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2021．01
培養的重要性、新冠病毒變種、創業及創投觀點：亞洲微生物體趨勢論壇亮點
由圖爾思生物科技、中研院、台大醫院主辦的亞洲微生物體趨勢論壇（Asia Microbiome Conference）今年已經邁入第五屆，本屆除了微生物體研究和微生物技術趨勢、多體學技術運用之外，還加入 Post COVID-19、微生物新創以及創投觀點等議題，希望不僅有更多研究成果，更能促進台灣微生物產業發展，激發更多創新動能，開啟更多新的契機。
回歸培養，找出微生物與人體的因果關係
地球約有 5X 1030 個微生物，人類腸道菌有 1014 個，但大多數為厭氧菌，現有的培養技術無法精準地模擬腸道厭氧環境，例如有些厭氧菌需與其它微生物共生，或是需有腸道次級代謝物供給營養，就算分離出來，也無法存活，使得至今仍有 7 成腸道菌尚未培養出來或未完成分類鑑定。因此，台大醫院吳明賢院長強調，微生物研究最重要的關鍵，還是要回歸培養，養出菌，才能了解它們的功能以及它們與人體的因果關係。
台大醫院 吳明賢 院長
由於宏觀基因體（Metagenomics）定序技術進展，再搭配培養體學（culturomics），使得國際上微生物科學家於 2011 年起培養越來越多菌種，至今已培養出 1200 株以上的菌種，包含 300 株新菌種。其中，台灣食品工業發展研究所（食工所）生物資源保存及研究中心（Bioresource Collection and Research Center, BCRC）透過其腸道微生物培養體平台（Culture Collection based），成功培養出 47 株腸道微菌新種，也成功分離且培養台灣人本土的萬能益生菌 Akkermansia muciniphila（可治療肥胖、腸炎、糖尿病等 60 多種疾病） 以及 Faecalibacterium prausnitzii（降低發炎）。食工所黃建勳研究員表示，期望不僅能繼續培養出本土潛力腸道菌新種，也能建立台灣健康人腸道菌庫，進而開發次世代益生菌和活菌藥物。
食工所 黃建勳 研究員
微生物體與各種疾病之關係
微生物體與人體的細胞、DNA 組成之間會互相影響，因此當它失衡時，可能誘導發炎性和神經疾病發生，也可能影響癌症、慢性阻塞性肺病的治療。
1. 大腸癌
中研院與北醫聯合研究指出，72 位大腸直腸癌患者執行手術後 24 個月的腸道菌相變化，雖然在短期內會出現變化，但仍恢復到治療前的腸道菌相，顯示大腸癌腸道菌相樣態耐受性高。中研院孟子青研究員進一步提到，有一個菌種（因專利申請狀況稱 Species X）在健康民眾和大腸直腸癌患者治療前後的含量差異不大，但它被移植到腫瘤小鼠或無菌腫瘤鼠時，發現有抑制腫瘤的效果。然而，Species X 是直接還是間接抑制腫瘤的機制仍需近一步研究驗證。
中研院 孟子青 研究員
2. 慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）
長庚大學研究指出，4 種抗生素治療能降低在香菸燃燒的環境誘發 COPD 的風險，以及戈氏副擬桿菌（Parabacteroides goldsteinii）MTS01不僅能降低小鼠飲食肥胖和代謝失調，更能透過分泌脂多醣（Lipopolysaccharide, LPS）（Pg-LPS）來降低其肺部抗發炎，改善 COPD 小鼠的狀況，且對健康小鼠沒有副作用。長庚大學林稚容博士總結道，該研究不僅證實到腸道菌與 COPD 的關聯性，也建立腸道-肺臟軸的研究模型。
長庚大學 林稚容 博士
3. 解決抗生素抗藥性難題
