Abstract The in vitro efficacy of caspofungin against FKS wild type and mutant Candida auris isolates was determined in the presence of posaconazole. Drug–drug interactions were assessed utilizing the fractional inhibitory concentration indices (FICIs), the Bliss independence model and a LIVE/DEAD viability assay. Median planktonic minimum inhibitory concentrations (pMICs) of C. auris isolates were between 0.5 and >2 mg/L for caspofungin and between 0.125 and >0.25mg/L for posaconazole. Median pMICs for caspofungin and posaconazole in combination showed a 4- to 256-fold decrease compared to caspofungin and a 2- to 512-fold decrease compared to posaconazole alone. The median sessile minimum inhibitory concentrations (sMICs) of isolates ranged from 32 to >32 mg/L and from 0.06 to >2 mg/L for caspofungin and posaconazole, respectively. Median sMICs for caspofungin and posaconazole in combination showed an 8- to 128-fold decrease compared to caspofungin and a 4- to 512-fold decrease compared to posaconazole alone. Caspofungin and posaconazole showed a synergistic interaction, especially against sessile cells (FICI from 0.033–0.375 and 0.091–0.5, and Bliss cumulative synergy volumes were 6.96 and 32.39 for echinocandin-susceptible and -resistant isolates, respectively). In line with the checkerboard-based findings, synergistic interactions were confirmed by a fluorescent microscopic LIVE/DEAD viability assay. The caspofungin-exposed (4 mg/L) C. auris biofilms exhibited increased cell death in the presence of posaconazole (0.03 mg/L) compared to untreated, caspofungin-exposed and posaconazole-treated sessile cells. The disrupted biofilm structure and increase in cell death was observed for both echinocandin-susceptible and echinocandin-resistant isolates. Despite the favourable effect of caspofungin in the presence of posaconazole, further in vivo studies are needed to confirm the clinical therapeutic potential of this combination when treating C. auris . Contribution to the field Candida auris is an emerging fungal pathogen, presumably related to global warming, which is associated with nosocomial infections and is considered a serious health threat worldwide. The treatment of C. auris infections is challenging due to the high level of drug resistance against the traditional antifungal agents. Given the low frequency of resistance to echinocandins, they are recommended as first-line therapy for the management of C. auris infections; however, treatment is complicated by the development of resistance in patients receiving long-term echinocandin treatment. In addition, the biofilm forming ability of this species further complicates the echinocandin-based therapeutic strategies. Combination-based approaches using existing drugs are viable alternatives to overcome the difficult-to-treat C. auris-related infections, including biofilm associated cases. In this study, we examined the in vitro efficacy of caspofungin and posaconazole against FKS wild-type and mutant C. auris planktonic cells and biofilms using classic checkerboard-based investigations and fluorescent imaging. Based on our results, the efficacy of caspofungin and posaconazole is unquestionable, having been confirmed against biofilms, especially in the case of FKS mutants at clinically achievable and safe drug concentrations. This study suggests that the administration of caspofungin with posaconazole may help to expand potential treatment strategies.

Abstract The in vitro and in vivo efficacy of caspofungin was determined in combination with isavuconazole against Candida auris . Drug–drug interactions were assessed utilising the fractional inhibitory concentration indices (FICIs), the Bliss independence model and an immunocompromised mouse model. Median planktonic minimum inhibitory concentrations (pMICs) of 23 C. auris isolates were between 0.5 and 2 mg/L and between 0.015 and 4 mg/L for caspofungin and isavuconazole, respectively. Median pMICs for caspofungin and isavuconazole in combination showed 2–128-fold and 2–256-fold decreases, respectively. Caspofungin and isavuconazole showed synergism in 14 out of 23 planktonic isolates (FICI range 0.03–0.5; Bliss cumulative synergy volume range 0–4.83). Median sessile MICs (sMIC) of 14 biofilm-forming isolates were between 32 and >32 mg/L and between 0.5 and >2 mg/L for caspofungin and isavuconazole, respectively. Median sMICs for caspofungin and isavuconazole in combination showed 0–128-fold and 0-512-fold decreases, respectively. Caspofungin and isavuconazole showed synergistic interaction in 12 out of 14 sessile isolates (FICI range 0.023–0.5; Bliss cumulative synergy volume range 0.13–234.32). In line with the in vitro findings, synergistic interactions were confirmed by in vivo experiments. The fungal kidney burden decreases were more than 3 log volumes in mice treated with combination of 1 mg/kg caspofungin and 20 mg/kg isavuconazole daily; this difference was statistically significant compared with control mice (p<0.001). Despite the favourable effect of isavuconazole in combination with caspofungin, further studies are needed to confirm the therapeutic advantage of this combination when treating an infection caused by C. auris .

