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| 本文作者： Deeperblue | 2016-09-09 14:42 |
雷鋒網(wǎng)按：本文由DeeperBlue發(fā)布雷鋒網(wǎng)。
實(shí)驗(yàn)證明，與其刻苦減肥，不如 “吃屎”。
2009 年，美國(guó)微生物科學(xué)院院士、上海交大教授趙立平通過(guò)微生物基因組測(cè)序技術(shù)，證實(shí)肥胖與雙歧桿菌減少 、硫酸鹽還原菌增加正相關(guān)。為了改變胖子的腸道菌群，美國(guó)麻省總醫(yī)院研發(fā)了一種 “有味道” 的技術(shù)：把瘦子的糞便制成減肥藥。這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為 “糞菌移植” ，已經(jīng)成為微生物組產(chǎn)業(yè)三大支柱之一（微生物基因組檢測(cè)、微生態(tài)藥物以及糞菌移植技術(shù)）。
聽(tīng)起來(lái)有些難以下咽，但學(xué)界認(rèn)可：目前糞菌移植技術(shù)在 SCI 上已有 614 篇相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表。
我們的腸道里有上千種微生物、萬(wàn)億個(gè)微生物細(xì)胞。如何知道哪一種微生物能夠幫助減肥？哪些微生物會(huì)讓人變胖？
腸道中有雙歧桿菌、大腸桿菌、優(yōu)桿菌、類(lèi)桿菌等上千種微生物。
這就需要用到微生物基因組測(cè)序和分析。簡(jiǎn)而言之，就是對(duì)微生物進(jìn)行基因測(cè)序，然后放到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，繼而分析出微生物的種類(lèi)，哪一種有益，哪一種有害，甚至各自的功能。
2016 年 5 月，奧巴馬政府推出 “國(guó)家微生物組計(jì)劃（NMI）”，啟動(dòng)資金超過(guò) 5 億美元。國(guó)際上已有 8 個(gè)人體微生物組計(jì)劃，9 個(gè)環(huán)境微生物組計(jì)劃。人類(lèi)投資數(shù)十億美元，試圖用基因測(cè)序精準(zhǔn)描繪十幾萬(wàn)種微生物的遺傳信息。
目前人體與動(dòng)物基因組已測(cè)序完畢，數(shù)據(jù)庫(kù)完備。而微生物基因組測(cè)序比前兩者整整晚了十年。
微生物組測(cè)序這片未知領(lǐng)地一經(jīng)探索，可推動(dòng)以下三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展：
1. 微生物可以應(yīng)用于臨床診斷和治療。
例如，如果我們想要避免做腸鏡，可以以糞便為樣本，檢測(cè)腸道菌群，找出失調(diào)的微生物，與已知的病癥對(duì)應(yīng)菌群分布進(jìn)行對(duì)比，診斷病情。進(jìn)而研發(fā)出相應(yīng)藥物對(duì)失調(diào)的微生物進(jìn)行激活或者抑制。
人體自身攜帶 1000 萬(wàn)億個(gè)微生物細(xì)胞，總重量加起來(lái)超過(guò) 1 公斤。微生物與人體互利共生，互相影響健康。科研已證實(shí)腸道菌群失調(diào)與肥胖癥、糖尿病、精神疾病等等有直接關(guān)系。
2. 微生物可以應(yīng)用于保健品行業(yè)。
比如某些酸奶就主打益生菌和益生元對(duì)腸道的益處。不同菌種、不同菌株和配比，能產(chǎn)生不同功效，可根據(jù)每種人群的腸道菌群，針對(duì)性研制益生菌產(chǎn)品，還可用腸道菌群測(cè)序結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)保健品的調(diào)理效果。
3. 微生物可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)。
微生物養(yǎng)料可精確定制不同農(nóng)作物所需的微生物養(yǎng)料，可顯著提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。
圖為非洲最大的棉花基地 Burkina Faso，主席 Christian Kabore 在采訪(fǎng)中表示，棉花產(chǎn)量已經(jīng)不足了。
1995 年，生命科學(xué)家弗雷徹曼（ Fleichman ）完成了流感嗜血桿菌的全基因組測(cè)定，微生物基因測(cè)序的研究啟動(dòng)。
第一，基因測(cè)序技術(shù)經(jīng)歷了三代革新，第三代測(cè)序技術(shù)時(shí)間縮短、成本降低，讓大規(guī)模微生物組測(cè)序成為可能。對(duì)于一個(gè)微生物的全基因組，第一代測(cè)序技術(shù)要 100 臺(tái)儀器、數(shù)年、數(shù)十萬(wàn)美元才能測(cè)完。而現(xiàn)在一臺(tái)儀器、十分鐘、幾千美元就能測(cè)。
第二，微生物基因的數(shù)據(jù)庫(kù)越來(lái)越大、越來(lái)越精準(zhǔn)。
2007 年，美國(guó)啟動(dòng)了 900 個(gè)微生物組測(cè)序的 “人類(lèi)微生物組計(jì)劃”，目前已接近完成。截止 2015 年，在美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心（NCBI）的公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，已收錄 4517 種細(xì)菌、 3926 種病毒、 272 種古生菌的全基因組序列。
第三，云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)在生物方面的應(yīng)用開(kāi)始普及。
微生物組信息量極大。如果把 NCBI 的微生物組數(shù)據(jù)用 DVD 儲(chǔ)存（平均 700 MB），這些 DVD 壘起來(lái)有 4 個(gè)世界第一高樓迪拜塔高。云計(jì)算的出現(xiàn)，能夠突破本地儲(chǔ)存對(duì)硬件的高要求。
