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| 本文作者： Deeperblue | 2016-09-09 14:42 |
雷锋网按：本文由DeeperBlue发布雷锋网。
实验证明，与其刻苦减肥，不如 “吃屎”。
2009 年，美国微生物科学院院士、上海交大教授赵立平通过微生物基因组测序技术，证实肥胖与双歧杆菌减少 、硫酸盐还原菌增加正相关。为了改变胖子的肠道菌群，美国麻省总医院研发了一种 “有味道” 的技术：把瘦子的粪便制成减肥药。这项技术称为 “粪菌移植” ，已经成为微生物组产业三大支柱之一（微生物基因组检测、微生态药物以及粪菌移植技术）。
听起来有些难以下咽，但学界认可：目前粪菌移植技术在 SCI 上已有 614 篇相关文献发表。
我们的肠道里有上千种微生物、万亿个微生物细胞。如何知道哪一种微生物能够帮助减肥？哪些微生物会让人变胖？
肠道中有双歧杆菌、大肠杆菌、优杆菌、类杆菌等上千种微生物。
这就需要用到微生物基因组测序和分析。简而言之，就是对微生物进行基因测序，然后放到数据库中进行比对，继而分析出微生物的种类，哪一种有益，哪一种有害，甚至各自的功能。
2016 年 5 月，奥巴马政府推出 “国家微生物组计划（NMI）”，启动资金超过 5 亿美元。国际上已有 8 个人体微生物组计划，9 个环境微生物组计划。人类投资数十亿美元，试图用基因测序精准描绘十几万种微生物的遗传信息。
目前人体与动物基因组已测序完毕，数据库完备。而微生物基因组测序比前两者整整晚了十年。
微生物组测序这片未知领地一经探索，可推动以下三个领域的发展：
1. 微生物可以应用于临床诊断和治疗。
例如，如果我们想要避免做肠镜，可以以粪便为样本，检测肠道菌群，找出失调的微生物，与已知的病症对应菌群分布进行对比，诊断病情。进而研发出相应药物对失调的微生物进行激活或者抑制。
人体自身携带 1000 万亿个微生物细胞，总重量加起来超过 1 公斤。微生物与人体互利共生，互相影响健康。科研已证实肠道菌群失调与肥胖症、糖尿病、精神疾病等等有直接关系。
2. 微生物可以应用于保健品行业。
比如某些酸奶就主打益生菌和益生元对肠道的益处。不同菌种、不同菌株和配比，能产生不同功效，可根据每种人群的肠道菌群，针对性研制益生菌产品，还可用肠道菌群测序结果来评价保健品的调理效果。
3. 微生物可应用于农业。
微生物养料可精确定制不同农作物所需的微生物养料，可显著提高农业产量。
图为非洲最大的棉花基地 Burkina Faso，主席 Christian Kabore 在采访中表示，棉花产量已经不足了。
1995 年，生命科学家弗雷彻曼（ Fleichman ）完成了流感嗜血杆菌的全基因组测定，微生物基因测序的研究启动。
第一，基因测序技术经历了三代革新，第三代测序技术时间缩短、成本降低，让大规模微生物组测序成为可能。对于一个微生物的全基因组，第一代测序技术要 100 台仪器、数年、数十万美元才能测完。而现在一台仪器、十分钟、几千美元就能测。
第二，微生物基因的数据库越来越大、越来越精准。
2007 年，美国启动了 900 个微生物组测序的 “人类微生物组计划”，目前已接近完成。截止 2015 年，在美国国家生物技术信息中心（NCBI）的公开数据库，已收录 4517 种细菌、 3926 种病毒、 272 种古生菌的全基因组序列。
第三，云计算、机器学习在生物方面的应用开始普及。
微生物组信息量极大。如果把 NCBI 的微生物组数据用 DVD 储存（平均 700 MB），这些 DVD 垒起来有 4 个世界第一高楼迪拜塔高。云计算的出现，能够突破本地储存对硬件的高要求。
微生物基因的数据信息复杂。即使最新测序技术也无法突破测序结果误差大，不完整的瓶颈。这些碎片化，有错误的的微生物信息难以正确比对数据库中的信息。而机器学习算法发展，能够有效，快速得分析数据。
在欧美，“微生物组测序”正在从实验室走向市场。在中国，微生物组测序服务只针对科研，提供者如华大基因、诺禾致源、美吉生物等。目前，微生物组测序的商业应用一片空白，人们正期待新的产业诞生。
目前，将微生物组测序进行商业应用的公司大部分处于初创阶段，主要集中在法国和美国两个国家。应用于医疗诊断，农业和保健食品三个领域。深蓝挑选出了三家相对成熟的创业公司，挑选依据如下：对应市场需求点、技术可靠程度、创始人背景。
1. Enterome Biosicence
创始团队通过研究肠道菌群基因组开发药品，有望根治号称消化科 “头号怪病” 的克罗恩病。这是一种病因不明、反复发作、无法根治的肠道炎症性疾病。团队发现，形成该病的主要原因是粘附侵袭性大肠杆菌（AIEC）过多，造成肠道黏膜病变。这款能有效抑制大肠杆菌增殖的药物正处于人体临床试验阶段。
Enterome Bioscience 官网界面，主打多年资深微生物基因组研究技术。
