腸道微生物-與人類密切相關(guān)的人類第二套基因組

前言：人體是一個(gè)由自身細(xì)胞和共生微生物細(xì)胞構(gòu)成的超級(jí)生物體,而微生物的數(shù)量和基因總數(shù)要比人類多得多，它們注定會(huì)對(duì)我們的健康產(chǎn)生重要影響。近年來(lái)，腸道微生物成為了一個(gè)熱門研究方向，相關(guān)的研究成果更是頻頻登上各大頂級(jí)期刊。根據(jù)科學(xué)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，腸道菌群方向的中標(biāo)項(xiàng)目數(shù)和資助金額在近十年來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)，這個(gè)方向的研究值得你去了解一下。

 

 

1、腸道微生物研究為何成為熱門研究領(lǐng)域

 

人體腸道微生物基因組作為人類的第二套基因組，與人類健康密切相關(guān)。大量的研究表明腸道微生物與包括心血管、腫瘤、神經(jīng)、消化等多種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其因果關(guān)系也在逐步闡明中。

 

隨著研究的深入，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到腸道微生物在疾病的診斷治療、個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)等方面的重要意義，許多國(guó)家都加大了腸道菌群方向的科研投入，在全球范圍啟動(dòng)了幾項(xiàng)重大的研究計(jì)劃，產(chǎn)生并積累了大量人類微生物宏基因組信息，為后續(xù)研究提供強(qiáng)大數(shù)據(jù)支持，也為產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)。2007年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）宣布將投入巨資啟動(dòng)“人類微生物組計(jì)劃（HMP）”計(jì)劃首階段為期五年，投入1.15億美元；2008年，歐盟委員會(huì)宣布啟動(dòng)”人類腸道宏基因組計(jì)劃（MetaHIT）“，耗資約2770萬(wàn)美元；2017年，中科院微生物組計(jì)劃啟動(dòng)，投入3000萬(wàn)元...

 

人類基因組計(jì)劃的完成帶動(dòng)了精準(zhǔn)醫(yī)療、基因靶向藥、基因篩查、診斷和冶療產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。Marketwatch相關(guān)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告表明：全球微生物組治療和診斷市場(chǎng)在2018年價(jià)值11.3億美元，并將在五年內(nèi)以19.03％的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)到2023年的27億美元。其中，大部分市場(chǎng)將以微生物組治療領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。隨著技術(shù)的逐漸成熟，腸道菌群相關(guān)的診療有可能成為醫(yī)療領(lǐng)域一股顛覆性的力量。

 

2、腸道微生物研究熱門領(lǐng)域

 

(1)腫瘤

 

科學(xué)家們?cè)谏鲜兰o(jì)90年代把傳染性細(xì)菌幽門螺桿菌與胃癌聯(lián)系起來(lái)。從那時(shí)起，科學(xué)家們開始發(fā)現(xiàn)一些可能與癌癥的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)的細(xì)菌。18年5月23日，Nature新聞特寫上發(fā)布了一篇題為“How gut microbes are joining the fight against cancer”的文章，文章肯定了細(xì)菌與癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，且闡明了腸道細(xì)菌可以幫助癌癥治療，也指出了目前菌群與免疫治療劑相互作用的具體機(jī)制尚不清楚。文章也提到通過(guò)菌群移植改變腸道菌群可能會(huì)成為新的癌癥治療手段，但仍存在許多未知因素。

 

圖1. 腸道菌群可能有助于激活免疫細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用

 

（2）菌群-腸-腦軸

 

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)學(xué)家邁克.格爾松教授最早提出“腸腦軸”的概念,也就是由腸管、腸道神經(jīng)系統(tǒng)、腸道微生物形成的人體“第二大腦”。腦-腸-微生物軸由許多信號(hào)分子、胃腸道上皮細(xì)胞、迷走神經(jīng)和血腦屏障等結(jié)構(gòu)組成,它們之間相互作用的改變?cè)谠S多疾病的發(fā)生發(fā)展中扮潤(rùn)著重要的角色。在腦-腸-微生物軸之間的雙向交流中,腸道微生物通過(guò)迷走神經(jīng)、神經(jīng)內(nèi)分泌、大腦發(fā)育、代謝產(chǎn)物以及腸神經(jīng)系統(tǒng)在腦-腸-微生物軸發(fā)揮作用。

 

（3）糞菌移植

 

糞菌移植（FMT）可能是菌群研究轉(zhuǎn)化應(yīng)用進(jìn)展最快的臨床干預(yù)方法，尤其是在治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染（CDI）上。1958年Eiseman報(bào)道了用健康人糞便灌腸的FMT方法，成功治療4例偽膜性腸炎。多種疾病從FMT治療中獲益，包括艱難梭菌感染、炎癥性腸病、糖尿病、癌癥、肝硬化和腸腦相關(guān)疾病等。