花蓮慈濟醫學中心研究團隊讓噬菌體當作清潔劑，以含有噬菌體的噴霧來清除醫院病房的環境微生物，降低院內感染風險，也能降低一些超級細菌的抗藥性，如噬菌體噴霧環境殺菌法能逆轉鮑曼不動桿菌（Acinetobacter baumannii）產生的多重抗藥性。花蓮慈濟醫院陳立光醫師表示，他們在 27 名在監護病房的肺炎患者使用噬菌體噴霧後，使 12 名鮑曼不動桿菌感染患者和 2 位綠膿桿菌患者治癒且出院。再來，他們也依標靶菌種建立噬菌體收集庫。
*裂解性噬菌體：分解超級細菌的噬菌體。 +宿主覆蓋率：覆蓋超級細菌的比例
另外，他們也曾用肺克噬菌體來治療新冠肺炎患者，改善了肺部狀況。除了去掉不好的菌外，未來也能透過噬菌體的 Lysogenic Cycle 來留下腸道菌好菌，建立好的腸道菌相，改善患者狀況。
花蓮慈濟醫院 陳立光 醫師
新冠病毒變異會影響診斷及藥物和疫苗有效性嗎？
許多人關心的新冠病毒變異是否影響和診斷、疫苗的有效性，林口長庚醫院病毒檢測中心及長庚大學施信如教授於會中為大家解答。
林口長庚醫院病毒檢測中心及長庚大學 施信如 教授
2020 年在台灣和新加坡都發現某一株整段 ORF8 序列缺失的新冠病毒，可存活，但致病力變弱，後來這株病毒也就消失。截至 2020 年 6 月，由美國國家生物技術資訊中心（ NCBI）等國際資料庫提供的數據，僅有 333 個新冠病毒序列，但該病毒不斷變異。截至 2021 年 1 月初，已有 21 萬以上的新冠病毒序列。例如，2020 年 2 月過後，檢測到主要的病毒棘狀蛋白上 D614 位點，卻逐漸變異成 G614，使得病毒仍更適應宿主和溫度變化，在 -20 °C 下，存活期可高達 30 天。
目前感染性實驗室主要都是診斷新冠病毒的 RNA-dependent RNA polymerase （RdRp, nsp12）、E、N 基因序列，來判定患者是否感染。另外，也可以再透過比較培養和非培養（體內檢測）的病毒 RNA 拷貝數（copy number）來判斷患者是否有感染力。
另一項研究指出，抗棘狀蛋白抗體 EY6A 可與 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 各自結合，雖然 SARS-CoV-2 的親和力（affinity）略低於 SARS-CoV-1，但不影響治療效果。由此可知，縮然病毒雖會變異，對現有抗體療法來說，仍有治療效果。
另外，英國株變種病毒僅在受體結合域（receptor binding domain, RBD）的一個位點改變，並太不會影響疫苗和藥物的療效。值得注意的是南非株，有 N501Y、E484K、K417N 等變異，其中 N501Y 變異增加病毒與 ACE2 的結合能力，E484K 變異增加病毒與 ACE2 的結合能力且提升 Class2 中和抗體（與病毒表面結合）產生抗藥性的機會。K417N 變異會抑制 Class1 中和抗體（與 RBD 結合）與病毒的交互作用。也可能會影響疫苗的效果，需要持續追蹤。
創業失敗 7 大因素和成功 10 大因素
創業是一個艱辛且複雜的過程，失敗在所難免，而原因大約可歸納為 7 點：技術不完備、缺乏核心產品、無市場需求、商業模型不可行、缺乏資金、太快募資到過多資金、市場喜愛程度低或是沒找到 Product-Market Fit。Taiwan Startup Institute 創業加速器楊涵淳執行長提到，許多學界新創希望多探索產品可能性，所以有企業來詢問就會嘗試開發，但這會導致企業缺乏核心產品，「創業就是把 1 到 2 件事做到最好」，且通常資金會比想像中快用完，所以須多家審視產品開發經費。另外，許多矽谷新創會因為太快募到大把資金，不知道怎麼應用，最終衍生出無法花在刀口的狀況。
Taiwan Startup Institute 創業加速器 楊涵淳 執行長
