Гонорея, являющаяся второй по распространенности инфекцией, передающейся половым путем, представляет собой серьезную проблему здравоохранения. Каждый год в США фиксируется более 600,000 случаев, и если инфекцию не лечить, она может привести к серьезным осложнениям, включая бесплодие и повышенный риск передачи ВИЧ. Основная сложность в борьбе с гонореей заключается в способности возбудителя, Neisseria gonorrhoeae, быстро развивать устойчивость к антибиотикам.
Недавно были одобрены два новых антибиотика — золифлодацин и гепотидацин, которые стали первыми новыми классами антибиотиков за последние тридцать лет. Однако, как показывает практика, при широком использовании этих препаратов возбудитель, скорее всего, также быстро выработает к ним устойчивость.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Translational Medicine, команда ученых из Гарвардского университета и MIT под руководством Джеймса Коллинза разработала стратегию, позволяющую выявлять новые химические соединения, которые могут быть использованы в качестве антибиотиков с высокой селективностью к N. gonorrhoeae. Исследователи предположили, что новые химические структуры с антимикробной активностью могут значительно снизить вероятность развития устойчивости, так как они могут воздействовать на редкие клеточные пути возбудителя.
Команда протестировала 38,650 маломолекулярных соединений на их способность ингибировать рост N. gonorrhoeae и использовала полученные данные для обучения предсказательной модели глубокого обучения. После успешной валидации модели они провели виртуальный скрининг более 6 миллионов соединений, что дало 213 кандидатов для дальнейшего изучения.
В результате были выделены два соединения с многообещающей селективностью и высокой активностью против многорезистентных штаммов N. gonorrhoeae. Одно из них, названное A1, связывается и ингибирует критически важный фермент, необходимый для построения клеточной стенки возбудителя.
Следующим шагом стало исследование активности этих соединений в физиологической среде, где часто происходит инфекция. В сотрудничестве с командой, разработавшей микрофлюидную модель человеческой влагалища, ученые продемонстрировали, что их соединение A1 значительно снижает титры патогена.
Хотя результаты обнадеживают, требуется дальнейшая оптимизация и валидация, чтобы A1 мог стать клинически значимым антимикробным препаратом для лечения гонореи. Тем не менее, разработанная команда глубокого обучения открывает новые горизонты для поиска неожиданных химических соединений в области антибиотикотерапии.