微生物基因的數(shù)據(jù)信息復(fù)雜。即使最新測(cè)序技術(shù)也無(wú)法突破測(cè)序結(jié)果誤差大，不完整的瓶頸。這些碎片化，有錯(cuò)誤的的微生物信息難以正確比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。而機(jī)器學(xué)習(xí)算法發(fā)展，能夠有效，快速得分析數(shù)據(jù)。
在歐美，“微生物組測(cè)序”正在從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。在中國(guó)，微生物組測(cè)序服務(wù)只針對(duì)科研，提供者如華大基因、諾禾致源、美吉生物等。目前，微生物組測(cè)序的商業(yè)應(yīng)用一片空白，人們正期待新的產(chǎn)業(yè)誕生。
目前，將微生物組測(cè)序進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用的公司大部分處于初創(chuàng)階段，主要集中在法國(guó)和美國(guó)兩個(gè)國(guó)家。應(yīng)用于醫(yī)療診斷，農(nóng)業(yè)和保健食品三個(gè)領(lǐng)域。深藍(lán)挑選出了三家相對(duì)成熟的創(chuàng)業(yè)公司，挑選依據(jù)如下：對(duì)應(yīng)市場(chǎng)需求點(diǎn)、技術(shù)可靠程度、創(chuàng)始人背景。
1. Enterome Biosicence
創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究腸道菌群基因組開(kāi)發(fā)藥品，有望根治號(hào)稱(chēng)消化科 “頭號(hào)怪病” 的克羅恩病。這是一種病因不明、反復(fù)發(fā)作、無(wú)法根治的腸道炎癥性疾病。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，形成該病的主要原因是粘附侵襲性大腸桿菌（AIEC）過(guò)多，造成腸道黏膜病變。這款能有效抑制大腸桿菌增殖的藥物正處于人體臨床試驗(yàn)階段。
Enterome Bioscience 官網(wǎng)界面，主打多年資深微生物基因組研究技術(shù)。
Enterome Bioscience 2012 年成立于巴黎，今年 5 月在位于波士頓的生物醫(yī)藥創(chuàng)業(yè)硅谷——肯德?tīng)枏V場(chǎng)（ Kendall Square）開(kāi)了一家分公司?？系?tīng)枏V場(chǎng)緊鄰哈佛、MIT，是世界生物技術(shù)研發(fā)重鎮(zhèn)。公司獲得了兩輪共 1750 萬(wàn)歐元融資，投資方包括微生物投資的全球領(lǐng)導(dǎo)者 Seventure Partners 及雀巢等。
公司亮點(diǎn)：
1. 歐美有約 100 萬(wàn)克羅恩患者，其中 50% 中重度患者需進(jìn)行長(zhǎng)期治療。然而，服用免疫抑制劑和手術(shù)等治療手段只治標(biāo)不治本。據(jù)估計(jì)，在 2020 年將有 60 萬(wàn)中重度患者，意味著 56 億美元的市場(chǎng)。
2. 創(chuàng)始人達(dá)斯庫(kù) · 艾瑞里奇（ Dusko Ehrlich） 擔(dān)任法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究所（INRA）的研究總監(jiān)，領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)了 INRA 宏基因組平臺(tái)。艾瑞里奇曾在科技期刊發(fā)文超過(guò) 350 篇。他參與過(guò)多個(gè)國(guó)際微生物組計(jì)劃。其余兩位核心人物均有超過(guò) 15 年的微生物組科研經(jīng)驗(yàn)。
3. Enterome 獲得法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究所（INRA）技術(shù)和資金支持，擁有超過(guò) 20 年的研發(fā)歷史，是微生物組應(yīng)用的先驅(qū)。
4. Enterome 基因組數(shù)據(jù)庫(kù)完備，包含所有糞便微生物的全基因組。
5. 公司的合作伙伴包括強(qiáng)生制藥，梅奧診所，藥物開(kāi)發(fā)公司艾伯維，武田藥品工業(yè)株式會(huì)社等。Enterome 利用其專(zhuān)有的完備基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，和這些公司共同開(kāi)發(fā)針對(duì)克羅恩病、運(yùn)動(dòng)障礙疾病等微生物相關(guān)疾病。
2. uBiome
這家公司可以為你口腔或腸道中的菌落測(cè)序。一個(gè)采樣套餐 89 美元，用戶(hù)自主采樣后將樣本寄回 uBiome， 4-6 周后收到報(bào)告。報(bào)告不僅包括腸道菌落的種類(lèi)分布，還可將你的結(jié)果與健康人、素食主義者、肥胖者、嗜酒者等等對(duì)比。多次測(cè)試后，還可以比較不同時(shí)間的菌落分布。
uBiome 網(wǎng)站界面，展示單次或多次測(cè)量套餐產(chǎn)品，自主測(cè)試，方便用戶(hù)。
2013 年，uBiome 作為全球第一個(gè)對(duì)大眾開(kāi)放微生物組測(cè)序的商業(yè)公司，最初的資金由網(wǎng)絡(luò)眾籌得來(lái)，共吸引到了 2500 個(gè)參與者的 35 萬(wàn)美元支持。2014 年，uBiome 獲得種子輪 150 萬(wàn)，A 輪 450 萬(wàn)美金的融資，后成功選入 Y Combinator 以及由 PayPal/Google 創(chuàng)立的 500 Startups.
