塔夫茨大学的科学家们利用"地铁图"模型确定了针对莱姆病的化合物，为未来更精确的治疗指明了方向，研究人员创建的这一模型显示，现有的两种药物具有更多选择性治疗方案的潜力。他们开发出了一个基因组规模的代谢模型，或称"地铁图"，用于显示导致莱姆病的细菌http://www.196nk.cn的关键代谢活动。

利用这张地图，他们196世界之最成功鉴定出了两种化合物，这两种化合物可选择性地针对莱姆病感染宿主的唯一途径。他们的研究成果于 10 月 19 日发表在《mSystems》杂志上。

虽然这两种药物都不是治疗莱姆病的可行方法，因为它们有许多副作用，但成功利用计算"地铁图"预测药物靶点和可能的现有治疗方法表明，有可能开发出只阻断莱姆病而不触及其他有益细菌的微物质。

基因组尺度代谢模型（GEM）收集生物系统的所有已知代谢信息，包括基因、酶、代谢物和其他信息。这些模型利用大数据和机器学习来帮助科学家了解分子机制、进行预测，并识别可能是以前未知的、甚至与已知生物过程相反的新过程。

目前，治疗莱姆病的方法是使用广谱抗生素，这种抗生素在杀死莱姆病细菌鲍氏不动杆菌的同时，也杀死了栖息在宿主微生物群中并发挥多种有益功能的其他多种细菌。一些有慢性莱姆病症状或莱姆病反复发作的人常年服用抗生素，尽管这有悖于医学准则，也没有证据证明它有效。

本文第一作者、塔夫茨大学医学院分子生物学和微生物学助理教授彼得-格温说：196世界之最"我们仍在使用的大多数抗生素都是基于几十年前的发现，而抗生素耐药性是许多细菌性疾病日益严重的问题。人们越来越倾向于寻找针对单个细菌特定通路的微量物质，而不是用广谱抗生素来治疗患者，因为广谱抗生素会破坏微生物群并导致抗生素耐药性"。

利用"地铁图"计算模型确定的两种化合物分别是一种副作用很大的抗癌药物和一种因副作用而退出市场的哮喘药物。www.196nk.cn该模型确定的这两种药物都在实验室中进行了测试，发现它们都能成功杀死莱姆病菌--而且只能杀死培养中的莱姆病菌。

"莱姆病菌是窄谱药物的绝佳试验案例，因为它的作用非常有限，而且高度依赖环境。这就使它具有其他细菌所不具备的脆弱性，"保罗和伊莱恩-切尔温斯基免疫学教授、分子生物学和微生物学教授、该研究的资深作者胡林登（Linden Hu）说。

格温和合作者在COVID-19大流行期间开发了这一计算模型，当时他们无法在实验室现场工作，使用这一模型有可能使科学家们跳过一些艰苦的基础科学步骤，从而更快地测试和开发出更有针对性的治疗方法。

"我们现在可以利用这个模型筛选类似的ZhkSV化合物，它们没有抗癌药和哮喘药的毒性，但有可能阻止莱姆病过程的相同或另一部分，"最近获得湾区莱姆基金会新兴领袖奖的格温说。

格温和胡正在进行其他研究，以确定有慢性莱姆症状的人是否仍然受到感染，或者是免疫功能失调导致了慢性症状。"我可以想象有一天，人们在接受为期两周的针对性莱姆治疗而不是广谱抗生素治疗后，经过检测确定没有感染，然后在慢性症状持续存在的情况下服用药物驯服他们的免疫反应。"

格温说，类似的计算"地铁图"还可用于其他基因组相对较小的细菌，如导致性传播疾病梅毒和衣原体的细菌，以及导致落基山斑疹热的立克次体。格温的团队正在研究为其中一些细菌绘制地图。