Name: Autor im Rampenlicht: Photodynamische Therapie als neuartiger Ansatz zur Induktion zierlicher Kolonien in arzneimittelresistenten Candida für die Antimykotika-Forschung
Uploaded: 2024-03-29T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Photodynamic Therapy as a Novel Approach to Induce Petite Colonies in Drug-Resistant Candida for Antifungal Research at JoVE.com

Diese Arbeit wurde vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie, Taiwan [MOST 110-2314-B-006-086-MY3], der National Cheng Kung University [K111-B094], [K111-B095], dem National Cheng Kung University Hospital, Taiwan [NCKUH-11204031], [NCKUMCS2022057] finanziert.

1. Kultivierung von C. glabrata
HINWEIS: Für die Versuche wird ein multiresistentes C. glabrata (C2-1000907) verwendet, das gegen die meisten Antimykotika, einschließlich Fluconazol, resistent ist. Die Versuchsbedingungen müssen möglicherweise an den spezifischen Stamm angepasst werden, da es Unterschiede zwischen verschiedenen Stämmen geben kann. In allen Experimenten wurde Candida in logaritärer Phase verwendet, das bei 25 °C gezüchtet wurde (um eine ...

Analyse der Bildung kleiner Kolonien und der Arzneimittelresistenz bei Candida glabrata

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S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodynamic+therapy+to+control+microbial+biofilms.">Photodynamic therapy to control microbial biofilms.</a> Photodiagnosis Photodyn Ther. 33, 102090 (2021).</li><li>Hung, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+photodynamic+therapy+against+fungal+keratitis.">Recent advances in photodynamic therapy against fungal keratitis.</a> Pharmaceutics. 13 (12), 2011 (2021).</li></ol>

Diese Studie enthüllt PDT als die erste berichtete Methode zur Induktion der Bildung kleiner Kolonien in Candida und übertrifft damit die etablierten Wirkungen von Ethidiumbromid und Fluconazol. Diese neuartige Beobachtung erfordert weitere Untersuchungen, um ihre Auswirkungen sowohl auf die Pilzausrottung durch Verringerung der Virulenz als auch auf das Auftreten von Resistenzmechanismen zu entschlüsseln.
Die RB-vermittelte PDT hemmt effektiv das Wachstum von C. glabrata, was auf ...

Pilzinfektionen, insbesondere solche, die durch Candida albicans und zunehmend arzneimittelresistente Candida glabrata verursacht werden, stellen eine ernsthafte globale Bedrohung dar1. Diese Infektionen können tödlich sein, insbesondere für Krankenhauspatienten und Patienten mit geschwächtem Immunsystem. Die zunehmende Resistenz gegen Antimykotika bedroht die Kontrolle der invasiven Candidiasis, einer schweren Pilzinfektion mit hoher Mortalität, insbesondere durch Candida albicans2. Resistente Stämme behindern eine wirksame Behandlung, was sowohl die Komplexität als auch die Sterblichkeitsraten erhöhen kann. In Alameda County, Kalifornien, USA, ist C. glabrata die am weitesten verbreitete invasive Art3. Diese Verschiebung in der Prävalenz und Verbreitung von Candida-Arten kann durch die lokalen Gesundheitspraktiken, die Patientendemografie, den Einsatz von Antimykotika und die Prävalenz von Risikofaktoren für Candida-Infektionen beeinflusst werden.
Zierliche Mutanten in Candida, denen funktionelle Mitochondrien fehlen, zeigen, wie diese Organelle die Arzneimittelreaktion, Virulenz und Stressresistenz beeinflusst 4,5. C. glabrata bildet diese Kolonien bereitwillig und gewinnt an Empfindlichkeit gegenüber Polyenen, verliert sie aber an Azole6. Die Empfindlichkeit von Azolen und die Atmungsfunktion sind eng miteinander verknüpft, wobei eine verminderte Atmung über den Verlust der mitochondrialen DNA zu einer Resistenz führt7. Kleine Kolonien von C. glabrata mit Azolresistenz wurden aus menschlichen Stuhlproben eines Empfängers eines Knochenmarktransplantats, der sich einer Fluconazol-Behandlung unterzog8, und aus Blutkulturflaschen von Patienten mit Blutbahninfektionenisoliert 9. Ihre potenziellen Auswirkungen auf Arzneimittelresistenz, Virulenz und Stressreaktion unterstreichen ihre klinische Bedeutung. Darüber hinaus machen sie ihre unterschiedlichen Eigenschaften zu wertvollen Werkzeugen für die Untersuchung grundlegender Fragen der Mitochondrienbiologie5. Mit der fortschreitenden Forschung an zierlichen Mutanten werden sich ihre Anwendungen sowohl in der klinischen als auch in der Grundlagenforschung wahrscheinlich erweitern.
Diese Studie entdeckte, dass die photodynamische Therapie (PDT) winzige Kolonien in C. glabrata induzieren kann, wodurch das Methodenspektrum über die traditionellen Techniken der Exposition von C. glabrata gegenüber Ethidiumbromid oder Fluconazol hinaus erweitert wird.

