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【看行情】人体微生物组学的产业调研笔记

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发表于 2016-10-13 21:03:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Panda姐 于 2016-10-13 21:37 编辑
写在前面

我个人感觉人体微生物组学近年研究热度持续上升,可能要火一段时间。下面是我在了解人体微生物组学的产业背景时看贝壳社(微信号:iBio4P)发表的一些文章的笔记摘要。

产业发展历程

  • 1908年的诺贝尔奖获得者梅契尼克夫最先明确提出,肠道菌群产生的毒素是导致人体衰老、得病的重要原因,通过调控优化肠道菌群可以达到减少疾病、延缓衰老的目的。但是,由于技术的限制,在之后的100年中,微生物组学并不能得到主流医学界的关注和认可。
  • 1958年的诺贝尔奖获得者里德伯格指出,人体是一个由人的细胞和所有共生微生物构成的“超级生物体”,也是一个非常复杂的生态系统。
  • 2005年10月,13个国家的科学家在法国农科院俄里希教授的组织下,在巴黎召开圆桌会议,组织全球的力量,开展“人类微生物组计划”,把人体共生微生物组的基因组成全部测定出来,从而推动菌群与健康的研究。会议组建了“国际人类微生物组联盟”,标志着国际学术界开启了用现代生物技术,通过大规模国际合作,研究人体共生微生物健康作用的新时代。
  • 2007年底,美国国立卫生研究院(NIH)宣布将投入1.15亿美元正式启动酝酿了两年之久的“人类微生物组计划”。 由美国主导的,多个欧盟国家及日本和中国等十几个国家参加的人类微生物组计划将使用新一代DNA测序仪进行人类微生物组DNA的测序工作,是人类基因组计划完成之后的一项规模更大的DNA测序计划,目标是通过绘制人体不同器官中微生物宏基因组图谱,解析微生物菌群结构变化对人类健康的影响。
  • 2008年4月11日,欧盟宣布启动人类宏基因组第七框架项目,华大基因研究院作为唯一的非欧盟国家的科研单位,参加到肠道宏基因组欧盟第七框架项目中,承担重要的测序任务。
  • 2009年,英、美、法、中等国科学家在德国海德堡成立国际人类微生物组研究联盟(IHMC),旨在对国际人类微生物组研究进行全面的协调。
  • 2016年5月13日,美国启动“国家微生物组计划”,启动资金超过5亿美元。

人体微生物组学

      人体内有两个基因组,一个是人基因组,编码大约2.5万个基因;另一个则是出生以后才进入人体、特别是肠道内的多达1000多种的共生微生物,其遗传信息的总和叫“微生物组”,也可称为“宏基因组”或“元基因组”,它们所编码的基因有100万个以上。两个基因组相互协调、和谐一致,保证了人体的健康。
      人类基因组计划在2003年完成以后,许多科学家已经认识到解密人类基因组基因并不能完全掌握人类疾病与健康的关键问题,因为人类对自身体内数量巨大的,与人体共生的微生物菌群,几乎一无所知。人体内微生物细胞的数量是人体内细胞数量的10倍,初步的研究显示,其所含基因数目的总和是人类基因组所含基因数目总和的100倍。但是,由于传统微生物学研究方法的局限,对生活在自己体内的95%以上的微生物没有任何研究数据。

  • 微生物组学拥有相似的上游、中游,却有着并不完全相同的下游
    从技术层面来讲,微生物组学与基因组学一样基于基因测序,目前,基因测序的仪器及耗材主要被美国的几大仪器生产商所垄断;中游都为测序服务,并构建相应的数据库,但是下游却并不完全相同。
    在人体的稳态中,微生物组学与人体基因组学并不是两个相互独立的个体。通过对两个组学的研究,进一步探讨数量庞大的微生物与宿主之间相互作用的奥秘。微生物组学与人体基因组学互为补充,二者结合可以达到“1+1>2”的效果,带来额外的增量。在研究和应用中共同考虑和使用人体微生物组学和人体基因组学,才是真正意义上的“人类基因组学”的研究和应用。

