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秦楠:微生物组学的产业前景

来源:贝壳社 作者: 2017-1-12
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摘要: 2005年,454公司(后被Roche收购)推出了第一个基于焦磷酸测序原理的高通量基因组测序系统。2006年,Solexa公司(后被Illumina收购)也推出了自己的NGS系统。人体内存在着数以万亿计的微生物,远高于人体细胞的数目,这些微生物对人体健康不可或缺。宏基因组技术是研究未知微生物的利器,得益于NGS技术的发展及研究的不断......


一、十年磨一剑

十年测序技术演化出时代新机遇

随着人类基因组计划在2003年的顺利完成,基因组测序技术取得了长足的发展。2005年,454公司(后被Roche收购)推出了第一个基于焦磷酸测序原理的高通量基因组测序系统;2006年,Solexa公司(后被Illumina收购)也推出了自己的NGS系统。NGS技术发展的十余年来,多种测序原理的产品不断在市场上出现,测序读长不断加长、通量不断提升、时间不断缩短、测序成本不断下降,大量物种基因组序列被破译。

人体内存在着数以万亿计的微生物,远高于人体细胞的数目,这些微生物对人体健康不可或缺。宏基因组技术是研究未知微生物的利器,得益于NGS技术的发展及研究的不断深入,测序成本不断降低,大量微生物组学研究广泛开展,科学家发现一系列人类疾病,如糖尿病、肥胖、类风湿、结肠癌、心脑血管疾病及一些精神类疾病等都与人体微生物相关。而在这些研究中,又以肠道微生物的研究最为火热。.

而当谈到拯救生命的潜力和市场机遇时,肠道菌群无疑是一个“金矿”。人体内的微生物可分泌一些化学物质影响食物的消化,同时还可以影响药效。曾经专注于基因组市场的生物科技公司正陆续开始关注微生物组的重要意义:开发新的微生物诊断、治疗方法,以及利用“益生菌”产品来预防有害的微生物失衡。现在市场已经取得很大进展,一些非处方益生菌已经上市。FDA已经开始重新审查定向的预防产品,包括治疗口腔疾病的保护性菌群。同时,医疗诊断公司也开始关注从艰难梭菌胃肠炎、炎性肠病和肠易激综合征到痤疮以及糖尿病和癌症等一系列疾病。对于癌症,关注的中心是如何利用微生物与癌症细胞对营养物质的竞争作用“饿死”细胞,或者是通过细菌激发机体自身的免疫系统从而杀死细胞。

二、一览众山小

眺望国际微生物组创新态势

在以微生物组为对象进行科学研究和产品开发的公司中,大体可分为3类:生物治疗、微生物组检测和粪菌移植。其中从事生物治疗的公司有Serestherapeutics 、Second genome 、Vedantabiosciences等。这些公司都是通过对人体微生物组进行研究,然后开发针对人体微生物的治疗药物,进而改善人体健康状况。这些公司所关注的疾病类型有所不同,Seres therapeutics公司关注的是传染性、代谢及炎症等疾病;Secondgenome公司主要关注的是传染性、免疫性和代谢类的一些疾病; Microbiome therapeutics公司关注的是糖尿病和肥胖;Vedanta biosciences公司关注的是自身免疫性疾病和炎症。

在生物治疗领域,另一款值得期待的产品是Microbiometherapeutics(2009年成立于美国科罗拉多)公司开发的针对糖尿病病人胃肠道菌群平衡失调的膳食补充剂NM504。NM504是一种含有可溶及不可溶益生元纤维、抗氧化剂、生理调节剂三种食品配料的粉剂,用于扩大肠胃道微生物多样性、转移肠胃道微生物种群来改善肠胃道健康,达到饱腹感及健康的血糖水平,维持体内自身的免疫反应。

在微生物组检测领域,相关公司的研究及产品主要是对客户人体微生物组进行检测,帮助客户对自身菌群具有更好的了解。主要的公司有uBiome、Arivale以及致力于微生物科学与教育的The American Microbiome Institute等。其中2013年成立于美国加利福尼亚的ubiome公司已经开发出一系列微生态检测产品。

“粪菌移植”(Fecal microbiota transplantation,FMT),其定义是,将健康人粪便中的功能菌群,移植到患者胃肠道内,重建新的肠道菌群,实现肠道及肠道外疾病的治疗。人粪便移植或者粪菌移植至少有1700年的历史,在公元300年至400年间,东晋时期,葛洪《肘后备急方》(也称《肘后方》)就有记载用人粪清治疗食物中毒、腹泻、发热并濒临死亡的患者。2013年1月,《新英格兰医学期刊》同期的两篇文章对FMT治疗效果进行了系统研究;5月,FDA提出声明,将粪菌移植纳入医药管理,要求医生采用这个方法前必须提出新药研究使用申请,加强了粪菌移植的管理。

国际上,进行菌群移植相关研究与服务的公司主要是一些非盈利性服务机构,如OpenBiome,另外一些公司还有一些公司如MaaT Pharma、Rebiotix 等也致力于通过肠道菌群移植达到治疗疾病的目的。

三、会当凌绝顶

国内创新创业与时俱进

目前,人体微生物组相关研究正如火如荼进行。今年5月份,美国白宫开展了国家微生物组计划,联邦政府出资1.2亿美元、其他投资者和科研机构出资4亿美元,以图促进微生物组学研究的发展及经济效益。新的微生物组生物公司正以惊人的速度增加投资,一些大的制药公司也花费大量资产聘请新的研究人员,建设新的微生物研究机构。克利夫兰医学将“利用微生物组预防、诊断和治疗疾病”列为2017年10大医疗科技创新之首。专家预测,2017年,微生物组学是医疗行业最有前途的前沿研究和应用。

图:2016年 亚洲冷泉港微生物主题会议 Dusko S. Ehrlich教授(左)接受秦楠(右)采访

( Dusko S. Ehrlich是法国农业科学研究院微生物遗传研究所主任,欧盟人类肠道宏基因组学项目MetaHIT负责人

2016年7月锐翌生物参与发起微生物组创新创业者协会,主要联合微生物组研究相关的单位、行业及资本的力量,为搭建本领域的公共服务及信息交流平台,促进国内外交流和发展,推动微生物组学在精准医疗、临床转化研发等领域的应用做出卓越贡献!协会成立后,参与组织了一系列微生物组研究领域国际、国内会议,包括微生物组为主题冷泉港亚洲会议及第六届国际人体微生物组(IHMC)会议,吸纳了众多“产、学、研、用、管”方面人才的加盟,对微生物组学热门研究、进展进行分享和讨论。

图:锐翌生物参与发起微生物组创新创业者协会

2016年12月由中国科学院微生物所牵头组织,召开“以中国微生物组研究计划”为主题的香山会议,旨在推动我国生命科学的发展特别是与国家的人口健康、生态文明建设、经济发展密切相关的微生物学科的发展,促进生物技术创新,凝练微生物组学中关键和核心的科学问题。

图:香山会议《中国微生物组研究计划》合影,来自微信公众号“中国微生物组”

为了推动“中国微生物组研究计划”的尽快启动,为了助力“健康中国、绿色发展”的发展目标的实现,协会将于2017年6月在北京举办第二届人体微生物组创新未来者大会——微生物组学在临床医学中的探索,旨在推动国内微生物组学研究及产业转化再上一个台阶!


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