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	<tbody>
		<tr>
			<td>0.22 &#956;m filter</td>
			<td>Merck, Taipei, Taiwan</td>
			<td>Millex, SLGVR33RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL microfuge tube</td>
			<td>Neptune, San Diego, USA</td>
			<td>#3745</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20% Triphenyltetrazolium chloride (TTC)</td>
			<td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>T8877</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL polypropylene round bottom tube</td>
			<td>Corning, AZ, USA</td>
			<td>352059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 mL round-bottom tube with cell strainer cap</td>
			<td>Corning, AZ, USA</td>
			<td>Falcon, #352235</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96-well plate</td>
			<td>Alpha plus, Taoyuan Hsien, Taiwan</td>
			<td>#16196</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>BRS, Tainan, Taiwan</td>
			<td>AG012</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blank disk</td>
			<td>Advantec, Tokyo, Japan</td>
			<td>49005040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf, UK</td>
			<td>5415R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethidium bromide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich, MO, USA</td>
			<td>E1510</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluconazole, 2 mg/mL</td>
			<td>Pfizer, NY, USA</td>
			<td>BC18790248</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GraphPad Prism</td>
			<td>GraphPad Software</td>
			<td>Version 7.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Green light emitting diode (LED) strip</td>
			<td>Nanyi electronics Co.,Ltd, Tainan, Taiwan</td>
			<td>5050</td>
			<td>Excitation wave: 500~550 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Temperature. shake Incubators</td>
			<td>Yihder, Taipei, Taiwan</td>
			<td>LM-570D (R)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouth care cotton swabs</td>
			<td>Good Verita Enterprise, Taipei, Taiwan</td>
			<td>161357</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Muller Hinton II agar</td>
			<td>BD biosciences, California, USA</td>
			<td>211438</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimode microplate reader</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td>SpectraMax i3x</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OD600 spectrophotometer</td>
			<td>Biochrom, London, UK</td>
			<td>Ultrospec 10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rose Bengal</td>
			<td>Sigma-Aldrich, USA</td>
			<td>330000</td>
			<td>stock concentration 40 mg/mL = 4%, prepare in PBS, stored at 4 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterilized glass tube</td>
			<td>Sunmei, Tainan, Taiwan</td>
			<td>AK45048-16100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Extract Peptone Dextrose Medium</td>
			<td>HIMEDIA, India</td>
			<td>M1363</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

induction of petite colonies in candida glabrate via rose bengal-mediated photodynamic therapy

