微生物组或成为未来人类健康大功臣

微生物不显山不露水，却与人类的健康息息相关，甚至可以说是至关重要的“异体器官”。在最近的一份“2017年10大医疗科技创新”的榜单中，微生物组杀出重围霸占榜首。未来，寄生于人体的这些小小生物，或将成为改变人类疾病状况的关键要素。

文：赵成龙

排版：彭梦婷

北京时间10月27日，美国克利夫兰诊（Cleveland Clinic）公布了一份“2017年10大医疗科技创新”的榜单。这份具有前瞻性的榜单是由一支超过100名各细分领域的权威医生和研究人员组成的团队从近200个提名名单中筛选而成的，榜单中的每一项都是兼具显著临床意义和商业价值，且惠及广大病患的创新成果。

在精准医疗不断推进与普及的今天，生物3D打印技术、CRISPR/Cas9基因编辑技术、细胞免疫治疗等热门话题都牢牢占据着人们的眼球，而在克利夫兰诊所公布的这份榜单中，近年来相关研究呈现井喷的微生物组突出重围，赫然出现在榜单的第一位。

1利用微生物组预防、诊断和治疗疾病

当谈到拯救生命的潜力和市场机会时，肠道是一个金矿。数以万计的细菌构成了我们身体中的社群——微生物组。随着市场不断争夺，它们将快速地解开更多的谜底。

近10年来最关键的发现是微生物具有自己的意识。它们能够释放化学物质来干扰食物的消化过程，也能调节药物的吸收过程，甚至影响疾病的进程。

一度专注于基因组市场的生物技术公司正在转向具有潜力的微生物组，来开发新的诊断和疗法以及 “益生菌”产品，以防止危险微生物的失衡。

今年五月，由美国白宫科学和技术政策局与一些联邦机构和私营机构，联合宣布启动了“国家微生物组计划”，这是奥巴马政府继脑计划、精准医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划。随着这项计划不断加快研究和开发，专家认为2017年是微生物组本身作为医疗保健行业最有前途和利润丰厚的前沿研究的一年。

其实在人类微生物组研究的新突破入选“2011年十大科学突破”时，微生物组就已经开始了它的辉煌发展旅程。2013年上半年，美英科学家预测未来可能的十大科技突破中就有微生物组，这预示微生物组开始走向热潮。同年，微生物组研究在《Science》公布的2013年度十大科学突破中位列第10位。

2微生物与人类健康疾病状态的关系

微生物在人体内是非常特殊的存在，它们虽然是寄生于人体的“消费者”，而且在数量上不亚于人体细胞的数量，但是在人体中发挥的作用也同样不容忽视。许许多多的研究都已经证明微生物与人类的健康密切相关，它与许多疾病都有着剪不断的关系。

随着近几年基因测序技术、系统生物学技术等的发展，肠道微生物的研究工作已经取得了不少的成果。目前至少已经发现有十余类疾病与肠道微生物有关。

（图片来源：奇点网）

3肠道微生物与抗癌免疫反应间的关系

2013年发表在《Science》上的一篇文章揭示了环磷酰胺能够刺激机体产生抗肿瘤免疫应答的机制。研究人员通过研究小鼠模型证明了环磷酰胺能够改变小肠中微生物群的组成并诱导革兰氏阳性菌的选定变种易位到二级淋巴器官。然后这些细菌在那里促进了“致病性”T辅助17（pTH17）细胞的传代和和记忆性TH1免疫应答的发生。而无菌或者用抗生素处理以杀死革兰氏阳性细菌的荷瘤小鼠显示出了pTH17应答的减少，并且它们的肿瘤对环磷酰胺具有抗性。pTH17细胞的过继转移部分恢复了环磷酰胺的抗肿瘤功效。 这些结果表明肠道微生物群有助于形成抗癌免疫反应。

4肠道微生物与大脑

在2014年美国神经生物学协会年会的“肠道微生物与大脑：神经科学的典范转移”论坛上，科学家们明确提出了“脑-肠轴”理论。

人类微生物组的规模和复杂性的发现，导致了对疾病与健康的许多概念的重新评价。越来越多的临床前文献证明了大脑和肠道微生物组之间的双向信号传导，涉及多种神经分泌和内分泌信号传导机制。虽然心理和身体压力可以影响肠道微生物群的组成和代谢活动，但肠道微生物群的实验变化可以影响情绪行为和相关的脑系统。这些发现导致了肠道微生物组的改变可能在人类大脑疾病的推测，包括在自闭症谱系障碍、焦虑、抑郁症和慢性疼痛中发挥病理生理作用。而正在进行的大规模的基于人群的肠道微生物组和脑成像研究正在积极地验证这些猜测。

我国在微生物领域的卓越成果

国内相关领域的专家学者们也积极地为我国的微生物研究做着努力，尤其是上海交通大学教授赵立平教授，他因为在肠道微生物方面的研究而当选美国微生物科学院院士，他在2015年极力呼吁成立全球性肠道微生物联合组织，美国微生物组计划刚一启动，他又提出启动“中华民族人体微生物组计划”，希望能够不遗余力地推动中国微生物组领域的快速发展。

《中国微生物资源发展报告2016》分析结果显示2001~2015年中国在微生物资源领域取得了巨大发展。中国微生物领域发文量位于世界第二，仅次于美国；中国微生物领域专利族数量世界第一，从全球排名来看，中国于2009年成为微生物领域公开专利（族）数量最多的国家；据全球微生物保藏中心信息网（CCINFO）统计，中国菌种保藏中心共33个，可共享的保藏菌株182,235种，保藏的菌株总量为世界第4位；世界各保藏中心共保有96,907个用于专利程序的生物材料，中国的CGMCC保藏专利菌株为11,977，排在第2位。

信息来源：

https://newsroom.clevelandclinic.org/2016/10/26/cleveland-clinic-unveils-top-10-medical-innovations-likley-game-changers/

 Sophie Viaud, Fabiana Saccheri.TheIntestinal Microbiota Modulates the Anticancer Immune Effects ofCyclophosphamide. Science.22 Nov 2013:Vol. 342, Issue 6161, pp. 971-976.

 Mayer EA, Knight R, Mazmanian SK, Cryan JF,Tillisch K. Gut microbes and the brain: paradigm shift in neuroscience. JNeurosci. 2014 Nov 12;34(46):15490-6

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