另外，根據價創計畫的經驗，新創常見的成功要素大概可分 10 點：合適的團隊、產業知識、市場需求、行銷、市場規模、社交資本、商業模式、對競爭環境的理解、耐心、精實創業（Lean Startup）。台灣學界的社交資本通常較高，他們會在演講中認識到許多願意投資、協助的企業主，但學界新創在行銷領域偏弱，TSI 評估旗下 26 家新創中，僅有 6 家達到標準。最後，新創得釐清產品所解決的問題，是否早在流程前端已被處理，「譬如難題已經在 tier 3 被解決，那產品能解決 tier 5 的挑戰就會變得沒必要」，就算產品再優秀，市場也不會出現足夠的需求。
創投觀點：癌症、自體免疫療法是微生物體首要標的
自 2010 年開始，微生物體研究 10 幾年來吸引共 8.4 億美元融資，且數字逐年成長。台杉投資生技基金事業處陳宣甫投資經理從創投（VC）的角度分享微生物體的投資趨勢。
台杉投資生技基金事業處 陳宣甫 投資經理
過去 10 幾年，以 Johnson & Johnson 為首，包含 Illumina、Seventure Partners、Flagship Pioneering（投資 Moderna 的創投）、Alexandria 皆是積極投資微生物療法的企業組織。Johnson & Johnson 不僅是投資數最高的藥廠（8 個），更設立 Janssen 人類微生物研究中心（Janssen Human Microbiome Institute），可見入場微生物體研究的決心。
另外，產業界也出現不少合作案，譬如 2020 年 Gilead 與 Second Genome 宣布為期 4 年針對 Gilead 藥物臨床反映的生物標記研究、2018 年 Microbiota 與 Genentech 合作開發炎症性腸炎（inflammatory bowel disease, IBD）的生物標記與相關療法、還有 2016 年 Johnson & Johnson 與 Vedanta Biosciences 聯手研發治療 IBD 的候選藥物 VE202 等。
從投資數據來看，有將近一半的投資金額都流入消化道研究中，不過現下大部分微生物療法仍在臨床前試驗，尚無人取得美國 FDA 核准。總結以微生物為基礎的治療產品大約可分為 7 大類:
▍文章轉發：基因線上
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回歸培養，找出微生物與人體的因果關係
地球約有 5X 1030 個微生物，人類腸道菌有 1014 個，但大多數為厭氧菌，現有的培養技術無法精準地模擬腸道厭氧環境，例如有些厭氧菌需與其它微生物共生，或是需有腸道次級代謝物供給營養，就算分離出來，也無法存活，使得至今仍有 7 成腸道菌尚未培養出來或未完成分類鑑定。因此，台大醫院吳明賢院長強調，微生物研究最重要的關鍵，還是要回歸培養，養出菌，才能了解它們的功能以及它們與人體的因果關係。
由於宏觀基因體（Metagenomics）定序技術進展，再搭配培養體學（culturomics），使得國際上微生物科學家於 2011 年起培養越來越多菌種，至今已培養出 1200 株以上的菌種，包含 300 株新菌種。其中，台灣食品工業發展研究所（食工所）生物資源保存及研究中心（Bioresource Collection and Research Center, BCRC）透過其腸道微生物培養體平台（Culture Collection based），成功培養出 47 株腸道微菌新種，也成功分離且培養台灣人本土的萬能益生菌 Akkermansia muciniphila（可治療肥胖、腸炎、糖尿病等 60 多種疾病） 以及 Faecalibacterium prausnitzii（降低發炎）。食工所黃建勳研究員表示，期望不僅能繼續培養出本土潛力腸道菌新種，也能建立台灣健康人腸道菌庫，進而開發次世代益生菌和活菌藥物。