公司亮點(diǎn)：
1. uBiome 主要提供個(gè)人基礎(chǔ)測(cè)序服務(wù)，利用云服務(wù)儲(chǔ)存與機(jī)器學(xué)習(xí)，最后將分析結(jié)果整理成生動(dòng)直觀(guān)，用戶(hù)容易理解的報(bào)告。
2. 可以分析的微生物來(lái)源廣。公司不僅可以分析口腔、腸道中的菌落，還可以分析鼻子、皮膚、生殖器的菌落。除了人體，uBiome 已經(jīng)分析了腫瘤活檢樣本、豬的糞便、海水里的微生物等等。
3. 開(kāi)啟多方合作，建立商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。uBiome 為益生元公司 ISOThrive 提供微生物基因測(cè)序服務(wù)。同時(shí)，uBiome 與美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心合作，對(duì)至少 1 萬(wàn)份病人糞便樣本進(jìn)行測(cè)序分析，拓展數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，uBiome 還向醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)軍，與醫(yī)療機(jī)構(gòu) OpenBiome 的臨床醫(yī)生合作，研究糞菌移植技術(shù)。
2. Indigo
Indigo 今年 7 月剛發(fā)布首款產(chǎn)品 Indigo Cotton 。 這款 100% 環(huán)保產(chǎn)品， 通過(guò)微生物組測(cè)序，將干旱地區(qū)的棉花產(chǎn)量提高了 10%。而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量年增長(zhǎng)僅為 1%。
Indigo 官網(wǎng)界面。Indigo 采用微生物方式提高作物產(chǎn)量，相比化肥等催產(chǎn)方式，既可以節(jié)水，又不會(huì)對(duì)農(nóng)作物造成損傷，100% 環(huán)?？沙掷m(xù)。
這家美國(guó)公司成立于 2014 年，首輪投資獲得 5600 萬(wàn)美元，今年又獲得 1 億美元的投資，這是農(nóng)業(yè)標(biāo)的有史以來(lái)獲得的最大一筆融資。
公司亮點(diǎn)：
1. Indigo 的產(chǎn)品不僅僅可以提高農(nóng)作物產(chǎn)量，迎合萬(wàn)億級(jí)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)需求，還可以應(yīng)對(duì)全球水資源短缺問(wèn)題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源用量占全球水資源用量的 70%。在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上，Indigo 用有益微生物處理的低用水量、高產(chǎn)量農(nóng)作物可能會(huì)徹底改變農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀。
2. 公司只有當(dāng)作物產(chǎn)量有可量化的增長(zhǎng)時(shí)才會(huì)收取費(fèi)用，這種模式可促使客戶(hù)購(gòu)買(mǎi)。今年年底將推出第二款產(chǎn)品 Indigo Wheat，繼續(xù)針對(duì)美國(guó)大片的干旱地區(qū)，提高小麥的水分利用率。
3. 公司 CEO 在過(guò)去的 18 年里創(chuàng)立了 3 家公司，其中兩個(gè)都已經(jīng)成功上市，募集了超過(guò) 7.5 億美元； 第三個(gè)公司是開(kāi)發(fā)一個(gè)小分子生物藥的，今年被輝瑞以 52 億美元收購(gòu)。
4. 科技總監(jiān)羅杰特（Roger） 是農(nóng)業(yè)學(xué)專(zhuān)家， 2009-2011 被奧巴馬欽點(diǎn)的國(guó)家食品農(nóng)業(yè)研究所第一任所長(zhǎng)。他目前還擔(dān)任加州大學(xué)世界食品中心所長(zhǎng)，Donald Danforth 植物科學(xué)中心名譽(yù)校長(zhǎng)。
5. Indigo 利用微生物組測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)計(jì)算方法，組建了一個(gè)關(guān)鍵微生物組信息數(shù)據(jù)庫(kù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)，預(yù)測(cè)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)最有利的微生物。將這些微生物應(yīng)用到農(nóng)作物上，有利于農(nóng)作物抵御病蟲(chóng)害，提高營(yíng)養(yǎng)攝入量、水分利用率，最終提高產(chǎn)量。
6. 公司的研究團(tuán)隊(duì)約 60 人，已為 4 萬(wàn)個(gè)微生物進(jìn)行全基因組測(cè)序。公司還已經(jīng)在三個(gè)大洲的十幾種作物進(jìn)行了全年測(cè)試。
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