圭尔夫大学的研究人员开发了一种更快的方法来识别对抗危险真菌病原体的潜在药物靶点，使研究人员能够同时研究数百甚至数千个基因，而不是一次只能研究一个基因。
这项新系统由分子与细胞生物学系Rebecca Shapiro博士实验室开发，在抗真菌药物耐药性感染日益成为全球健康问题的当下，该系统有望将实验室发现转化为临床应用的时间缩短数年。
这项研究由博士后研究员Lauren Wensing博士和Philippe Després博士领导，发表在《自然·微生物学》杂志上，主要关注白色念珠菌(Candida albicans)，这是导致危及生命的侵入性真菌感染的主要原因。
Wensing表示："人们开始意识到真菌病原体有多危险。我们只有那么多可以用来杀死真菌而不会伤害人类的药物，目前对四类主要抗真菌药物中的三类已经出现了广泛的耐药性。"
寻找真菌弱点
Shapiro实验室使用基因编辑技术研究真菌基因组，以识别可能最终成为新型抗真菌药物靶点的脆弱环节。
与传统的CRISPR基因编辑不同（后者会切割或删除DNA），该团队采用了一种称为CRISPR干扰(CRISPR interference)或CRISPRi的过程，该过程会降低或抑制基因的活性。
这种新系统使研究人员能够研究对真菌生存至关重要的基因。通过传统CRISPR方法直接删除这些基因会杀死细胞，使得研究较小干扰的影响成为不可能。
由于人类和真菌在进化上非常相似，Shapiro的团队专注于130个没有相近人类对应物的真菌基因，以减少对人类造成损害的潜在可能。然后，他们在数百种真菌菌株中一次部分抑制一个基因。他们将这些经过基因改造的真菌菌株（每种菌株都携带不同基因的抑制）汇集起来，并在各种环境条件下进行测试。
实验室确定真菌基因脆弱性
通过测序与每种菌株相关的遗传"条形码"，研究人员能够确定当基因活性略微降低时，哪些菌株在生长或存活方面最为困难。这些"敏感"基因是最有希望的药物靶点，因为它们可能对药物产生强烈反应。
该团队确定了16个有前景的抗真菌靶点，这些靶点在多种真菌菌株（包括耐药患者分离株）和各种环境条件下对抑制都保持敏感。其中一些基因已经被充分表征，而另一些则从未被研究过。
虽然CRISPRi已在细菌和人类细胞中广泛使用，但研究真菌基因组的工具却相对滞后，部分原因是操作真菌细胞存在生理挑战。过去的真菌基因抑制研究速度缓慢，一次只能研究一种菌株，而构建大规模真菌筛选库通常需要数年时间。CRISPRi可以将这一时间线缩短至数周。
这项研究建立在Wensing和Shapiro早期工作的基础上，他们于2019年首次将CRISPRi应用于真菌病原体。这项新研究将这一概念验证扩展为一个可扩展的筛选平台，能够同时分析数百甚至数千个真菌基因。Shapiro实验室正在进行的工作正在分析白色念珠菌基因组中约6,000个基因。
白色念珠菌：日益严重的公共卫生威胁
2022年，世界卫生组织认识到真菌病原体日益增长的威胁，发布了真菌优先病原体清单，其中包含了念珠菌属。这一举措提高了人们对这一问题的认识，并为真菌病原体和抗真菌耐药性研究提供了资金。
Shapiro表示："许多真菌感染是近几十年来的新问题，因为医学的进步让我们能够让脆弱人群存活更长时间。它们往往会在免疫系统受损的人群中引起非常棘手的感染，例如因接受移植而服用免疫抑制药物的人、接受化疗的患者或患有HIV/AIDS的人。"
气候变化也可能在真菌日益增加的危险中发挥作用，一些研究人员担心环境真菌正在适应更高的温度，并且越来越能够在人体温度下存活。
另一种真菌病原体耳念珠菌(Candida auris)于2009年首次在患者身上发现，此后已在全球范围内传播，在医院和长期护理机构中引起疫情，同时对多种抗真菌药物表现出耐药性。
现在，CRISPRi平台已经在白色念珠菌中得到大规模验证，Shapiro的实验室开始在其他真菌病原体上测试该系统，包括隐球菌属(Cryptococcus genus)的物种。
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