Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Fungal pathogens of animals
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants
Bányai, Krisztián
Starting date
2018-09-01
Closing date
2021-03-31
Funding (in million HUF)
12.001
FTE (full time equivalent)
2.07
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Kutatásunk célja, hogy az opportunista gombák (elsősorban Candida fajok) által okozott állati és humán fertőzések epidemiológiai sajátságainak, valamint a kórokozók biológiájának és patogenézisének molekuláris hátterét feltérképezve bővítsük jelenlegi ismereteinket. A háziállatokban előforduló candidiasis epidemiológiájáról kevés adat áll rendelkezésre a nemzetközi irodalomban, emellett a gombák esetében a genomi epidemiológia módszerét tudomásunk szerint nem alkalmazzák az állatgyógyászatban. Projektünkben új generációs szekvenálással kapott eredményekkel növelnénk a nyilvánosan elérhető teljes genomszekvenciák számát, melyek elősegítik a kórokozók genetikai jellemzőinek alaposabb megismerését, tekintve, hogy számos fehérje kódoló gén funkciója és szabályozása máig nem tisztázott. A teljes genomok összehasonlító elemzésével a virulencia-asszociált faktorokat és azok módosulását, illetve változatosságát a különböző izolátumok között, a kolonizáció folyamatát, az antifungális szerekkel szembeni rezisztencia mechanizmusok genetikai hátterét, valamint terjedését vizsgálnánk. Kutatásunk lehetőséget teremt a gombás megbetegedések elleni védekezés, valamint megelőzés hatékonyabb és gazdaságosabb folyamatának kidolgozására.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Az eukarióta genom komplexitása miatt a teljes genom meghatározásával alaposabban vizsgálhatjuk a megbetegítő képesség és az antimikotikumokkal szembeni rezisztencia kialakulásának, valamint a fertőzések terjedésének genetikai hátterét. Kutatásunk keretében az alábbi kérdésekre keresünk választ: Hogyan alakulnak ki és terjednek a virulenciáért felelős gének? Mi a genetikai háttere a fajok/izolátumok között tapasztalható virulenciabeli különbségeknek? Milyen rezisztencia mechanizmusokat hordoznak a vizsgált izolátumok és ezek hogyan terjednek? Vannak-e különbségek az állati és a humán eredetű kórokozók genomösszetételében, és ha igen, ezek megnyilvánulnak-e a patogenézis során? Teljes genomszekvenciák elemzésével azonosíthatók-e új, terápiás szempontból jelentős támadási pontok az egyes fajok genomjában? Az említett genetikai sajátságok milyen mértékben segítik az epidemiológiai és evolúciós folyamatok hatékonyabb feltérképezését?
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Kutatásunk során új generációs szekvenálás segítségével határozzuk meg a kiválasztott kórokozók teljes genomját. Az állati forrásból eredő opportunista gombafertőzések epidemiológiájáról rendelkezésre álló adatok korlátozottak, illetve Magyarországon ilyen jellegű felmérés nem történt. A genomi epidemiológia módszerével nemcsak a Candida fajok által okozott infekciók előfordulását vizsgálhatjuk, hanem a kórokozók átvitelének folyamatát, evolúciós hátterüket, virulencia faktorok azonosítását és változását, az antifungális rezisztencia kifejlődését és hordozását is megismerhetjük, valamint új kemoterápiás célpontokat is felfedezhetünk. Az opportunista kórokozók részletes komparatív genomikai analízise számos genetikai jellegzetességet tárt fel, azonban a Candida genuson belül a fajok/izolátumok átfogó összehasonlító vizsgálata mindeddig nem készült el. Ezen felül nagy mennyiségű, új genomszekvencia meghatározásával bővítenénk a nyilvános adatbázist, mely a kutatók számára alapot nyújt a gombás megbetegedések járványtanának, evolúciójának és patogenézisének jobb megértéséhez, így lehetővé válik a megfelelő megelőzési stratégia kidolgozása.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Az opportunista patogén gombák állati és humán megbetegedéseket egyaránt okozhatnak. A fertőzések kezelését nehezíti, hogy az antibiotikumokkal ellentétben a gombaellenes szerek száma csekély köszönhetően a gombák eukarióta mivoltának. Az állattenyésztést tekintve jelentős gazdasági károkat eredményezhetnek, főleg felső emésztőrendszeri fertőzések által, ezen felül a normál mikrobiális flóra tagjaként könnyen terjedhetnek állatról emberre és fordítva is. Tervezett vizsgálatainkban gazdasági háziállatokból és emberekből származó Candida fajok genetikai sajátosságait vizsgálnánk teljes genomok meghatározása révén. A genomok összehasonlító elemzésével fény derülhet a kórokozó képesség megváltozására, valamint az izolátumok közötti különbségekre, a gombaellenes szerekkel szembeni rezisztencia mechanizmusok kialakulásának és terjedésének molekuláris hátterére. Potenciális terápiás célpontok azonosíthatók, emellett molekuláris járványtani jellegzetességek és evolúciós mechanizmusok is feltárhatók, melyek elengedhetetlenek a megfelelő betegség megelőzési stratégiák kidolgozásához.