人體內(nèi)有兩個(gè)基因組，一個(gè)是人基因組，編碼大約2.5萬個(gè)基因；另一個(gè)則是出生以后才進(jìn)入人體、特別是腸道內(nèi)的多達(dá)1000多種的共生微生物，其遺傳信息的總和叫“微生物組”，也可稱為“宏基因組”或“元基因組”，它們所編碼的基因有100萬個(gè)以上。兩個(gè)基因組相互協(xié)調(diào)、和諧一致，保證了人體的健康。
人類基因組計(jì)劃在2003年完成以后，許多科學(xué)家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到解密人類基因組基因并不能完全掌握人類疾病與健康的關(guān)鍵問題，因?yàn)槿祟悓?duì)自身體內(nèi)數(shù)量巨大的，與人體共生的微生物菌群，幾乎一無所知。人體內(nèi)微生物細(xì)胞的數(shù)量是人體內(nèi)細(xì)胞數(shù)量的10倍，初步的研究顯示，其所含基因數(shù)目的總和是人類基因組所含基因數(shù)目總和的100倍。但是，由于傳統(tǒng)微生物學(xué)研究方法的局限，對(duì)生活在自己體內(nèi)的95%以上的微生物沒有任何研究數(shù)據(jù)。
1908年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者梅契尼克夫最先明確提出，腸道菌群產(chǎn)生的毒素是導(dǎo)致人體衰老、得病的重要原因，通過調(diào)控優(yōu)化腸道菌群可以達(dá)到減少疾病、延緩衰老的目的。但是，由于技術(shù)的限制，在之后的100年中，微生物組學(xué)并不能得到主流醫(yī)學(xué)界的關(guān)注和認(rèn)可。
1958年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者里德伯格指出，人體是一個(gè)由人的細(xì)胞和所有共生微生物構(gòu)成的“超級(jí)生物體”，也是一個(gè)非常復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。2005年10月，13個(gè)國家的科學(xué)家在法國農(nóng)科院俄里希教授的組織下，在巴黎召開圓桌會(huì)議，組織全球的力量，開展“人類微生物組計(jì)劃”，把人體共生微生物組的基因組成全部測(cè)定出來，從而推動(dòng)菌群與健康的研究。會(huì)議組建了“國際人類微生物組聯(lián)盟”，標(biāo)志著國際學(xué)術(shù)界開啟了用現(xiàn)代生物技術(shù)，通過大規(guī)模國際合作，研究人體共生微生物健康作用的新時(shí)代。
2007年底，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）宣布將投入1.15億美元正式啟動(dòng)醞釀了兩年之久的“人類微生物組計(jì)劃”。 由美國主導(dǎo)的，多個(gè)歐盟國家及日本和中國等十幾個(gè)國家參加的人類微生物組計(jì)劃將使用新一代DNA測(cè)序儀進(jìn)行人類微生物組DNA的測(cè)序工作，是人類基因組計(jì)劃完成之后的一項(xiàng)規(guī)模更大的DNA測(cè)序計(jì)劃，目標(biāo)是通過繪制人體不同器官中微生物宏基因組圖譜，解析微生物菌群結(jié)構(gòu)變化對(duì)人類健康的影響。
2008年4月11日，歐盟宣布啟動(dòng)人類宏基因組第七框架項(xiàng)目，華大基因研究院作為唯一的非歐盟國家的科研單位，參加到腸道宏基因組歐盟第七框架項(xiàng)目中，承擔(dān)重要的測(cè)序任務(wù)。
2009年，英、美、法、中等國科學(xué)家在德國海德堡成立國際人類微生物組研究聯(lián)盟(IHMC)，旨在對(duì)國際人類微生物組研究進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)。
2016年5月13日，美國啟動(dòng)“國家微生物組計(jì)劃”，啟動(dòng)資金超過5億美元。
與工業(yè)領(lǐng)域動(dòng)不動(dòng)就落后歐美發(fā)達(dá)國家一二十年不同，生命科學(xué)領(lǐng)域尤其是微生物組學(xué)領(lǐng)域，這些年來中國幾乎是與歐美發(fā)達(dá)國家齊頭并進(jìn)地發(fā)展。國家各基金委對(duì)微生物組領(lǐng)域的支持力度非常大，本領(lǐng)域從業(yè)人員的交流與合作也是非?；钴S。
本月30日，貝殼社、微生物組創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者協(xié)會(huì)將聯(lián)合主辦人體微生物創(chuàng)新未來者大會(huì)，邀請(qǐng)的嘉賓也都是手握突破性研究成果的重量級(jí)人物，屆時(shí)將由國內(nèi)知名學(xué)者楊瑞馥研究員和承辦方銳翌基因秦楠博士發(fā)起成立“微生物組創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者協(xié)會(huì)”。
