Aerially transmitted human fungal pathogens: What can we learn from metagenomics and comparative genomics?

In the last few decades, aerially transmitted human fungal pathogens have been increasingly recognized to impact the clinical course of chronic pulmonary diseases, such as asthma, cystic fibrosis or chronic obstructive pulmonary disease. Thanks to recent development of culture-free high-throughput sequencing methods, the metagenomic approaches are now appropriate to detect, identify and even quantify prokaryotic or eukaryotic microorganism communities inhabiting human respiratory tract and to access the complexity of even low-burden microbe communities that are likely to play a role in chronic pulmonary diseases. In this review, we explore how metagenomics and comparative genomics studies can alleviate fungal culture bottlenecks, improve our knowledge about fungal biology, lift the veil on cross-talks between host lung and fungal microbiota, and gain insights into the pathogenic impact of these aerially transmitted fungi that affect human beings. We reviewed metagenomic studies and comparative genomic analyses of carefully chosen microorganisms, and confirmed the usefulness of such approaches to better delineate biology and pathogenesis of aerially transmitted human fungal pathogens. Efforts to generate and efficiently analyze the enormous amount of data produced by such novel approaches have to be pursued, and will potentially provide the patients suffering from chronic pulmonary diseases with a better management.This manuscript is part of the series of works presented at the “V International Workshop: Molecular genetic approaches to the study of human pathogenic fungi” (Oaxaca, Mexico, 2012).

ResumenEn las últimas décadas se ha reconocido cada vez más la influencia de los hongos patógenos para el ser humano, y cuya transmisión es aérea, en el curso clínico de afecciones pulmonares crónicas, como el asma, la fibrosis quística o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica. Gracias al desarrollo reciente de métodos de secuenciación de alto rendimiento, que no requieren cultivo, en la actualidad los análisis metagenómicos permiten detectar, identificar e incluso cuantificar comunidades de microorganismos procariotas o eucariotas que habitan en las vías respiratorias del ser humano, y acceder a la complejidad de las comunidades microbianas cuya población es de baja densidad, que posiblemente desempeñan un papel en las enfermedades pulmonares crónicas. En la presente revisión examinamos cómo los estudios metagenómicos y genómicos comparativos pueden ayudar a superar los obstáculos de los cultivos de hongos, mejorar nuestros conocimientos sobre la biología fúngica, desvelar el diálogo cruzado (crosstalk) entre el pulmón del huésped y la microbiota fúngica asociada, y adquirir información sobre la influencia patogénica de estos hongos transmitidos por el aire que afectan al ser humano. Revisamos los estudios metagenómicos y los análisis genómicos comparativos de microorganismos cuidadosamente seleccionados, y confirmamos la utilidad de estas estrategias para definir mejor la biología y la patogenia de hongos de transmisión aérea que son patógenos para el ser humano. Los esfuerzos por generar y analizar eficientemente la ingente cantidad de datos obtenidos con estos nuevos métodos deberán continuar, y es posible que ofrezcan un mejor tratamiento de los pacientes portadores de enfermedades pulmonares crónicas.Este manuscrito forma parte de la serie de artículos presentados en el «V International Workshop: Molecular genetic approaches to the study of human pathogenic fungi» (Oaxaca, México, 2012).