在馬拉松高手粑粑裡淘益生菌？哈佛創業團隊出手

編者按：

運動員和普通人究竟有何差別？為什麼他們能擁有常人所無法擁有的運動表現？這些問題的答案與我們的腸道菌群有關嗎？隨著微生物組研究的興起，許多人開始嘗試解密運動與腸道菌群之間的關係。

越來越多的研究發現，運動員的腸道菌群與普通人存在差異，他們的多樣性更高，有益細菌的種類更多。那麼，是否運動員來源的微生物有可能可以改善普通人的運動表現呢？

今天，我們特別關注一家名為 FitBiomics 的微生物初創公司，該公司正在探究運動益生菌。希望本文能夠為相關的產業人士和諸位讀者帶來一些幫助。

① FitBiomics 公司

人們對腸道菌群與運動表現之間的聯繫，以及是否可以通過益生菌幹預腸道菌群以提高運動表現充滿了好奇與興趣。

最近，一篇發表於Journal of the International Society of Sports Nutrition雜誌的文章指出，許多關於運動與微生物組的研究是最近才完成的【1】。

該文章發現，從 2014 年，愛爾蘭的研究人員發表的一項關於橄欖球運動員的腸道菌群的研究開始，至今為止有 10 項研究調查了運動員的腸道菌群組成，其中有 7 項是在過去 2~3 年內發表的。

這些研究的受試者除了橄欖球運動員以外，還包括專業自行車運動員、長跑運動員、競走運動員和賽艇運動員。比如，2017 年 10 月，Lauren Petersen 在Microbiome雜誌上發表了一篇關於自行車運動員腸道菌群的研究【2】。

這些研究發現運動員的腸道菌群往往比普通人的多樣性更高，而且運動員會攜帶更多的有益微生物，然而要回答開頭的問題，這些研究只踏出了第一步。下一步是我們是否可以從這些運動員的微生物組中發現潛在的新型益生菌菌株以提高運動表現。

這正是一家名叫 FitBiomics 公司所在做的，該公司總部位於紐約。關於這家公司的故事要從一個叫做 Jonathan Scheiman 的科學家說起。

圖. Jonathan Scheimani 已經收集了 400 多份糞便樣本。

② 馬拉松選手的「法寶」

在哈佛大學 Wyss 研究所有一臺巨大的冰箱，如果你打開這一臺冰箱的門，就會發生科幻電影中的場景，滾滾白氣撲面而來。這臺零下 80 攝氏度的冰箱裡放著幾十個盒子，每個盒子上都布滿了白色的霜。

Scheiman 一隻手拿著盒子，另一隻手取出一個小小的瓶子，這些瓶子的底部有一小坨棕色的物質。

他說：「這個冰箱與眾不同，因為裡面充滿了裝著便便的盒子。」

這臺冰箱裡裝滿了來自運動員的糞便樣本，大部分來自馬拉松運動員，收集的過程非常簡單：參與者將帶取樣器浸入到一張「用過」的衛生紙，然後將這個小小的取樣器放入到採集試管中。

Scheiman 說：「這不是侵入性的，不需要花費什麼時間，而且自己私下完成就可以了。」而且，最最關鍵的是捐贈者不需要接觸自己的糞便。

通過這種方法，Scheiman 最終獲得了大約 400 個樣品。

基於這些樣品，去年 6 月，Scheiman 在Nature Medicine雜誌上發表了他的成果，並引起了不小的反響。

在這項研究中，Scheiman 基於生物信息學分析的結果，從馬拉松選手的糞便中挑選並分離出了一株非典型韋榮球菌（Veillonella atypica）。然後通過給小鼠的灌胃實驗發現，這株細菌可顯著增加小鼠力竭跑步時間。

對該細菌進一步的研究發現，該細菌能夠代謝長跑過程中產生的乳酸，不僅如此，這種細菌還可以將乳酸轉化為丙酸鹽，而丙酸鹽或可提高心律和最大耗氧量。

關於該研究《熱心腸日報》做過相關報導：

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Nature子刊：特定腸道菌將乳酸代謝為丙酸，或可增強運動能力

