Großer Fortschritt beim Kampf gegen gefährliche Pilzinfektionen

Pilzinfektionen sind weltweit auf dem Vormarsch. Laut einer Studie der Manchester Fungal Infection Group infizierten sich im Jahr 2022 rund 6,5 Millionen Menschen mit krankheitserregenden Pilzen, rund 3,8 Millionen starben an den Folgen – fast doppelt so viele wie 2012.

Beispiel: der gefährliche Schimmelpilz Aspergillus fumigatus. Selbst unter medikamentöser Behandlung liegt die Sterblichkeit bei einer invasiven Infektion bei bis zu 85 Prozent. Da resistente Pilzstämme zunehmen, wird die Behandlung immer schwieriger und neue Therapien sind dringend nötig. Ein Team der Universitätsmedizin Würzburg stellt jetzt im Journal Nanoscale eine vielversprechende neue Strategie vor.

RNA und Medikamente in Nanopartikel verpackt

Um den Schimmelpilz Aspergillus fumigatus anzugreifen, kombinierten die Forschenden einen RNA-Ansatz mit einer optimierten Verabreichungstechnologie aus der Nanomedizin.

Kleine RNA-Moleküle wie die small interfering RNA (siRNA) sind dazu in der Lage, gezielt bestimmte Gene auszuschalten. Das Würzburger Forschungsteam verpackte solche RNAs zusammen mit dem Anti-Pilzmittel Amphotericin B in winzige Fettpartikel. Damit gelang es, lebenswichtige Gene des Pilzes auszuschalten und sein Wachstum zu hemmen – ein bahnbrechender Schritt hin zu neuen Therapien gegen krankheitserregende Pilze.

„Während siRNA-Therapien bereits gegen genetische Erkrankungen eingesetzt werden, ist unsere Arbeit die erste erfolgreiche Anwendung dieser Technologie gegen einen humanpathogenen Pilz in Infektionsmodellen“, erklärt Dr. Yidong Yu. Die Erstautorin der Studie forscht am Zentrum für Experimentelle Molekulare Medizin und an der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des Universitätsklinikums Würzburg (UKW).

Technologischer Durchbruch in der Pilzbekämpfung

Eine der größten Herausforderungen war es, die siRNA so zu verpacken, dass sie die dicke Zellwand des Pilzes durchdringt. „Der Trick bestand darin, anionische Liposomen mit geringen Mengen des Antipilzmittels Amphotericin B zu kombinieren“, berichtet Ko-Erstautorin Theresa Vogel.

Anionische Liposomen sind winzige Fettbläschen mit einer negativen Ladung. Amphotericin ist ein bewährtes Medikament gegen Pilzinfektionen, das die Zellwände des Pilzes durchlässiger macht, so dass die siRNA besser in die Pilzzellen eindringen kann. Dort hemmt sie gezielt drei wichtige Gene, die für das Wachstum des Pilzes notwendig sind.

Dieses Konzept entwickelten die Wissenschaftlerinnen in enger Zusammenarbeit mit Dr. Krystyna Albrecht und Professor Jürgen Groll vom Institut für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilheilkunde am UKW. Das Team testete verschiedene Nanopartikel-Strategien, bis der Durchbruch gelang.

Neuer Weg: Insektenlarven statt Mäuse

Ein weiterer innovativer Aspekt der Studie: Das Forschungsteam setzte auf Insektenlarven statt auf Mäuse als Infektionsmodell, um Tierversuche an Säugetieren zu reduzieren. „Diese Arbeit zeigt, wie interdisziplinäre Zusammenarbeit innovative Lösungsansätze in der Nanomedizin ermöglicht“, betont Ko-Seniorautorin Krystyna Albrecht.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Methode das Pilzwachstum stark reduziert, und belegen erstmals die Wirksamkeit von siRNA als Mittel gegen Pilzinfektionen beim Menschen“, fasst Seniorautor Professor Andreas Beilhack von der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des UKW zusammen. „Die Studie ist von besonderer Bedeutung, da Infektionen mit Aspergillus fumigatus weltweit zunehmen und Resistenzen gegen gängige Antimykotika immer häufiger auftreten. Die siRNA-Strategie könnte auch gegen andere gefährliche Pilzerreger eingesetzt werden.“

Förderer

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Forschungskonsortien „FungiNet“ (SFB/TRR 124) und „Biofabrikation“ (SFB/TRR 255) gefördert.

Publikation

Yu Y, Vogel T, Hirsch S, Groll J, Albrecht K, Beilhack A. Enhanced antifungal activity of siRNA-loaded anionic liposomes against the human pathogenic fungus Aspergillus fumigatus. Nanoscale. 24. März 2025; 17(12): 7002-7007. DOI: 10.1039/d4nr03225j. PMID: 39508295