Mit einer Sterblichkeitsrate von 40 % bei Candidamie-Patienten stellen arzneimittelresistente Candida und ihre zierlichen Mutanten nach wie vor eine große Herausforderung für die Behandlung dar. Die antimikrobielle photodynamische Therapie (aPDT) zielt im Gegensatz zu Antibiotika/Antimykotika auf mehrere Pilzstrukturen ab und kann die Resistenz vereiteln. Traditionelle Methoden zur Induktion kleiner Völker beruhen auf Ethidiumbromid oder Fluconazol, die die Anfälligkeit von Medikamenten und Stressreaktionen beeinflussen können. In dieser Studie wurde die Anwendung von grünem Licht (Peak 520 nm) und Rose Bengal (RB) Photosensibilisator zur Bekämpfung eines arzneimittelresistenten Candida glabrata Isolats untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die aPDT-Behandlung das Zellwachstum signifikant hemmte (≥99,9 % Reduktion) und die Bildung kleiner Kolonien effektiv induzierte, was sich in einer reduzierten Größe und einem Verlust der mitochondrialen Redoxindikatorfärbung zeigte. Diese Studie liefert erste Hinweise darauf, dass aPDT in vitro kleine Kolonien in einem multiresistenten C. glabrata-Stamm induzieren kann, was einen potenziell transformativen Ansatz zur Bekämpfung resistenter Pilzinfektionen bietet.

Fungal infections, particularly those caused by Candida albicans and increasingly drug-resistant Candida glabrata, pose a serious global threat1. These infections can be deadly, especially for hospitalized patients and those with weakened immune systems. Rising antifungal resistance threatens the control of invasive candidiasis, a severe fungal infection with high mortality, especially from Candida albicans2. Resistant strains hinder effective treatment, potentially increasing both complexity and death rates. In Alameda County, California, USA, C. glabrata has become the most prevalent invasive species3. This shift in the prevalence and distribution of Candida species may be influenced by local healthcare practices, patient demographics, the utilization of antifungal agents, and the prevalence of risk factors for Candida infections.
Petite mutants in Candida, lacking functional mitochondria, reveal how this organelle affects drug response, virulence, and stress resistance4,5. C. glabrata readily forms these colonies, gaining sensitivity to polyenes while losing it to azoles6. Azole sensitivity and respiratory function are intricately linked, with diminished respiration leading to resistance via mitochondrial DNA loss7. Petite colonies of C. glabrata with azole resistance have been isolated from human stool samples from a bone marrow transplant recipient undergoing fluconazole treatment8 and from blood culture bottles of patients with bloodstream infections9. Their potential implications in drug resistance, virulence, and stress response highlight their clinical significance. Additionally, their distinct properties make them valuable tools for investigating fundamental questions in mitochondrial biology5. As research into petite mutants continues, their applications in both clinical and basic research are likely to expand.
This study discovered that photodynamic therapy (PDT) can induce petite colonies in C. glabrata, expanding the range of methods beyond the traditional techniques of exposing C. glabrata to ethidium bromide or fluconazole.

Autor im Rampenlicht: Photodynamische Therapie als neuartiger Ansatz zur Induktion zierlicher Kolonien in arzneimittelresistenten Candida für die Antimykotika-Forschung

Induktion von kleinen Kolonien in Candida-glabrat mittels bengalischer Rose-vermittelter photodynamischer Therapie

The research aims to use photodynamic therapy, also known as PDT, to fight against drug-resistant Candida infection. In this study, we are trying to answer how effectively PDT kills the fungi, and how the virulence of the fungi changes after the treatment. We found petite colonies from the after PDT.Present methods for inducing petite colonies rely on ethidium bromide or fluconazole, which may work through different pathways on drug resistance and the stress responses, compared to PDT. Recently, petite colonies of Candida have become a significant concern in the clinic because they may resist medication and increase mortality rates. Photodynamic therapy has become one of the antifungal treatments and our finding helps breach the gap between traditional methods used to study petite colonies.Our findings provide evidence that PDT can induce petite colonies in drug resistant Candida in-vitro, presenting a groundbreaking method to study petite colonies. We'll definitely delve deeper into this field. There are many questions to be answered.How and why do petite colonies form after PDT stress? Do different Candida species respond differently? I believe it's a never ending story to be explored.

Die Daten werden als Mittelwert mit ± Standardfehler dargestellt und stammen aus drei unabhängigen Experimenten mit mindestens dreifachen Werten in jeder Gruppe. Experimentelle Daten, einschließlich Koloniezahlen, OD600-Messungen und TTC-Färbeergebnisse, wurden grafisch dargestellt und mit Hilfe von Grafiken und statistischer Software statistisch analysiert (siehe Materialtabelle). Zur Analyse der Daten wurde eine unidirektionale ANOVA oder ein t-Test verwendet, und ein p-Wert...