       目前,人体基因组学主要用于临床医学领域,直接面向C端大众用户的主要是无创产前检查(NIPT)。通过基因检测形成基因大数据,通过对大量的样本分析,为基因治疗的发展提供数据信息。
相较之下,微生物基因组学并不仅仅局限于临床医学领域的应用,营养保健领域也有它的身影:
基因诊断方面:人体基因组的诊断主要应用于由基因突变导致的疾病,最常见的是肿瘤,可以用来预测代谢性疾病及心血管疾病,但是预测准确度并不能到达100%。微生物基因组学主要通过对菌群的基因组测序,通过对菌群的构成进行分析,最常见的是肠道菌群失衡引发的疾病;大量研究表明,很多代谢性的疾病与菌群失衡有一定的相关性。因为菌群的变化是动态的,所以会影响对部分疾病的预测结果。
营养保健方面:人体基因组貌似没有用武之地,微生物基因组却可以大展身手,早在19世纪的欧洲,许多科学家就在研究微生物在营养保健领域的应用,其中不乏现在的食品巨头雀巢公司。亨利·雀巢研究了适合婴儿营养及肠道微生物的奶粉,通过这些研究转化的产品成就了这样一家万亿级的公司。随着微生物基因组学的发展,揭示更多微生物与营养保健的关系。
由此可见,人体微生物基因组学在下游的应用十分广泛。

  • 国内兴起最快的微生物基因组学应用——微生物检测

       微生物检测在微生物基因组产业模式中发展最快,也是我国最先进入市场的技术转化。现在,我国最常见的微生物检测是基于二代测序的16S rRNA基因测序对菌群微生物的构成进行分析,主要用于肠道菌群构成的检测。目前,国内专注于做微生物基因检测的公司数量远低于人体基因检测的公司,除却华大基因这样国内顶尖的基因测序技术公司,大部分专注于做微生物基因检测的公司一般都成立于2014年以后,有趣的是,此类公司的创始团队都或多或少来自华大基因。

       μBiome帮助消费者了解和管理细菌,包括与细菌相关的的哮喘、糖尿病、肠易激综合征、心脏病等疾病,是第一个利用那个大数据集中研究人体微生态的公司。
      锐翌基因专注人体微生组领域的大数据分析,旗下锐翌医学为广大客户提供专业医学服务,依托于高通量测序技术平台,关注技术和研究成果在医学上的转化应用,特别是在人体微生物菌群、癌症诊断与科学用药等精准医疗领域的应用。
      谱元基因专注于微生物检测,公司估值近2亿元,打造一个微生物检测与数据分析平台,建立并保持国际领先的微生物基因大数据采集及数据挖掘、深度分析能力。
       hcode是一个专注人体微生态检测的公司,为用户提供从人体微生物检测报告的服务,同时公司还允许机构或大众共同参与科研,研究微生物群大数据,促进更多的成果出现并向终端产品转化。
      量化健康是国内第一家专注于微生物分子检测与相关应用的生物技术服务公司。将实验室传递的DNA 原始数据进行计算分析,让有意义的检测报告更快送达到的手中。
     未来组是中国首家三代测序服务公司,完成了数百个三代测序相关的项目,其中仅微生物图谱完成达几百例,与客户共同合作发表了几十篇三代测序相关文章。
      比较上述公司,我们不难看出,我国微生物检测公司主要涉及基于肠道微生物的中游测序服务及微生物大数据分析,并应用于疾病诊断、用药指导、健康检测等下游产业。


胃肠道微生物组检测只是微生物检测应用当中的一部分,从微生物分布情况看来,口腔、呼吸道、泌尿生殖道的微生物基因组检测应用同样拥有巨大的市场。



  • 微生物测序与检测

    (1)目前,我国的微生物检测主要用于肠道细菌的检测,未来势必会延伸到黏膜粘附细菌(口腔、呼吸道等),全生态微生物检测是微生物  检测的最终目标。
    (2)大量的公司会以16S rRNA基因(细菌的系统分类研究中最有用的和最常用的分子钟)测序入手。近几年,宏基因组测序技术逐步兴       起,相较于16S rRNA基因,宏基因组可以提供更多更准确的信息,用于分析菌群与环境及菌群与宿主稳态。宏基因组测序技术会逐步成为      微生物检测产业的核心技术。
    (3)随着测序样本数量越来越多,会产生大量的数据。微生物数据库的建立与分析势必会成为微生物检测产业闭环中最为重要的环节之一。经过清洗、分析的数据可以提供用于疾病诊断、检验的数据基础,用药指导建议,保健品及药品研发等更多领域。