Abstract Candida auris is frequently associated with biofilm-related invasive infections. The resistant profile of these biofilms necessitates innovative therapeutic options, where quorum sensing may be a potential target. Farnesol and tyrosol are two fungal quorum-sensing molecules with antifungal effects at supraphysiological concentrations. To date there has been no high-throughput comparative molecular analysis regarding the background of farnesol– or tyrosol-related effects against C. auris biofilms. Here, we performed genome-wide transcript profiling with C. auris biofilms following 75 μM farnesol or 15 mM tyrosol exposure using transcriptome sequencing (RNA-Seq). The analysis highlighted that the number of up-regulated genes (a minimum 1.5-fold increase) was 686 and 138 for tyrosol and farnesol, respectively, while 662 and 199 genes were down-regulated (a minimum 1.5-fold decrease) for tyrosol and farnesol, respectively. The overlap between tyrosol– and farnesol-responsive genes was considerable (101 and 116 overlapping up-regulated and down-regulated genes, respectively). Genes involved in biofilm events, glycolysis, ergosterol biosynthesis, fatty acid oxidation, iron metabolism, and autophagy were primarily affected in treated cells. Farnesol caused an 89.9%, 73.8%, and 32.6% reduction in the calcium, magnesium, and iron content, respectively, whereas tyrosol resulted an 82.6%, 76.6%, and 81.2% decrease in the calcium, magnesium, and iron content compared to the control, respectively. Moreover, the complexation of farnesol, but not tyrosol, with ergosterol is impeded in the presence of exogenous ergosterol, resulting in a minimum inhibitory concentration increase in the quorum-sensing molecules. This study revealed several farnesol– and tyrosol-specific responses, which will contribute to the development of alternative therapies against C. auris biofilms. Importance Candida auris is a multidrug-resistant fungal pathogen, which is frequently associated with biofilm related infections. Candida -derived quorum-sensing molecules (farnesol and tyrosol) play a pivotal role in the regulation of fungal morphogenesis and biofilm development. Furthermore, they may have remarkable anti-biofilm effects, especially at supraphysiological concentrations. Innovative therapeutic approaches interfering with quorum-sensing may be a promising future strategy against C. auris biofilms; however, limited data are currently available concerning farnesol-induced and tyrosol-related molecular effects in C. auris . Here, we detected several genes involved in biofilm events, glycolysis, ergosterol biosynthesis, fatty acid oxidation, iron metabolism, and autophagy, which were primarily influenced following farnesol or tyrosol exposure. Moreover, calcium, magnesium, and iron homeostasis were also significantly affected. These results reveal molecular events that provide definitive explanations for the observed anti-biofilm effect; furthermore, they support the development of novel therapeutic approaches against C. auris biofilms.

For a safe and sustainable environment, effective microbes as biocontrol agents are in high demand. We have isolated a new Bacillus velezensis strain DTU001, investigated its antifungal spectrum, sequenced its genome, and uncovered the production of lipopeptides in HPLC-HRMS analysis. To test the antifungal efficacy, extracts of B. velezensis DTU001 was tested against a range of twenty human or plant pathogenic fungi. We demonstrate that inhibitory potential of B. velezensis DTU001 against selected fungi is superior in comparison to single lipopeptide, either iturin or fengycin. The isolate showed analogous biofilm formation to other closely related Bacilli . To further support the biocontrol properties of the isolate, coculture with Candida albicans demonstrated that B. velezensis DTU001 exhibited excellent antiproliferation effect against C. albicans . In summary, the described isolate is a potential antifungal agent with a broad antifungal spectrum that might assist our aims to avoid hazardous pathogenic fungi and provide alternative to toxicity caused by chemicals.

