Ítem
Acceso Abierto
Comparative Transcriptomics of Naturally Susceptible and Resistant Trypanosoma cruzi Strains in Response to Benznidazole
Título de la revista
Autores
Ospina Varon, Carlos Mario
Archivos
Fecha
2025-05-20
Directores
Ramírez González, Juan David
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
La enfermedad de Chagas (CD), causada por el protozoo Trypanosoma cruzi, sigue siendo un importante problema de salud pública debido a las limitadas opciones de tratamiento, como el benznidazol y el nifurtimox, que se asocian con efectos adversos y eficacia variable. La aparición de cepas de T. cruzi resistentes a fármacos, junto con el escaso conocimiento de los mecanismos moleculares subyacentes a la resistencia, dificulta el desarrollo de terapias más efectivas. Para explorar estos mecanismos, realizamos un análisis transcriptómico comparativo de dos cepas de T. cruzi TcI: MG (naturalmente susceptible) y DA (naturalmente resistente) al benznidazol. Los parásitos se cultivaron en medio LIT y se determinaron los valores de CE50 mediante el ensayo MTT. Se extrajo y secuenció el ARN (RNA-seq), con lecturas alineadas con un genoma de referencia. Se analizaron las expresiones génicas diferenciales con DESeq2, el enriquecimiento funcional mediante Gene Ontology (GO) y se mapearon las vías metabólicas mediante KAAS. La CE50 para Benznidazol en DA (28,92 µg/mL) fue sustancialmente mayor que en MG (0,8827 µg/mL), lo que confirma la susceptibilidad diferencial. DA mostró 408 genes sobreexpresados y 1515 inexpresados, mientras que MG presentó 153 sobreexpresados y 866 inexpresados (Log2FoldChange ≥ 2 o ≤ -2). El análisis de GO indicó procesos biológicos divergentes entre cepas: DA mostró un enriquecimiento en transporte de electrones y desintoxicación, mientras que MG mostró un enriquecimiento en reparación del ADN y metabolismo energético. El mapeo metabólico reveló diferencias significativas en la vía de las pentosas fosfato, la glucólisis/gluconeogénesis y el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). Se identificaron genes clave potencialmente involucrados en la resistencia, como la prostaglandina F2α sintasa, la tripanotiona sintasa, la tiorredoxina y la prostaglandina F sintasa, como posibles dianas terapéuticas. Estos hallazgos sugieren que la resistencia al benznidazol en T. cruzi implica respuestas multifactoriales específicas de la cepa a nivel transcriptómico y metabólico. Mediante el análisis de cepas naturalmente resistentes y susceptibles, este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre los mecanismos de resistencia a fármacos y subraya la necesidad de ampliar la investigación con cepas de T. cruzi genéticamente diversas y unidades de tipificación discretas (DTU) para fundamentar futuras estrategias terapéuticas.
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 EC50 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 EC50 for Benznidazole in DA (28.92 µg/mL) was substantially higher than in MG (0.8827 µg/mL), confirming differential susceptibility. DA showed 408 upregulated and 1,515 downregulated genes, while MG had 153 upregulated and 866 downregulated (Log2FoldChange ≥ 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 F2α synthase, trypanothione synthase, thioredoxin, and prostaglandin F synthase were identified as candidate therapeutic targets. These findings suggest that Benznidazole resistance in T. cruzi involves multifactorial, strain-specific responses at the transcriptomic and metabolic levels. By analyzing naturally resistant and susceptible strains, this study provides novel insights into mechanisms of drug resistance and underscores the need for expanded research across genetically diverse T. cruzi strains and discrete typing units (DTUs) to inform future therapeutic strategies.
Palabras clave
Enfermedad de Chagas , Benznidazol , Resistencia a fármacos , Transcriptómica , RNA-seq , Trypanosoma cruzi , Expresión génica diferencial
Keywords
Chagas disease , Benznidazole , Drug resistance , Transcriptomics , RNA-seq , Trypanosoma cruzi , Differential gene expression
