新一輪科技的必爭「高地」—人體微生物

乾貨 | 靠譜 | 實用

作者：Qiaoqiao

導 讀

分子生物學技術的快速發展使微生物領域出現了新的分支—微生物基因組學診斷，是以微生物群體的特性和微生物基因組學為基礎的診斷學。

人類第二基因組—個體微生物基因組

現今科學認為，個體微生物基因組是人體的第二基因組，它能從人體內環境層面反映人體健康狀況，特別是一些慢性疾病的狀況，那麼根據人體微生物基因組設計的各種疾病高相關性分子標記物，就可以用來進行慢性疾病的早期檢測，包括早期發現、早期預防和早期干預。

2007年，美國提出了人類微生物組計劃（The Human Microbiome Project，HMP）項目，耗資1.2億美元，對300個志願者全身各個部位微生物進行了測序，破解了3000種微生物的全基因組。也正是通過這次計劃，人類初步建立了人體共生微生物的參考資料庫。隨後，2008年，歐盟也發起了一項宏偉計劃—人體腸道宏基因組計劃（Metagenomics of the Human Intestinal Tract，MetaHIT），由8個國家、14個機構共同參與，致力於建立人腸道微生物基因與人體健康和疾病的關係；2016年奧巴馬政府繼腦計劃、精確醫學、抗癌「登月」之後推出的又一個重大國家科研計劃—國家微生物組計劃（NMI）；我國國務院印發的《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》，也提出要加快發展微生物基因組工程。

此後，二代測序技術便首次被大規模應用於微生物組學測序，幫助我們系統、深入地解析微生物組與宿主/環境的緊密聯繫，實現多菌檢測和定量分析，許多曾經認為與人體共生微生物不存在關聯的疾病（如糖尿病、抑鬱症等等）都顯示出了與其的相關性。通過微生物rRNA基因測序、宏基因組學和宏轉錄組學研究等方法，結合「全微生物組關聯分析（MWAS）」的核心策略，精準解碼菌群組成譜、功能譜和表達譜，挖掘關鍵生物標記物，進而闡明「菌群——宿主——環境（生態系統）」之間複雜的互作機制和因果鏈，實現對疾病進行更加精準的診療。

微生物與人類健康

近年來，關於人類腸道菌群的研究數以千計，腸道微生物與人體多種疾病息息相關，不僅包括消化道類疾病如結腸炎、結腸癌（這些消化道疾病，菌群和消化道是直接接觸的），還包括代謝類疾病如肥胖和II型糖尿病，免疫性疾病如類風濕關節炎，精神疾病如抑鬱症、焦慮症等。

1、大腸癌

大腸癌與腸微聯繫緊密，有研究發現一部分微生物基因標記物會在大腸癌的早期階段（I-II）富集，因此可以作為與健康人群區分和大腸癌早期診斷的生物標記物。

2、II型糖尿病

此類患者的腸道菌群結構及功能與健康人不一樣，因此關於糖尿病的發病原因不能全部歸咎於遺傳背景，飲食習慣和肥胖等，腸道菌群可以影響腸道營養及能量的吸收，參與脂肪的合成和貯存，引發腸道慢性低度炎症反應等，那麼改變腸道菌群的構成對於II型糖尿病患者的治療非常有意義。此外在診斷方面，設計診斷預測marker，利用這些marker將可以很好地在驗證集里對II型糖尿病患者和健康人進行分類。

3、肝硬化

關於肝硬化與腸道菌群的關係，可通過宏基因組技術研究，利用微生物的基因標誌物建立肝硬化菌群失衡的早期診斷標準。

4、早產

除腸微之外，還有人體其他微生物組，如陰道細菌。有研究發現早產與人體內外的微生物相對豐富性有非確定性的關係，不論是順產還是剖宮產，大多數孕媽在分娩之後，微生物群組成會朝著多樣化急劇而持久的變化，標誌是乳酸桿菌水平低以及普雷沃氏菌和嗜腖菌等厭氧菌的出現，因此，研究懷孕早期階段的微生物群可能為早產風險提供更多的線索。

我們人體有上千種的微生物，這些微生物產生各種各樣的代謝產物也都將作為藥物用於治療各種疾病，除此之外，微生物飲料、部分胃腸道保健品等營養保健品都已出現。

微生物組相關產業

微生物組與人類健康密不可分，隨之而起的就是各種微生物組的相關產業，主要有三個方面，第一是生物治療Biotherapeutics；第二是微生物組檢測；第三是進行菌群移植。

生物治療主要是開發以人體微生物組為靶點的藥物或製劑，如今隨著二代測序技術在疾病領域研究的發展，以微生物菌群為靶點的治療方案也是精準醫療一個重要體現。微生物組檢測是近幾年興起的一個概念，主要檢測身體不同部位的微生物變化，通過比較分析對於個體健康進行指導和建議，國內已經很多企業將腸道微生物用於消費級健康評估，因此微生物組的商業化前景絕不遜於個人基因組檢測。菌群移植治療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，據了解，糞菌移植有高達90%的治癒率及相對較高的穩定性等優點。而且國內有專門成立糞菌管理的中華糞菌庫，可提供公益性質的救援計劃，不過該技術必須由患者的主治醫師提出才可以。

國內研究現狀

人體微生物組研究成果在慢性病的預防和控制、亞健康的調理、醫療理念的革命和新技術發展等領域，具有重大影響，在國內外初步突破的基礎上，微生物組研究已經成為國際新一輪科技革命的戰略必爭「高地」，國外微生物組計劃發展非常火熱，而且相關產品已經在臨床上應用，國內科學家和相關部委也已發布微生物組相關研究計劃，毫無疑問，微生物組學研究將成為新一輪科技革命的戰略前沿領域！微生物藥物也必將會成為繼細胞治療、基因藥物之後又一重要的治療手段。

2018第二屆現代臨床分子診斷研討會上，微組學診斷也將作為一個重要的研究探討領域，本次大會由中山醫院和轉化醫學網聯合主辦，將於2018年10月26-28日在復旦大學附屬中山醫院舉行，期待您的參與！

本次大會設有上海三甲醫院、中科院頂尖實驗室參觀項目，一天半會議內容，二場精彩沙龍、7個主題專場，30位發言嘉賓和500+醫院臨檢中心、第三方醫學檢驗所、基因檢測機構、分子診斷相關企業參與，共同探討生物標記物、診治靶分子篩選、基因檢測、微組學診斷、分子病理、新型診斷開發、疾病特異性分子診斷、生物標記物等領域問題!

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！