Abstract Given the risk of Candida albicans overgrowth in the gut, novel complementary therapies should be developed to reduce fungal dominancy. This study highlights the antifungal characteristics of a Bacillus subtilis -derived secondary metabolite, surfactin with high potential against C. albicans . Surfactin inhibited the growth of C. albicans following a 1-hour exposure, in addition to reduced adhesion and morphogenesis. Specifically, surfactin did not affect the level of reactive oxygen species but increased the level of reduced glutathione. Surprisingly, ethanol production enhanced following 2 hours of surfactin exposure. Surfactin treatment caused a significant reduction in intracellular iron, manganese and zinc content compared to control cells, whereas the level of copper was not affected. Alongside these physiological properties, surfactin also enhanced fluconazole efficacy. To gain detailed insights into the surfactin-related effects on C. albicans , genome-wide gene transcription analysis was performed. Surfactin treatment resulted in 1390 differentially expressed genes according to total transcriptome sequencing (RNA-Seq). Of these, 773 and 617 genes with at least a 1.5-fold increase or decrease in transcription, respectively, were selected for detailed investigation. Several genes involved in morphogenesis or related to metabolism (e.g., glycolysis, fermentation, fatty acid biosynthesis) were down-regulated. Moreover, surfactin decreased the expression of ERG1 , ERG3 , ERG9 , ERG10 and ERG11 involved in ergosterol synthesis, whereas genes associated with ribosome biogenesis and iron metabolism and drug transport-related genes were up-regulated. Our data demonstrate that surfactin significantly influences the physiology and gene transcription of C. albicans , and could contribute to the development of a novel innovative complementary therapy. Importance Although gut colonization by Candida albicans can be considered normal, it may be associated with intestinal diseases. Furthermore, Candida dominance in the gut may pose a potent risk for systemic candidiasis, especially for immunocompromised individuals. In recent years, interest has been growing for the use of Bacillus subtilis as a safe and effective probiotic for human healthcare. Surfactin is a B. subtilis -derived lipopeptide with potential antifungal activity; however, the mechanism underlying this remains unknown. In this study, surfactin negatively affected the adherence, morphogenesis and metabolism of C. albicans and increased ethanol production. These were associated with a reduction in intracellular iron, manganese and zinc while the copper content was not affected. Alongside these physiological modulations, surfactin also had a potent synergistic effect on fluconazole. Our results provide a definitive explanation for the surfactin-related antifungal effect of B. subtilis ; furthermore, these data provide a good basis for future probiotic development.

Abstract The antifungal resistance threat posed by Candida auris necessitates bold and innovative therapeutic options. Farnesol, a quorum-sensing molecule with a potential antifungal and/or adjuvant effect; it may be a promising candidate in alternative treatment regimens. To gain further insights into the farnesol-related effect on C. auris , genome-wide gene expression analysis was performed using RNA-Seq. Farnesol exposure resulted in 1,766 differentially expressed genes. Of these, 447 and 304 genes with at least 1.5-fold increase or decrease in expression, respectively, were selected for further investigation. Genes involved in morphogenesis, biofilm events (maturation and dispersion), gluconeogenesis, iron metabolism, and regulation of RNA biosynthesis showed down-regulation, whereas those related to antioxidative defense, transmembrane transport, glyoxylate cycle, fatty acid β-oxidation, and peroxisome processes were up-regulated. In addition, farnesol treatment increased the expression of certain efflux pump genes, including MDR1 , CDR1 , and CDR2 . Growth, measured by change in CFU number, was significantly inhibited within 2 hours of the addition of farnesol (5.8×10 7 ±1.1×10 7 and 1.1×10 7 ±0.3×10 7 CFU/ml for untreated control and farnesol-exposed cells, respectively) ( p <0.001). In addition, farnesol treatment caused a significant reduction in intracellular iron (152.2±21.1 vs. 116.0±10.0 mg/kg), manganese (67.9±5.1 vs. 18.6±1.8 mg/kg), and zinc (787.8±22.2 vs. 245.8±34.4 mg/kg) ( p <0.05–0.001) compared to untreated control cells, whereas the level of cooper was significantly increased (274.6±15.7 vs. 828.8±106.4 mg/kg) ( p <0.001). Our data demonstrate that farnesol significantly influences the growth, intracellular metal ion contents, and gene expression related to fatty acid metabolism, which could open new directions in developing alternative therapies against C. auris . Importance Candida auris is a dangerous fungal pathogen that causes outbreaks in health care facilities, with infections associated with high mortality rate. As conventional antifungal drugs have limited effects against the majority of clinical isolates, new and innovative therapies are urgently needed. Farnesol is a key regulator molecule of fungal morphogenesis, inducing phenotypic adaptations and influencing biofilm formation as well as virulence. Alongside these physiological modulations, it has a potent antifungal effect alone or in combination with traditional antifungals, especially at supraphysiological concentrations. However, our knowledge about the mechanisms underlying this antifungal effect against C. auris is limited. This study has demonstrated that farnesol enhances the oxidative stress and reduces the fungal survival strategies. Furthermore, it inhibits manganese, zinc transport, and iron metabolism as well as increases fungal intracellular copper content. In addition, metabolism was modulated towards β-oxidation. These results provide definitive explanations for the observed antifungal effects.