Nature Medicine——[36.13]

① 馬拉松選手長跑後，腸道菌群中韋榮球菌屬豐度上升，從選手糞便中分離出一株非典型韋榮球菌，給小鼠灌胃可顯著增加其力竭跑步時間；② 對優秀運動員隊列進行宏基因組學分析，發現運動後韋榮球菌屬將乳酸代謝為丙酸的甲基丙二醯輔酶A通路的基因豐度上升；③ 同位素標記表明，血清乳酸可跨越腸上皮屏障進入小鼠腸道；④ 結腸內灌注丙酸也可增長小鼠力竭跑步時間；⑤ 韋榮球菌通過將運動生成的乳酸代謝為丙酸，來增強運動性能。

Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism2019-06-24, doi: 10.1038/s41591-019-0485-4

【主編評語】腸道菌群與許多生理功能存在密切關聯，《Nature Medicine》上最新發表的一項有趣研究，發現運動員中腸道內的韋榮球菌與運動能力存在關聯，並進一步在小鼠中揭示出這類細菌或許是通過將運動生成的乳酸轉化為丙酸，來發揮增強運動性能的作用，這些發現是否會催生改善運動員表現的菌群幹預方法？讓我們拭目以待~（@mildbreeze）

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3 個月後， Scheiman 和這項研究的其他幾位科學家——George Church 和 Aleksandar Kostic 等人共同成立了這家名為 FitBiomics 的公司，並由 Scheiman 擔任該公司的執行長。

FitBiomics 公司旨在挖掘、開發來自精英運動員的有益微生物，以提高運動表現，並改善整體健康。在公司成立之前，哈佛大學技術發展辦公室（OTD）已與 FitBiomics 公司籤署了獨家授權協議。

Scheiman 說，我們利用第二代測序技術比較了優秀的馬拉松運動員和普通人的腸道菌群，同時檢測了馬拉松運動員賽前和賽後的腸道菌群組成變化，從而鑑定出了這株非典型韋榮球菌，我們相信這株細菌能夠成為一種新的益生菌。

他說：「FitBiomics 的最終目標是挖掘世界上最健康的人的生物學信息，然後將這些信息轉化為商業產品，以促進大眾的健康。」

人類微生物組的研究大多數都聚焦於微生物感染或一些極具挑戰性的疾病，比如2型糖尿病、炎症性腸病、早產等等。

Church 表示：「我們採取了另一種策略，我們尋找的是能夠增強生理機能的微生物。從長遠看，這將有助於建立強大的益生菌和營養策略，不僅可以改善人們的運動表現，還可以改善整體健康狀況、適應能力，甚至可以讓人們壽命變長。」

③ Beta測試正式開始

為了更好地了解運動員的獨特之處， FitBiomics 公司還在研究運動員來源的乳酸桿菌和雙歧桿菌，以尋找可以支持消化、代謝和免疫健康的特殊菌株。

Scheiman 談論道：「我堅信精英運動員是最佳生理機能和最佳健康狀況的代名詞，會幫助我們了解什麼是真正的最佳生理機能和最佳健康狀況。」

目前，該公司已經分離出了數十種運動員來源的微生物，並在對其中幾種微生物進行後續開發，用於運動營養以外的用途。

上個月，Scheiman 接受NutraIngredients-USA雜誌的採訪時表示，他們正在對相關的運動微生物產品進行 Beta 測試，可能會在 2021 年年初發布最終的產品。

根據官網的介紹，此次進行的 Beta 測試的產品並非我們所期待的非典型韋榮球菌，而是乳酸菌和雙歧桿菌。而且，官網表示此次的 Beta 測試可能僅僅只是產品改進和迭代過程中的第一個測試。

參與本次 Beta 測試的測試者將會獲得 14 天份量的益生菌補充劑膠囊，這種膠囊中含有來自運動員的乳酸菌和雙歧桿菌菌株。

測試者被要求填寫相關問卷以反饋他們的體驗，包括耐力、肌肉酸痛、消化、心理等情況，該問卷調查將進行 3 次：

（1）起始時以進行基線評估；

（2）第 7 天進行反饋；

（3）第 14 天進行最終反饋。

另外，為了保證測試的有效性與安全性，FitBiomics 公司會要求參與者先進行一些信息填寫。如果參與者符合以下任意一條，則將被取消參加此次 Beta 測試的資格：

