida Panel to identify C. albicans, C. parapsilosis, C. glabrata, C. krusei and C. tropicalis and the Filamentous Fungi Panel to identify A. fumigatus, A. flavus, A. terreus, A. niger and R. arrhizus. The methodology developed is suitable for the identification of the ten most important fungal species involved in IFI, in isolates and clinical samples. It has a limit of detection between 10 to 1 pg of DNA and is able to detect mixed infections. In clinical samples from sterile places the method presented 100% specificity and 89% sensitivity. Benzo[a]phenoxazine derivatives, have been shown to present good antiproliferative properties against yeast. Thus, aiming to identify new antifungals, we evaluated the antifungal activity of different benzo(a]phenoxazine derivatives, both free and encapsulated in DODAB:MO liposomes. Benzo[a]phenoxazine derivative C34 presented high activity against all pathogenic Candida and Aspergillus species tested in both free and encapsulated form. Non-cytotoxic formulations combined with fluconazole improved the fluconazole antifungal activity against fluconazole-resistant strains. Moreover, C34 decreased significantly yeast killing induced by macrophages. These results demonstrate that C34 could be included in an antifungal strategy to improve fluconazole activity and improve the activity of macrophages to combat fungal infections.Fundação para a Ciência e Tecnologia pelo financiamento através da bolsa PhD: SFRH/BD/113384/2015.Sampaio, PaulaSousa, Maria JoãoUniversidade do MinhoPereira, Joana Isabel Carvalho2020-12-092020-12-09T00:00:00Zdoctoral thesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/77085por101545630info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2024-05-11T06:11:32Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/77085Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T15:44:16.903322Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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