 

3、揭示因果關(guān)系必不可少的工具—無(wú)菌鼠

 

無(wú)菌動(dòng)物模型是研究微生物與微生物、微生物與宿主在健康和疾病中相互作用的非常有用的工具。由于小鼠與人的腸道微生物組成存在明顯不同，如何將小鼠模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推論至人體，仍然是當(dāng)前腸道菌群與人相關(guān)疾病影響關(guān)系研究領(lǐng)域需要謹(jǐn)慎考慮的問題。因此，應(yīng)用無(wú)菌小鼠建立人腸道微生物移植小鼠模型，研究腸道菌群與人健康及相關(guān)疾病的因果關(guān)系，已成為當(dāng)前該研究領(lǐng)域的重要研究策略與設(shè)計(jì)思路。

 

賽業(yè)生物【無(wú)菌鼠小課堂】將帶你快速了解無(wú)菌鼠獨(dú)特的生理特點(diǎn)以及為何存在這些差異，無(wú)菌鼠仍然是研究腸道菌群與人健康及相關(guān)疾病的因果關(guān)系的重要工具。

 

a、【無(wú)菌鼠小課堂】無(wú)菌鼠獨(dú)特的生理特征解析

 

b、【無(wú)菌鼠小課堂】為什么應(yīng)用無(wú)菌小鼠構(gòu)建腸道微生物人源化小鼠模型是有效的疾病研究方法？

 

c、【專訪】俞曉峰博士：無(wú)菌小鼠及腸道微生物移植小鼠模型在人相關(guān)疾病研究中的應(yīng)用

 

本期專訪，賽業(yè)模式生物高級(jí)科學(xué)家俞曉峰博士為大家分享人體腸道微生物以及腸道微生物移植小鼠模型在人類疾病研究中的應(yīng)用價(jià)值？什么是無(wú)菌小鼠？無(wú)菌小鼠有哪些特征？小鼠與人腸道結(jié)構(gòu)組成上有什么不同？小鼠與人健康腸道微生物群組成上有哪些特征等系列問題。

 

4、無(wú)菌鼠綜合服務(wù)哪家強(qiáng)？

 

你是否也想追腸道菌群這個(gè)研究熱點(diǎn)？你是否也有以下這些疑惑？不知道國(guó)內(nèi)哪家機(jī)構(gòu)可以提供無(wú)菌鼠？實(shí)驗(yàn)室沒有相關(guān)的設(shè)備，不知道可以提供無(wú)菌鼠飼養(yǎng)設(shè)備或者無(wú)菌鼠技術(shù)服務(wù)的供應(yīng)商？那么給你推薦一個(gè)平臺(tái)就夠了，嚴(yán)格的無(wú)菌質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，頂級(jí)的無(wú)菌設(shè)備，一站式服務(wù)，解決你的選擇煩惱。

 

賽業(yè)生物歷經(jīng)14年發(fā)展，已服務(wù)全球數(shù)萬(wàn)名科學(xué)家。賽業(yè)產(chǎn)品與技術(shù)已直接應(yīng)用于包括CNS (Cell, Nature, Science)三大期刊在內(nèi)的3400余篇學(xué)術(shù)論文。
 

 

2018年，賽業(yè)生物與Taconic Biosciences達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。Taconic是全球知名的無(wú)菌鼠供應(yīng)商。在Taconic的支持下，經(jīng)過(guò)一年時(shí)間的努力賽業(yè)生物構(gòu)建了安全規(guī)范的無(wú)菌動(dòng)物飼養(yǎng)體系和操作平臺(tái)，確保所有技術(shù)和質(zhì)控與Taconic保持一致的標(biāo)準(zhǔn)。賽業(yè)生物可以提供無(wú)菌鼠、無(wú)菌動(dòng)物定制服務(wù)、微生物菌群移植服務(wù)等基于無(wú)菌動(dòng)物模型的各類產(chǎn)品和服務(wù)，結(jié)合賽業(yè)生物成熟穩(wěn)定的基因編輯小鼠平臺(tái)，還可幫助客戶研究菌群與基因的互作機(jī)制。
 

 

未來(lái)賽業(yè)將不再局限于提供基因敲除小鼠定制服務(wù)，而是將業(yè)務(wù)板塊拓展為科研機(jī)構(gòu)及醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)提供綜合的動(dòng)物模型制備、保種、生產(chǎn)以及基于動(dòng)物模型的藥物研發(fā)等服務(wù)，以便在更廣范圍、更大程度、更高層次上推動(dòng)我國(guó)模式動(dòng)物研究的發(fā)展。