微生物體與各種疾病之關係
微生物體與人體的細胞、DNA 組成之間會互相影響，因此當它失衡時，可能誘導發炎性和神經疾病發生，也可能影響癌症、慢性阻塞性肺病的治療。
1. 大腸癌
中研院與北醫聯合研究指出，72 位大腸直腸癌患者執行手術後 24 個月的腸道菌相變化，雖然在短期內會出現變化，但仍恢復到治療前的腸道菌相，顯示大腸癌腸道菌相樣態耐受性高。中研院孟子青研究員進一步提到，有一個菌種（因專利申請狀況稱 Species X）在健康民眾和大腸直腸癌患者治療前後的含量差異不大，但它被移植到腫瘤小鼠或無菌腫瘤鼠時，發現有抑制腫瘤的效果。然而，Species X 是直接還是間接抑制腫瘤的機制仍需近一步研究驗證。
2. 慢性阻塞性肺病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）
長庚大學研究指出，4 種抗生素治療能降低在香菸燃燒的環境誘發 COPD 的風險，以及戈氏副擬桿菌（Parabacteroides goldsteinii）MTS01不僅能降低小鼠飲食肥胖和代謝失調，更能透過分泌脂多醣（Lipopolysaccharide, LPS）（Pg-LPS）來降低其肺部抗發炎，改善 COPD 小鼠的狀況，且對健康小鼠沒有副作用。長庚大學林稚容博士總結道，該研究不僅證實到腸道菌與 COPD 的關聯性，也建立腸道-肺臟軸的研究模型。
3. 解決抗生素抗藥性難題
花蓮慈濟醫學中心研究團隊讓噬菌體當作清潔劑，以含有噬菌體的噴霧來清除醫院病房的環境微生物，降低院內感染風險，也能降低一些超級細菌的抗藥性，如噬菌體噴霧環境殺菌法能逆轉鮑曼不動桿菌（Acinetobacter baumannii）產生的多重抗藥性。花蓮慈濟醫院陳立光醫師表示，他們在 27 名在監護病房的肺炎患者使用噬菌體噴霧後，使 12 名鮑曼不動桿菌感染患者和 2 位綠膿桿菌患者治癒且出院。再來，他們也依標靶菌種建立噬菌體收集庫。
另外，他們也曾用肺克噬菌體來治療新冠肺炎患者，改善了肺部狀況。除了去掉不好的菌外，未來也能透過噬菌體的 Lysogenic Cycle 來留下腸道菌好菌，建立好的腸道菌相，改善患者狀況。
新冠病毒變異會影響診斷及藥物和疫苗有效性嗎？
許多人關心的新冠病毒變異是否影響和診斷、疫苗的有效性，林口長庚醫院病毒檢測中心及長庚大學施信如教授於會中為大家解答。
2020 年在台灣和新加坡都發現某一株整段 ORF8 序列缺失的新冠病毒，可存活，但致病力變弱，後來這株病毒也就消失。截至 2020 年 6 月，由美國國家生物技術資訊中心（ NCBI）等國際資料庫提供的數據，僅有 333 個新冠病毒序列，但該病毒不斷變異。截至 2021 年 1 月初，已有 21 萬以上的新冠病毒序列。例如，2020 年 2 月過後，檢測到主要的病毒棘狀蛋白上 D614 位點，卻逐漸變異成 G614，使得病毒仍更適應宿主和溫度變化，在 -20 °C 下，存活期可高達 30 天。
目前感染性實驗室主要都是診斷新冠病毒的 RNA-dependent RNA polymerase （RdRp, nsp12）、E、N 基因序列，來判定患者是否感染。另外，也可以再透過比較培養和非培養（體內檢測）的病毒 RNA 拷貝數（copy number）來判斷患者是否有感染力。
另一項研究指出，抗棘狀蛋白抗體 EY6A 可與 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 各自結合，雖然 SARS-CoV-2 的親和力（affinity）略低於 SARS-CoV-1，但不影響治療效果。由此可知，縮然病毒雖會變異，對現有抗體療法來說，仍有治療效果。
