Выявление селективного метаболита антибиотического действия, происходящего из вагинального микробиома, с помощью фармакологического анализа микробиома

Вагинальный микробиом играет критическую роль в поддержании иммунного и эпителиального гомеостаза в женских половых путях. Бактериальный вагиноз (БВ) неблагоприятно влияет на здоровье женщин, вызывая утрату полезных видов, избыточный рост анаэробных таксонов, изменения pH влагалища, разрушение защитных муцинов и эпителиального барьера, а также активацию иммунной системы. Лечение гелевыми антибиотиками (метронидазолом или клиндамицином) устраняет БВ у 85% пациентов, однако в 50% случаев возникают рецидивы, что указывает на необходимость стратегий преодоления антибиотикорезистентности и достижения более устойчивого ответа. Здесь мы разработали системно-биологический подход, названный анализом фармакологии микробиома, для характеристики антибиотического потенциала вагинальных микробов, их метаболитов и функций посредством вычислительного объединения мультиомных данных когорт человека и транскриптомных профилей после лекарственного воздействия. Мы сосредоточились на клиндамицине и метронидазоле как на кандидатных препаратах и провели скрининг 780 кандидатов мимикрии «микробиом — лекарство», чтобы выявить кандидатные таксоны и метаболиты с антибиотическим потенциалом. Экспериментально показано, что метаболит Lactobacillus crispatus — гидроксиизокапроат (HICA) — избирательно уничтожает Gardnerella vaginalis, а также усиливает целостность эпителиального барьера в системе «влагалище-на-чипе» человека. Наша работа впервые демонстрирует использование анализа фармакологии микробиома для поиска новых селективных метаболитов с антибактериальным действием против БВ и открывает возможности для полного картирования фармакологического потенциала вагинального микробиома.