（1）正在服用的處方藥或存在的某些醫學狀況會影響或限制服用益生菌補充劑的效果；

（2）正在進行會影響免疫系統的治療；

（3）懷孕。

遺憾的是，由於該公司只能在美國境內快遞其產品，所以如果是其他國家和地區的人也無法參與此次 Beta 測試。

此外，由於該公司所提供的並非藥物，而是普通的益生菌補充劑，所以並不需要進行嚴格的雙盲安慰劑對照的隨機臨床試驗。

④ 運動益生菌靠譜嗎？

據估計，到 2025 年，益生菌行業的市場規模將達到 750 億美元，然而當前市場上益生菌產品所使用的菌種其實並不像人們所想的那麼豐富。

因此，許多從事微生物研究的工作者都認為他們的研究將會大力推動這一行業的發展，因為他們會發現新的益生菌菌株。

我們的腸道中存在數百萬種微生物，而被利用的卻寥寥無幾或者說尚未出現。Scheiman 和其他人相信腸道菌群的力量，認為人體微生物組的潛力正在等待著被挖掘。

曾獲得五次奧運會金牌的遊泳選手 Nathan Adrian 和在 2016 年里約奧運會上獲得 400 米自由式銀牌的遊泳選手 Lia Neal 等世界級運動選手都對 Scheiman 的工作感到無比興奮。

Neal 說：「這不僅會對科學產生巨大影響，而且將會對體育界產生前所未有的影響。」

而且，至少目前，反興奮劑官員不會將改善微生物組視為作弊，也尚不存在「糞便興奮劑」。

「當你操縱人體系統時，判斷是否為作弊的關鍵在於理解。你究竟是在讓運動員擁有一個更加健康的狀態，還是在人為地提高成績。」美國反興奮劑機構的首席科學官 Matthew Fedoruk 說。

此外，即便益生菌補充劑屬於興奮劑的範疇，也很難在比賽中進行檢測。因為美國反興奮劑機構等組織難以建立運動員的腸道菌群基線。

Fedoruk 說，美國反興奮劑機構將會關注這一領域，但是目前還沒有考慮限制益生菌的使用。

但是，關於運動益生菌，也有一些微生物領域的研究者保持懷疑的態度，認為目前還為時過早，這些研究還不能給出任何明確的結果。

加州大學聖地牙哥分校的微生物學家 Rob Knight 說：「目前，有很多有趣的初步數據。但是，在真的將『運動益生菌』用於幹預微生物組之前，我們還需要做很多的科學工作。」

Knight 表示：「你可以移植麥可·喬丹的糞便樣本，但是你不知道你會獲得麥可·喬丹的什麼特徵，也許你獲得的是禿頭。」

此外，正如前所述，FitBiomics 公司所研發的不是藥物，只是一款監管門檻較低的益生菌補充劑，所以無需嚴格、謹慎的臨床試驗。所以該公司進行的 Beta 測試，即便結果良好，也很難說究竟是益生菌產品的效果，還是人們的心理安慰作用。

不過，也許正如 Scheiman 所說：「我們還有很長的路要走，我們正在學習，這一切才剛剛開始。」

參考資料：

1.Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2020, Vol. 17, Article No: 24

2.Petersen L M, Bautista E J, Nguyen H, et al. Community characteristics of the gut microbiomes of competitive cyclists[J]. Microbiome, 2017, 5(1): 98.

3.https://www.espn.com/espn/story/_/id/28277782/these-researchers-think-poop-unlock-athletic-supremacy-right

4.https://wyss.harvard.edu/news/harvards-athlete-based-next-generation-probiotics-technology-licensed-to-fitbiomics/

5.https://www.nutraingredients-usa.com/Article/2020/06/17/FitBiomics-CEO-First-athlete-derived-probiotics-to-hit-the-market-within-a-year-if-not-sooner

作者｜617