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The aim of our study is to extend the current scientific knowledge about the epidemiologic features of animal and human infectious diseases caused by opportunistic fungal pathogens (principally Candida species) as well as the molecular basis of the pathogens’ biology and the route of pathogenesis. The epidemiological data on candidiasis in domesticated animals are scant, moreover due to our knowledge the method of genomic epidemiology has not been utilized in the field of veterinary medicine before. With next-generation sequencing the project would be intent on increasing the amount of new complete genome sequences publicly available that promote the better understanding of the genetic characteristics of pathogen species as the function of several protein coding genes remains to be elucidated. The comparative analyses of whole genomes would reveal genetic background of virulence-associated genes and gene alterations, the molecular diversity of isolates, the route of colonisation, the antifungal resistance and transmission mechanisms. Our investigations could offer potential to develop more effective and economic strategies in order to control and prevent fungal diseases.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. Through genome complexity, the genetic background of virulence, the identification and development of antifungal resistance and the spread of the diseases could be extensively investigated by whole genomes. During our research we would like to answer the following questions: How do virulence genes evolve and spread? What is the genetic background of the differences in virulence genes among species/isolates? What kind of resistance mechanisms could be identified and how do they spread among strains? Are there any differences between the genome constitutions of animal and human pathogens, and if any, are these differences expressed during pathogenesis? Can new chemotherapeutic targets be identified in the genomes by analysing whole genome sequences? How do the genetic characteristics support the better understanding of epidemiologic and evolutionary processes?
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. In the course of our investigations we will determine the whole genome sequences of the selected pathogens by next-generation sequencing. The epidemiologic data on opportunistic fungal diseases in animals are limited and data from Hungary are lacking. The method of genomic epidemiology could provide deeper insight into the incidence of Candida infections, transmission of pathogens and the evolutionary background; the identification and alteration of virulence factors, the development and occurrence of antifungal resistance in isolates and potential chemotherapeutic targets could be examined as well. The comparative genomic analyses of opportunistic fungal pathogens has revealed several important genetic characteristics, however extensive comparative study of species/isolates within the Candida genus has not been performed yet. We will determine significant amount of new complete genome sequences and deposit in public databases, which may serve as good basis for understanding the epidemiology, evolution and pathogenesis of species supporting the establishment of adequate prevention strategies.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The opportunistic fungal pathogen species can cause diseases in both animals and humans. These species possesses eukaryotic genome, thus the treatment of infections caused by fungi is difficult considering the few number of antifungal drugs. In veterinary viewpoint fungal infections may result in significant economic losses especially by upper gastrointestinal tract infections, moreover as the members of normal microbial flora they can be transmitted easily from animals to humans and vice versa. In the proposed project we will investigate the genetic composition of Candida species originated from domesticated animal and human sources. The molecular background of altered virulence, differences in virulence factors among isolates, the development and spread of resistance against antifungal agents could be explored by comparative genome analyses. Potential new target regions for antifungals can be identified; in addition epidemiologic features and evolutionary mechanisms can be revealed as well which are crucial for effective disease prevention.