Enterome Bioscience 2012 年成立于巴黎，今年 5 月在位于波士顿的生物医药创业硅谷——肯德尔广场（ Kendall Square）开了一家分公司。肯德尔广场紧邻哈佛、MIT，是世界生物技术研发重镇。公司获得了两轮共 1750 万欧元融资，投资方包括微生物投资的全球领导者 Seventure Partners 及雀巢等。
公司亮点：
1. 欧美有约 100 万克罗恩患者，其中 50% 中重度患者需进行长期治疗。然而，服用免疫抑制剂和手术等治疗手段只治标不治本。据估计，在 2020 年将有 60 万中重度患者，意味着 56 亿美元的市场。
2. 创始人达斯库 · 艾瑞里奇（ Dusko Ehrlich） 担任法国国家农业研究所（INRA）的研究总监，领导开发了 INRA 宏基因组平台。艾瑞里奇曾在科技期刊发文超过 350 篇。他参与过多个国际微生物组计划。其余两位核心人物均有超过 15 年的微生物组科研经验。
3. Enterome 获得法国国家农业研究所（INRA）技术和资金支持，拥有超过 20 年的研发历史，是微生物组应用的先驱。
4. Enterome 基因组数据库完备，包含所有粪便微生物的全基因组。
5. 公司的合作伙伴包括强生制药，梅奥诊所，药物开发公司艾伯维，武田药品工业株式会社等。Enterome 利用其专有的完备基因组数据库，和这些公司共同开发针对克罗恩病、运动障碍疾病等微生物相关疾病。
2. uBiome
这家公司可以为你口腔或肠道中的菌落测序。一个采样套餐 89 美元，用户自主采样后将样本寄回 uBiome， 4-6 周后收到报告。报告不仅包括肠道菌落的种类分布，还可将你的结果与健康人、素食主义者、肥胖者、嗜酒者等等对比。多次测试后，还可以比较不同时间的菌落分布。
uBiome 网站界面，展示单次或多次测量套餐产品，自主测试，方便用户。
2013 年，uBiome 作为全球第一个对大众开放微生物组测序的商业公司，最初的资金由网络众筹得来，共吸引到了 2500 个参与者的 35 万美元支持。2014 年，uBiome 获得种子轮 150 万，A 轮 450 万美金的融资，后成功选入 Y Combinator 以及由 PayPal/Google 创立的 500 Startups.
公司亮点：
1. uBiome 主要提供个人基础测序服务，利用云服务储存与机器学习，最后将分析结果整理成生动直观，用户容易理解的报告。
2. 可以分析的微生物来源广。公司不仅可以分析口腔、肠道中的菌落，还可以分析鼻子、皮肤、生殖器的菌落。除了人体，uBiome 已经分析了肿瘤活检样本、猪的粪便、海水里的微生物等等。
3. 开启多方合作，建立商业生态系统。uBiome 为益生元公司 ISOThrive 提供微生物基因测序服务。同时，uBiome 与美国疾病控制与预防中心合作，对至少 1 万份病人粪便样本进行测序分析，拓展数据库。此外，uBiome 还向医疗领域进军，与医疗机构 OpenBiome 的临床医生合作，研究粪菌移植技术。
2. Indigo
Indigo 今年 7 月刚发布首款产品 Indigo Cotton 。 这款 100% 环保产品， 通过微生物组测序，将干旱地区的棉花产量提高了 10%。而现代农业的产量年增长仅为 1%。
Indigo 官网界面。Indigo 采用微生物方式提高作物产量，相比化肥等催产方式，既可以节水，又不会对农作物造成损伤，100% 环保可持续。
这家美国公司成立于 2014 年，首轮投资获得 5600 万美元，今年又获得 1 亿美元的投资，这是农业标的有史以来获得的最大一笔融资。
公司亮点：
1. Indigo 的产品不仅仅可以提高农作物产量，迎合万亿级农业市场需求，还可以应对全球水资源短缺问题。农业生产水资源用量占全球水资源用量的 70%。在保护环境的基础上，Indigo 用有益微生物处理的低用水量、高产量农作物可能会彻底改变农业现状。
2. 公司只有当作物产量有可量化的增长时才会收取费用，这种模式可促使客户购买。今年年底将推出第二款产品 Indigo Wheat，继续针对美国大片的干旱地区，提高小麦的水分利用率。
3. 公司 CEO 在过去的 18 年里创立了 3 家公司，其中两个都已经成功上市，募集了超过 7.5 亿美元； 第三个公司是开发一个小分子生物药的，今年被辉瑞以 52 亿美元收购。
4. 科技总监罗杰特（Roger） 是农业学专家， 2009-2011 被奥巴马钦点的国家食品农业研究所第一任所长。他目前还担任加州大学世界食品中心所长，Donald Danforth 植物科学中心名誉校长。
5. Indigo 利用微生物组测序技术和生物信息学计算方法，组建了一个关键微生物组信息数据库，利用机器学习，预测对农作物生长最有利的微生物。将这些微生物应用到农作物上，有利于农作物抵御病虫害，提高营养摄入量、水分利用率，最终提高产量。
6. 公司的研究团队约 60 人，已为 4 万个微生物进行全基因组测序。公司还已经在三个大洲的十几种作物进行了全年测试。
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