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浦江预见 | 揭开“无处不在”微生物群的秘密

来源:Original    作者:admin    发布时间:2019-11-11    访问量:252
编者按



大数据、基因编辑和测序技术方面的突破正彻底改变着我们对微生物群的理解。从改善人类健康,到涉及针对空气和水处理的新型材料和技术,这种改变将会带来积极显著的影响。





由中国海洋大学、中科院上海药物研究所、上海绿谷制药有限公司研发的中国原创新药阿尔兹海默症新药GV-971就是其中之一。最近,从中国科学院上海药物研究所获悉,GV-971已通过国家药品监督管理局批准,获批于11月7日投产。该药可用于轻度至中度阿尔茨海默症,改善患者认知功能。
 
GV-971证明了肠道微生物群在阿尔兹海默症(AD)治疗方面具有重要作用。在今年5月举行的由Spring Nature组织的第十二届浦江创新论坛未来(科学)论坛1-无处不在的微生物群专题论坛上,中科院上海药物研究所所长耿美玉博士的团队就曾发表过相关演讲。
 
得益于肠道微生物群与AD之间联系数据的启发,耿美玉博士团队就肠道微生物群开发一种用于治疗这种神经退行性疾病的新药。通过小鼠模型确定了肠道微生物群对神经炎症的影响,这为他们指明了对肠道微生物群进行干预以改善AD治疗效果的可能目标。他们发现从海洋提取的化合物低聚甘露寡糖钠(GV-971)有助于重建肠道微生物群的平衡和缓解神经炎症。
 
 “GV-971具有出色的安全性和疗效,”耿美玉在论坛上说道,“我们正在申请上市许可,希望能尽快将药物推向市场。
 
实际上,研究表明,肠道微生物群不仅对于治疗癌症以及阿尔兹海默症(AD)具有突出贡献,与2型糖尿病以及其它代谢疾病之间也存在关联。在未来(科学)论坛1上,围绕重点关注肠道微生物群在人类健康和疾病方面的应用前景,邀请了该领域中的重磅级专家前来分享他们对“无处不在的微生物群”的真知灼见。
 
“在过去的10年里,我们已在微生物群研究方面取得了许多进展,”丹麦Clinical-Microbiomics A/S首席科学官H.Bjørn Nielsen说道,“但还有更多的内容有待我们去发掘和探索。
 
在讨论微生物群时,我们通常关注的是肠道中的微生物群落。据Nielsen称,肠道是人体中微生物群落最密集的场所。他指出,肠道微生物群的多样性越低,免疫系统的稳定性也将越低,而这可能导致炎症等疾病。鉴于微生物的庞大数量,尽数培养所有微生物以进行基因研究是不可行的。但新的测序技术已为人类肠道微生物基因的广泛参考目录提供了重要数据。
 
作为范例,Nielsen介绍了一项有关肠道微生物群与2型糖尿病(一种常见的代谢紊乱性疾病)之间关系的宏基因组学研究。该研究针对一组高血糖患者的细胞代谢物进行测序,展现了超过600万个基因。同时,限制基因种类以分析上述个体对胰岛素的敏感性也十分重要。此外,该研究还通过降维过滤了表型特征和跨域关系,并由此确定了决定胰岛素耐受性的主要基因类型,证明了肠道微生物群失调对2型糖尿病等代谢紊乱疾病的影响。
 
夏威夷大学癌症研究中心教授、副主任贾伟表示,肠道微生物群可以成为糖尿病和癌症治疗的新型药物靶向位点。通过研究代谢过程中肠道微生物群和宿主之间的相互作用,他识别了一些重要的代谢途径,并特别关注了胆汁酸的信号转导途径。
 
贾伟表示,一直以来,胆汁酸都被认为是清除胆固醇的消化液,而如今,其也逐渐成为各种代谢过程的关键调节因子。胆汁酸由肝脏合成,由肠道微生物群调节,反过来又会调整微生物群的构成。一些动物研究表明,如果胆汁酸和微生物群之间的串扰发生分离,则可能导致炎症加重并引发胃肠道疾病。此外,贾伟还讨论了胆汁酸和胃肠癌形成之间的关联机制,并建议应用胆汁酸微生物群的关系特征,进行结直肠癌或肝癌的治疗。
 
此外,据贾伟称,神经系统疾病可能与胆汁酸和微生物群之间的相互作用有关。研究发现,改变胆汁酸代谢组有助于减轻AD患者的认知障碍。
 
对于古斯塔夫•鲁西研究所肿瘤免疫科学主任Laurence Zitvogel而言,肠道微生物还能用于治疗癌症。免疫疗法为癌症治疗带来了很大的希望,但对于许多患者而言,它并不适用。“我们正在考虑如何运用微生物更好地激活免疫系统。Zitvogel说道。
 
Zitvogel的团队于七年前开始测试微生物和代谢系统对癌症免疫疗法的影响。他们发现,某些肠道细菌能增强一种常见抗癌药在小鼠体内的抗肿瘤反应。在人体上,他们注意到无论是否使用抗生素来治疗感染,患者对PD-1阻断疗法(一种免疫疗法)都没有反应。进一步的研究表明,肠道细菌的存在与否关系到能否做出更好的反应。在肾癌和肺癌方面,他们还发现了一种有助于调节脂肪酸代谢的微生物,如果缺乏这种微生物,就会导致肥胖和耐药性问题,从而影响免疫疗法的疗效。
 
“我们应该利用微生物群来开发癌症诊断和治疗工具,”Zitvogel说道,“但我们仍需验证生物标志物。”下一步,她将与其以前的学生,中国医学科学院/北京协和医学院,苏州系统医学研究所的马瑜婷开展一个联合研究项目,共同研究微生物群变化与精神压力之间的关系。
 
马瑜婷在论坛上报告了其关于细胞和精神压力对癌症免疫疗法疗效影响的最新研究成果。她发现,反复失败的经历会引发精神压力,抑制小鼠的肺癌治疗控制并导致出现治疗抗性。化学疗法和免疫疗法中均发现了这种抗性。此外,她还尝试阐明精神压力下的免疫抑制机制。预计她与齐特沃格尔的合作可能会得到针对肠道菌群的干预措施,以减轻精神压力对癌症治疗的不利影响。
 
施普林格•自然集团总编辑Philip Campbell(菲利普•坎贝尔)爵士在浦江创新论坛的发言中表示,未来(科学)论坛上的这些讨论展示了科学如何带给人类“领悟”和“发现”这两个礼物。此外,他还表示:“我们需要扩大科学研究的影响力,使之不仅仅局限于实验室层面”。
 



(文章来源:Advertisement feature as published in Nature (2019.8),有修改