Watch this Scientific Journal Video about Photodynamic Therapy as a Novel Approach to Induce Petite Colonies in Drug-Resistant Candida for Antifungal Research at JoVE.com

Die Bedeutung von kleinen Kolonien bei der Arzneimittelresistenz von Candida spp. ist noch nicht vollständig erforscht. Die antimikrobielle photodynamische Therapie (aPDT) bietet eine vielversprechende Strategie gegen arzneimittelresistente Pilzinfektionen. Diese Studie zeigt, dass die bengalisch vermittelte aPDT Candida glabrata effektiv deaktiviert und zierliche Kolonien induziert, was ein einzigartiges Verfahren darstellt.

Facing a 40% mortality rate in candidemia patients, drug-resistant Candida and their petite mutants remain a major treatment challenge. Antimicrobial ...

Die Forschung zielt darauf ab, die photodynamische Therapie, auch bekannt als PDT, zur Bekämpfung der arzneimittelresistenten Candida-Infektion einzusetzen. In dieser Studie versuchen wir zu beantworten, wie effektiv die PDT die Pilze abtötet und wie sich die Virulenz der Pilze nach der Behandlung verändert. Wir fanden zierliche Völker aus der Zeit nach der PDT.Gegenwärtige Methoden zur Induktion kleiner Kolonien beruhen auf Ethidiumbromid oder Fluconazol, die im Vergleich zur PDT möglicherweise über unterschiedliche Wege auf die Arzneimittelresistenz und die Stressreaktionen wirken. In letzter Zeit sind zierliche Candida-Kolonien zu einem großen Problem in der Klinik geworden, da sie Medikamenten widerstehen und die Sterblichkeitsrate erhöhen können. Die photodynamische Therapie hat sich zu einer der antimykotischen Behandlungen entwickelt, und unsere Erkenntnisse tragen dazu bei, die Lücke zwischen den traditionellen Methoden zur Untersuchung kleiner Bienenvölker zu schließen.Unsere Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass PDT kleine Kolonien bei arzneimittelresistenten Candida in-vitro induzieren kann, was eine bahnbrechende Methode zur Untersuchung kleiner Völker darstellt. Wir werden auf jeden Fall tiefer in dieses Feld eintauchen. Es gibt viele Fragen, die beantwortet werden müssen.Wie und warum bilden sich zierliche Völker nach PDT-Stress? Reagieren verschiedene Candida-Arten unterschiedlich? Ich glaube, es ist eine unendliche Geschichte, die es zu erforschen gilt.

induction-petite-colonies-candida-glabrate-via-rose-bengal-mediated

Research

JoVE Journal

Biology

Induction of Petite Colonies in Candida glabrate via Rose Bengal-Mediated Photodynamic Therapy

Facing a 40% mortality rate in candidemia patients, drug-resistant Candida and their petite mutants remain a major treatment challenge. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) targets multiple fungal structures, unlike antibiotics/antifungals, potentially thwarting resistance. Traditional methods for inducing petite colonies rely on ethidium bromide or fluconazole, which can influence drug susceptibility and stress responses. This study investigated the application of green light (peak 520 nm) and rose bengal (RB) photosensitizer to combat a drug-resistant Candida glabrata isolate. The findings revealed that aPDT treatment significantly inhibited cell growth (&#8805;99.9% reduction) and effectively induced petite colony formation, as evidenced by reduced size and loss of mitochondrial redox indicator staining. This study provides initial evidence that aPDT can induce petite colonies in a multidrug-resistant C. glabrata strain in vitro, offering a potentially transformative approach for combating resistant fungal infections.

The significance of petite colonies in Candida spp. drug resistance has not been fully explored. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) offers a promising strategy against drug-resistant fungal infections. This study demonstrates that rose bengal-mediated aPDT effectively deactivates Candida glabrata and induces petite colonies, presenting a unique procedure.