  • 肠道微生物:产业最前端
    随着高通量测序技术的发展,自2004年以来,在《自然》、《科学》、《细胞》以及《美国科学院院报》等顶级学术刊物上发表的有关肠道菌群与疾病和健康关系的研究论文已经有上百篇,其他各类生物医学刊物的相关论文已有上千篇。在已经公布基因组序列的微生物中,胃肠道微生物的测序数量在总测序微生物数量中所占比例最大,约为35%。这说明,肠道微生物已经走到了临床应用和产业化的最前端。

  • 最具有前景的微生物基因组学应用——微生态药物
    作为微生物基因组学产业中用于治疗疾病的产业模式,饱受国外资本市场的青睐。国外的资本市场对微生态药物极其宠爱,国内却给人一种沉寂之感。难道是因为微生态药物还在研究中,距离产业化相去甚远?目前在国外进行特定活体生物药物治疗疾病研究的公司有10家,其中9家公司公布了具体的在研项目,进展最快的项目目前处于2/3期临床。相较之下,国内并没有公司公布申报临床试验的情况。
  • 最不“赚钱”的微生物基因组学应用——粪菌移植技术
    相较于Seres实验结果的不尽人意,粪菌移植高达90%的治愈率及相对较高的稳定性在微生态药物的临床应用中也更受临床医生的欢迎,虽然,从伦理、社会道德及法律的层面上还存在着一些问题。从这个技术在世界各地的应用情况看来,该项技术是最不“赚钱”的微生物基因组学应用,不论是国内还是国外,粪菌移植技术作为一种急救的技术是非盈利性的。OPENBIOME是一家为医院提供非盈利工具库的组织,也是知名的“粪便银行”,据广州日报报道,这家特殊的“银行”会以40美元的日薪搜集健康志愿者的“优秀的粪便”,用于粪菌移植。在我国,主要由中华粪菌库负责粪菌的管理,中华粪菌库提供的救援计划具有公益性质。目前该项技术只能由患者的主诊医生提出申请,进行治疗。目前,该项技术在国内乃至国际上都是以病人的健康利益为首要目的。

  • 机遇与风险并存的金矿——微生物组学

从上述内容看来,人体微生物基因组学的应用范围远大于人体基因组学的应用,拥有千亿级的市场的预测,并非空穴来风。Seres临床试验的失败也为资本市场一个反思的提醒,这个巨大的金矿机遇与风险并存。
          政策、技术、经济的发展,为微生物组学的产业化带来了巨大的机遇。
(1)国内外政策大力支持。作为精准医学非常重要的内容,微生物组学也异常受政府的关注,如,今年5月,美国国家微生物组计划启动,启动资本超过5亿美元。同时,大量的科学家也异常关注这个产业,也自发形成了微生物组创新创业者协会这种汇聚资本、技术、市场多种资源的平台。

(2)下游产业有大片“蓝海”。相较于人基因组学的应用,人体微生物组学的应用范围更广。2016年国际人体微生物组大会中国区总协调人,锐翌基因首席科学家秦楠博士认为,人体微生物组产业的兴起可能会引起医疗健康、体外诊断、健康管理、保健品及传统中药等众多行业的变革。人体微生物组学既可以用于病人的诊断、治疗及监测,又可以用于健康人的检测、调理和保健,形成了多元化、多领域、多受众的生态产业链。
(3)论文、专利成功通常早于临床应用出现。越来越多的微生物测序结果公布,微生物与人体之间的奥秘被逐步揭开,从2004年至今,有数千篇研究结果的论文被发表,影响因子超过30的文章数量也极其可观。科学研究为微生物组产业化提供了理论基础、技术支持、产业方向等内容。
(4)公众健康观念的树立。经济及文化的发展,越来越多的人会关注自己的健康状况并进行健康管理。预防疾病、营养保健的正确观念也逐步进入人们的医学理念,逐步由治疗单一理念变成预防、治疗、康复、保健的生态理念,越来越多的人愿意为治疗以外的环节付费。
微生物组学虽然在产业化的过程当中出现了或多或少的问题,但是其产业化的趋势及方向是正确的,即使个别公司在微生态药物的研发上出现重大失误,不可否定的是,微生态药物会成为细胞治疗、基因药物之后重要的治疗手段。
人体微生物组最新研究进展及产业应用


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发表于 2016-10-13 21:38:29 来自手机 | 显示全部楼层
下游企业多了市场大了,上游做科研才有资金支持,从业人员也才能有更多的出路,期待微生物组后续的发展,panda姐加油,给我们带来更多的新消息啊!
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发表于 2016-10-20 17:05:19 | 显示全部楼层
赞赞赞!感觉风口就要来啦
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