秦楠:微生物組學的產業前景

一、十年磨一劍

十年測序技術演化出時代新機遇

隨著人類基因組計劃在2003年的順利完成，基因組測序技術取得了長足的發展。2005年，454公司（後被Roche收購）推出了第一個基於焦磷酸測序原理的高通量基因組測序系統；2006年，Solexa公司（後被Illumina收購）也推出了自己的NGS系統。NGS技術發展的十餘年來，多種測序原理的產品不斷在市場上出現，測序讀長不斷加長、通量不斷提升、時間不斷縮短、測序成本不斷下降，大量物種基因組序列被破譯。

人體內存在著數以萬億計的微生物，遠高於人體細胞的數目，這些微生物對人體健康不可或缺。宏基因組技術是研究未知微生物的利器，得益於NGS技術的發展及研究的不斷深入，測序成本不斷降低，大量微生物組學研究廣泛開展，科學家發現一系列人類疾病，如糖尿病、肥胖、類風溼、結腸癌、心腦血管疾病及一些精神類疾病等都與人體微生物相關。而在這些研究中，又以腸道微生物的研究最為火熱。.

而當談到拯救生命的潛力和市場機遇時，腸道菌群無疑是一個「金礦」。人體內的微生物可分泌一些化學物質影響食物的消化，同時還可以影響藥效。曾經專注於基因組市場的生物科技公司正陸續開始關注微生物組的重要意義：開發新的微生物診斷、治療方法，以及利用「益生菌」產品來預防有害的微生物失衡。現在市場已經取得很大進展，一些非處方益生菌已經上市。FDA已經開始重新審查定向的預防產品，包括治療口腔疾病的保護性菌群。同時，醫療診斷公司也開始關注從艱難梭菌胃腸炎、炎性腸病和腸易激症候群到痤瘡以及糖尿病和癌症等一系列疾病。對於癌症，關注的中心是如何利用微生物與癌症細胞對營養物質的競爭作用「餓死」細胞，或者是通過細菌激發機體自身的免疫系統從而殺死細胞。

二、一覽眾山小

眺望國際微生物組創新態勢

在以微生物組為對象進行科學研究和產品開發的公司中，大體可分為3類：生物治療、微生物組檢測和糞菌移植。其中從事生物治療的公司有Serestherapeutics 、Second genome 、Vedantabiosciences等。這些公司都是通過對人體微生物組進行研究，然後開發針對人體微生物的治療藥物，進而改善人體健康狀況。這些公司所關注的疾病類型有所不同，Seres therapeutics公司關注的是傳染性、代謝及炎症等疾病；Secondgenome公司主要關注的是傳染性、免疫性和代謝類的一些疾病； Microbiome therapeutics公司關注的是糖尿病和肥胖；Vedanta biosciences公司關注的是自身免疫性疾病和炎症。

在生物治療領域，另一款值得期待的產品是Microbiometherapeutics（2009年成立於美國科羅拉多）公司開發的針對糖尿病病人胃腸道菌群平衡失調的膳食補充劑NM504。NM504是一種含有可溶及不可溶益生元纖維、抗氧化劑、生理調節劑三種食品配料的粉劑，用於擴大腸胃道微生物多樣性、轉移腸胃道微生物種群來改善腸胃道健康，達到飽腹感及健康的血糖水平，維持體內自身的免疫反應。

在微生物組檢測領域，相關公司的研究及產品主要是對客戶人體微生物組進行檢測，幫助客戶對自身菌群具有更好的了解。主要的公司有uBiome、Arivale以及致力於微生物科學與教育的The American Microbiome Institute等。其中2013年成立於美國加利福尼亞的ubiome公司已經開發出一系列微生態檢測產品。

「糞菌移植」（Fecal microbiota transplantation，FMT），其定義是，將健康人糞便中的功能菌群，移植到患者胃腸道內，重建新的腸道菌群，實現腸道及腸道外疾病的治療。人糞便移植或者糞菌移植至少有1700年的歷史，在公元300年至400年間，東晉時期，葛洪《肘後備急方》（也稱《肘後方》）就有記載用人糞清治療食物中毒、腹瀉、發熱並瀕臨死亡的患者。2013年1月，《新英格蘭醫學期刊》同期的兩篇文章對FMT治療效果進行了系統研究；5月，FDA提出聲明，將糞菌移植納入醫藥管理，要求醫生採用這個方法前必須提出新藥研究使用申請，加強了糞菌移植的管理。

國際上，進行菌群移植相關研究與服務的公司主要是一些非盈利性服務機構，如OpenBiome，另外一些公司還有一些公司如MaaT Pharma、Rebiotix 等也致力於通過腸道菌群移植達到治療疾病的目的。

三、會當凌絕頂

國內創新創業與時俱進

目前，人體微生物組相關研究正如火如荼進行。今年5月份，美國白宮開展了國家微生物組計劃，聯邦政府出資1.2億美元、其他投資者和科研機構出資4億美元，以圖促進微生物組學研究的發展及經濟效益。新的微生物組生物公司正以驚人的速度增加投資，一些大的製藥公司也花費大量資產聘請新的研究人員，建設新的微生物研究機構。克利夫蘭醫學將「利用微生物組預防、診斷和治療疾病」列為2017年10大醫療科技創新之首。專家預測，2017年，微生物組學是醫療行業最有前途的前沿研究和應用。

圖：2016年 亞洲冷泉港微生物主題會議 Dusko S. Ehrlich教授（左)接受秦楠（右）採訪

（ Dusko S. Ehrlich是法國農業科學研究院微生物遺傳研究所主任，歐盟人類腸道宏基因組學項目MetaHIT負責人

2016年7月銳翌生物參與發起微生物組創新創業者協會，主要聯合微生物組研究相關的單位、行業及資本的力量，為搭建本領域的公共服務及信息交流平臺，促進國內外交流和發展，推動微生物組學在精準醫療、臨床轉化研發等領域的應用做出卓越貢獻！協會成立後，參與組織了一系列微生物組研究領域國際、國內會議，包括微生物組為主題冷泉港亞洲會議及第六屆國際人體微生物組（IHMC）會議，吸納了眾多「產、學、研、用、管」方面人才的加盟，對微生物組學熱門研究、進展進行分享和討論。

圖：銳翌生物參與發起微生物組創新創業者協會

2016年12月由中國科學院微生物所牽頭組織，召開「以中國微生物組研究計劃」為主題的香山會議，旨在推動我國生命科學的發展特別是與國家的人口健康、生態文明建設、經濟發展密切相關的微生物學科的發展，促進生物技術創新，凝練微生物組學中關鍵和核心的科學問題。

圖：香山會議《中國微生物組研究計劃》合影，來自微信公眾號「中國微生物組」

為了推動「中國微生物組研究計劃」的儘快啟動，為了助力「健康中國、綠色發展」的發展目標的實現，協會將於2017年6月在北京舉辦第二屆人體微生物組創新未來者大會——微生物組學在臨床醫學中的探索，旨在推動國內微生物組學研究及產業轉化再上一個臺階！