Ítem
Acceso Abierto
Comparative transcriptomics of naturally susceptible and resistant Trypanosoma cruzi strains in response to Benznidazole
Título de la revista
Autores
Ospina, Carlos
Caceres, Tatiana
Gutierrez, Stivenn
Patiño, Luz Helena
Saenz-Perez, Luis David
Moreno Medina, Karen
Villar, Juan Carlos
Ramírez, Juan David
Fecha
2025-05-19
Directores
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Resumen
La enfermedad de Chagas, causada por el protozoo Trypanosoma cruzi, continúa representando un importante problema de salud pública debido a las limitadas opciones terapéuticas disponibles, principalmente Benznidazol y Nifurtimox, las cuales presentan efectos adversos y eficacia variable. La aparición de cepas resistentes a Benznidazol, sumada al conocimiento incompleto de los mecanismos moleculares que subyacen a dicha resistencia, dificulta el desarrollo de tratamientos más eficaces. En este estudio se realizó un análisis transcriptómico comparativo de dos cepas TcI de T. cruzi: MG, naturalmente susceptible, y DA, naturalmente resistente a Benznidazol. Los parásitos fueron cultivados en medio LIT y la susceptibilidad al fármaco se evaluó mediante la determinación de la IC₅₀ utilizando el ensayo MTT. Posteriormente, se llevó a cabo secuenciación de ARN (RNA-seq) y análisis de expresión génica diferencial, enriquecimiento funcional mediante Gene Ontology y mapeo de rutas metabólicas. Los resultados confirmaron una marcada diferencia en la susceptibilidad al Benznidazol entre ambas cepas y revelaron perfiles transcriptómicos divergentes. La cepa resistente mostró enriquecimiento de procesos relacionados con transporte electrónico y detoxificación, mientras que la cepa susceptible presentó mayor expresión de genes asociados a reparación del ADN y metabolismo energético. Asimismo, se identificaron diferencias significativas en rutas metabólicas clave y genes candidatos potencialmente implicados en la resistencia, lo que sugiere que la resistencia al Benznidazol en T. cruzi es un fenómeno multifactorial y dependiente de la cepa. Estos hallazgos amplían la comprensión de la resistencia intrínseca al Benznidazol y señalan nuevas rutas metabólicas y de regulación redox como posibles blancos terapéuticos.
Abstract
Chagas disease (CD), caused by the protozoan Trypanosoma cruzi, remains a major public health challenge due to limited treatment options, Benznidazole and Nifurtimox; which are associated with adverse effects and variable efficacy. The emergence of drug-resistant in T. cruzi strains, along with limited knowledge of the molecular mechanisms underlying resistance, hampers the development of more effective therapies. To explore these mechanisms, we performed a comparative transcriptomic analysis of two T. cruzi TcI strains: MG (naturally susceptible) and DA (naturally resistant) to Benznidazole. Parasites were cultured in LIT medium, and IC50 values were determined using the MTT assay. RNA was extracted and sequenced (RNA-seq), with reads aligned to a reference genome. Differential gene expressions were analyzed with DESeq2, functional enrichment through Gene Ontology (GO), and metabolic pathways were mapped via KAAS. The IC50 for Benznidazole in DA (28.92 μ g/mL; 111.13 μ M) was substantially higher than in MG (0.88 μ g/mL; 3.39 μ M), confirming differential sus ceptibility. DA showed 408 upregulated and 1515 downregulated genes, while MG had 153 upregulated and 866 downregulated (Log 2 FoldChange ≥ 2 or ≤ 2). GO analysis indicated divergent biological processes between strains: DA exhibited enrichment in electron transport and detoxification, while MG was enriched in DNA repair and energy metabolism. Metabolic mapping revealed significant differences in the pentose phosphate pathway, glycolysis/gluconeogenesis, and the tricarboxylic acid (TCA) cycle. Key genes potentially involved in resistance like prostaglandin F2 α synthase, trypanothione synthase, thioredoxin, and prostaglandin F synthase were identified as candidate therapeutic targets. These findings suggest that Benznidazole resistance in T. cruzi in volves multifactorial, strain-specific responses at the transcriptomic and metabolic levels. By analyzing naturally resistant and susceptible TcI strains of T. cruzi under identical experimental conditions, this study reveals strain- specific transcriptomic adaptations that have not been previously characterized in naturally resistant and sus ceptible populations. These findings expand our current understanding of intrinsic Benznidazole resistance in T. cruzi, moving beyond purely experimental models. Specifically, they highlight novel metabolic and redox pathways that could serve as therapeutic targets effective against diverse T. cruzi strains and Discrete Typing Units (DTUs).
Palabras clave
Enfermedad de Chagas , Trypanosoma cruzi , Benznidazol , Resistencia a fármacos , Transcriptómica , RNA-seq , Expresión génica diferencial , Metabolismo energético , Detoxificación , Rutas metabólicas , Blancos terapéuticos
Keywords
Chagas disease , Benznidazole , Drug resistance , Transcriptomics , RNA-seq , Trypanosoma cruzi , Gene expression profiling