另外，英國株變種病毒僅在受體結合域（receptor binding domain, RBD）的一個位點改變，並太不會影響疫苗和藥物的療效。值得注意的是南非株，有 N501Y、E484K、K417N 等變異，其中 N501Y 變異增加病毒與 ACE2 的結合能力，E484K 變異增加病毒與 ACE2 的結合能力且提升 Class2 中和抗體（與病毒表面結合）產生抗藥性的機會。K417N 變異會抑制 Class1 中和抗體（與 RBD 結合）與病毒的交互作用。也可能會影響疫苗的效果，需要持續追蹤。
創業失敗 7 大因素和成功 10 大因素
創業是一個艱辛且複雜的過程，失敗在所難免，而原因大約可歸納為 7 點：技術不完備、缺乏核心產品、無市場需求、商業模型不可行、缺乏資金、太快募資到過多資金、市場喜愛程度低或是沒找到 Product-Market Fit。Taiwan Startup Institute 創業加速器楊涵淳執行長提到，許多學界新創希望多探索產品可能性，所以有企業來詢問就會嘗試開發，但這會導致企業缺乏核心產品，「創業就是把 1 到 2 件事做到最好」，且通常資金會比想像中快用完，所以須多家審視產品開發經費。另外，許多矽谷新創會因為太快募到大把資金，不知道怎麼應用，最終衍生出無法花在刀口的狀況。
另外，根據價創計畫的經驗，新創常見的成功要素大概可分 10 點：合適的團隊、產業知識、市場需求、行銷、市場規模、社交資本、商業模式、對競爭環境的理解、耐心、精實創業（Lean Startup）。台灣學界的社交資本通常較高，他們會在演講中認識到許多願意投資、協助的企業主，但學界新創在行銷領域偏弱，TSI 評估旗下 26 家新創中，僅有 6 家達到標準。最後，新創得釐清產品所解決的問題，是否早在流程前端已被處理，「譬如難題已經在 tier 3 被解決，那產品能解決 tier 5 的挑戰就會變得沒必要」，就算產品再優秀，市場也不會出現足夠的需求。
創投觀點：癌症、自體免疫療法是微生物體首要標的
自 2010 年開始，微生物體研究 10 幾年來吸引共 8.4 億美元融資，且數字逐年成長。台杉投資生技基金事業處陳宣甫投資經理從創投（VC）的角度分享微生物體的投資趨勢。
過去 10 幾年，以 Johnson & Johnson 為首，包含 Illumina、Seventure Partners、Flagship Pioneering（投資 Moderna 的創投）、Alexandria 皆是積極投資微生物療法的企業組織。Johnson & Johnson 不僅是投資數最高的藥廠（8 個），更設立 Janssen 人類微生物研究中心（Janssen Human Microbiome Institute），可見入場微生物體研究的決心。
另外，產業界也出現不少合作案，譬如 2020 年 Gilead 與 Second Genome 宣布為期 4 年針對 Gilead 藥物臨床反映的生物標記研究、2018 年 Microbiota 與 Genentech 合作開發炎症性腸炎（inflammatory bowel disease, IBD）的生物標記與相關療法、還有 2016 年 Johnson & Johnson 與 Vedanta Biosciences 聯手研發治療 IBD 的候選藥物 VE202 等。
從投資數據來看，有將近一半的投資金額都流入消化道研究中，不過現下大部分微生物療法仍在臨床前試驗，尚無人取得美國 FDA 核准。總結以微生物為基礎的治療產品大約可分為 7 大類:
- 活體細菌類
- 編輯細菌類
- 細菌移植類
- 細菌蛋白類
- 小分子藥物類
- 抗體與蛋白質類
- 自然物質類
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