此外，國內(nèi)本領(lǐng)域?qū)W者知名度不斷提升，已有不少專家收到將于2016年11月9-11日在美國休斯頓舉辦的第六屆國際人體微生物組大會(huì)（IHMC）的邀請(qǐng)。而將于今年9月26-30日舉行的冷泉港亞洲會(huì)議（微生物與環(huán)境專題）則直接將會(huì)議地點(diǎn)放在了江蘇蘇州。
隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，自2004年以來，在《自然》、《科學(xué)》、《細(xì)胞》以及《美國科學(xué)院院報(bào)》等頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表的有關(guān)腸道菌群與疾病和健康關(guān)系的研究論文已經(jīng)有上百篇，其他各類生物醫(yī)學(xué)刊物的相關(guān)論文已有上千篇。
截止到2014年10月16日，數(shù)據(jù)分析及協(xié)調(diào)中心（DACC）已經(jīng)公布了1320種微生物的基因序列。
在已經(jīng)公布基因組序列的微生物中，胃腸道微生物的測(cè)序數(shù)量在總測(cè)序微生物數(shù)量中所占比例最大，約為35%。這說明，腸道微生物已經(jīng)走到了臨床應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化的最前端。
如果糞便入藥被嫌棄，藥廠不妨生產(chǎn)“養(yǎng)樂多”？
從人類出現(xiàn)起，微生物就與人類亦敵亦友。部分微生物可以入藥；另一部分微生物，如病原菌及菌群失衡等可引發(fā)如黑死病、痢疾等嚴(yán)重疾病。
大量研究表明，共生人體微生物——皮膚、口腔、呼吸道、泌尿道、生殖系統(tǒng)及腸道微生物等——可以調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)人體菌群平衡、影響人體代謝。
連中國最大的日用消費(fèi)品公司寶潔（P&G）都涉足微生物組研究。2016年6月，中科院與寶潔啟動(dòng)為期五年的“皮膚與口腔微生物組聯(lián)合科學(xué)研究計(jì)劃”，擴(kuò)大皮膚與口腔護(hù)理產(chǎn)品研發(fā)方面的合作，引領(lǐng)新一代精準(zhǔn)醫(yī)療、精準(zhǔn)護(hù)理和精準(zhǔn)保健等新興領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
在上述計(jì)劃背后，有大量研究表明，人體內(nèi)微生物菌群的結(jié)構(gòu)與數(shù)量可以反映出一個(gè)機(jī)體現(xiàn)有的健康狀況。其中，最受創(chuàng)業(yè)者關(guān)注的微生物之一——腸道微生物對(duì)人類的影響力，已經(jīng)大到可以把人類身體作為它們的“殖民地”！
應(yīng)用二：微生物藥物——細(xì)胞治療、基因治療之后新寵
早在公元300~400年間，東晉的葛洪在《肘后備急方》中就有“野葛芋毒、山中毒菌欲死者：并飲糞汁一升，即活”的記錄，這也是目前已知的用糞便治療人類疾病的最早記錄。1958年，美國科羅拉多大學(xué)醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生Eiseman等3人報(bào)道了4例用糞水治療嚴(yán)重偽膜性腸炎的神奇療效后，糞便療法再一次引起了全世界廣泛的關(guān)注。
“糞便治病”并不是簡單地“吃shi”，而是指糞便菌群移植技術(shù)，是指健康人體的糞便制成合適的制劑遞送到患者的腸道，以修復(fù)或者重建患者腸道的菌群，治療病原體感染、代謝等疾病。
現(xiàn)在，全世界已有約15000例次糞菌移植治療，美國已有2家非營利性糞菌庫。據(jù)中華糞菌庫官網(wǎng)顯示，2013年，糞菌移植被列入美國醫(yī)學(xué)指南，并入選2013年美國時(shí)代雜志“世界十大醫(yī)學(xué)突破”。
目前有大量的糞便移植臨床試驗(yàn)正在開展，適應(yīng)癥主要是艱難梭菌感染、克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎、肥胖、炎性腸病、艾滋病、肝病、胰腺炎、腸梗阻、癌癥和II型糖尿病等。
養(yǎng)樂多作為一種活性乳酸菌的乳飲品風(fēng)靡全球，也是平衡腸道菌群最常用的食品。糞便移植技術(shù)在“三觀”上很難被接受，“養(yǎng)樂多”模式想必更容易進(jìn)入到患者的腸道當(dāng)中。這種向腸道、皮膚等特定部位直接遞送相關(guān)特定微生物的藥用“養(yǎng)樂多”被稱為活體生物藥物。
目前在進(jìn)行特定活體生物藥物治療疾病研究的公司有數(shù)家，其中多家公司公布了具體的在研項(xiàng)目，進(jìn)展最快的項(xiàng)目目前處于2/3期臨床，此類藥物的研究主要集中在胃腸道疾病，如艱難梭菌感染帶來的各種癥狀。
從現(xiàn)有的技術(shù)及服務(wù)看來，微生物組學(xué)與人源基因組學(xué)的發(fā)展、應(yīng)用有極大的相似之處。如果說，基因組學(xué)帶來了千億市值，微生物組學(xué)會(huì)不會(huì)是下一個(gè)研發(fā)及投資的風(fēng)口？
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