美国国家微生物组计划

2016年5月14日 | Filed under: 制药工业,政策法规,文献综合 | Posted by: 路人丙

【新闻事件】：昨天美国政府宣布将出资1.21亿美元开始国家微生物组计划（National Microbiome Initiative，NMI）。和肿瘤登月计划不同，NMI的目标更为模糊，也不仅限于医药。企业如诺华、慈善机构如盖茨基金会也将参与，贡献4亿美元。这个项目将研究人类、动物、农作物、土壤、和海洋微生物的诸多方面，包括基因组、分子流动、控制某些细菌的生存等。诺华资助的部分关注如何预测天然产物结构和加快药用天然产物的发现。

【药源解析】：据估计细菌在地球已经生活了35亿年，远长于人类的250万年。如果把地球的年龄压缩成一年，细菌出现在3月而人类在12月31日晚上11：30才出现。所以在人类出现之前细菌已经和地球其它成分形成了一个相对稳定的生态系统。细菌对生命主要元素碳氮循环起到重要作用，海洋细菌是氧气的主要生产厂家。根据进化论原则，人类要在这个生态系统生存必然要适应这个系统，和这些地头蛇搞好关系。所以人体功能和环境细菌可能有千丝万缕的关联，研究这些关联对人类健康显然非常重要。

由于人体的体细胞数量和共生菌数量几乎相同，这些细菌成为和我们接触最为紧密的环境因素。在抗生素出现之前，和这些小邻居的矛盾是人类死亡的主要因素。可以想象在漫长的进化过程中(包括没有卫生条件、茹毛饮血的人类早期)人体免疫系统需要每天和胃肠、其它环境细菌博弈，所以共生细菌对人体免疫应答的影响可以理解。去年科学杂志的两篇文章显示胃肠细菌可以影响PD-1和CTLA-4抗体的疗效，这令通过改变胃肠细菌改进应答率只有20%左右的免疫疗法成为一个热门方向。

细菌流动能力有限，生存环境恶劣，为了和其它微生物争夺有限资源、保护自身结构的一个主要办法是通过合成化学毒素。绝大多数抗菌素来自细菌的次级代谢产物，也有很多其它药物如免疫抑制剂环孢霉素来自真菌。其原研厂家诺华和Broad、UCSF的合作也是NMI的一部分，目的是为了通过信息学和生物合成寻找新型药物先导物。除了大量药用天然产物，现在制药界最火热的技术CRISPR也是细菌首先发明的。希望NMI资助项目会找到更多先导物和生物技术。

当然细菌组成复杂，我们现在还不完全理解什么是正常的细菌生态系统、哪些对健康有益。最简单的办法是移植整个菌群，比如上面提到的CTLA-4抗体在引入含有杆菌或双岐杆菌粪便后应答增强。2013年一个用粪便疗法治疗艰难梭状芽孢杆菌感染的临床试验效果也非常惊人。现在逐渐有研究显示细菌对肥胖、肿瘤、阿尔茨海默等诸多疾病都有一定影响。新技术可能会找到影响疾病和治疗应答的关键细菌而增加准确性和使用方便性。

美国政府经常有一些导向性资助项目，很多因为资助力度很小并不为公众所知。最近比较大的项目包括人类基因组、人脑计划、精准医学、肿瘤登月计划等。