由中央研究院生化所、台大醫院、圖爾思生物科技公司等主辦，基因線上協辦一年一度亞洲微生物體趨勢論壇（Asia Microbiome Conference, AMC），第 7 屆大會於 1 月 7 日以實體會議形式，在中央研究院盛大舉行。活動現場共有超過 400 名國內外微生物領域學研專家、公司企業代表共襄盛舉，充分展現台灣豐富的微生物學研究量能，更顯示國際間對於微生物體作為生物性治療產品、或跨物種的微生物多元研究趨勢重視。
大數據微生物體分析，用於新冠、癌症診斷治療
大會主題演講首先隆重邀請美國加州大學聖地亞哥分校（University of California San Diego） Rob Knight 教授，他同時是 Earth Microbiome Project, American Gut Project 等大型微生物研究聯合創辦人。Rob Knight 教授首先談到微生物與人體健康密切關係，人體中基因約有 99% 屬於來自微生物群，但其重要性向來被忽略。為了快速分析微生物體的數據資料，Rob Knight 教授實驗室成功建置線上開源分析工具 Qiita，有助研究者進行大量微生物的多體學比對，加速微生物數據累積。
而近年新冠疫情席捲，Rob Knight 教授研究也轉往分析所在校園 UCSD 的廢水中微生物基因體，不僅測得校園中 85% 新冠確診案例，還能及早偵測到變異病毒的存在，對於防堵疫情擴散大有幫助。Rob Knight 接著分享將微生物分析用於癌症領域的成果，其團隊不僅利用機器學習揭開患有癌症類型與帶有特定微生物基因體的關聯性，他們也特別指出真菌菌群（mycobiome）失調和癌症發生有關。
隨著由自然環境中取得的總基因體數據（metagenomics）爆發式增長，為了改善定序精確度較差的困境，Rob Knight 教授參與的 Greengene 研究計劃，他們以全長 16S rRNA 定序為基礎資料庫，將物種資訊進行大規模系統性修正，藉此更精準建立微生物的分類標準。最後，Rob Knight 教授提醒目前的絕大多數微生物體研究由先進國家主導，若要擴大基因資料庫與應用範圍，將來需要改善研究的地域限制問題。
微生物於大腸直腸癌的轉譯醫學進展
香港中文大學于君教授接著以大腸直腸癌（colorectal cancer, CRC）為例，介紹微生物與癌症發生關係，以及微生物治療在輔助癌症治療上的轉譯醫學進展。既有研究累積越來越多文獻知道特定微生物與 CRC 致病機轉相關，例如小鼠模型中得知 P. anaerobius 會造成腸道生態失調、具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）調控 E-cadherin 蛋白表現，使得腫瘤增生與轉移風險增加。此外研究也發現吸菸藉由影響腸道微生物及其代謝反應，增加 CRC 發生風險。
于君教授再介紹了利用微生物輔助策略，提升癌症免疫治療的成效案例。首先，已知帶有特定微生物菌種會造成皮膚黑色素癌（melanoma）免疫治療效果不佳。而將既有免疫治療輔助微生物治療在不少癌症類別都可以改善療效，比如腸道微菌叢植入治療糞便微生物移植（Fecal Microbiota Transplantation, FMT）結合皮膚黑色素癌免疫治療，可以提高 CD8+ T 細胞反應、增加 anti-PD1 藥物療效，降低腫瘤復發。益生菌 z（probiotics z）透過增加 IFN-γ 免疫調控功能，在 CRC 達到抗腫瘤功能。許多臨床實例都說明發展個人化的微生物輔助治療為將來方向。
對於常見藥物的治療反應上，微生物體組成也扮演關鍵影響作用。Lysinibacillus sphaericus 會降低 aspirin 用在化學預防（chemopreventive）的效果，因此臨床上應特別注意若是帶有此菌種的病人，接受 aspirin 給藥應特別給予劑量調整。于君教授也提及如果要落實癌症早期篩檢診斷，可以透過非侵入式檢測微生物 biomarker，例如由香港中文大學研發的 M3 CRC 檢測套組目前已經在香港與其他國家上市使用。
以微生物治療填補 NASH 的未滿足醫療需求
台大醫院吳明賢院長接著將主題轉向非酒精性脂肪肝炎（nonalcoholic steatohepatitis, NASH），NASH、以及疾病前期的非酒精性脂肪肝疾病（non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）目前仍有龐大的治療需求，治療上多透過改善飲食、生活習慣、減肥手術等方式介入，美國 FDA 至今還沒有批准任何一項治療藥品。
吳院長則分享許多微生物研究已經發現可能在 NASH 治療帶來新契機。接受減肥手術後的小鼠再接受 FMT 移植治療，腸道微生物能帶來調降肝糖、脂質濃度的臨床功用，目前已知的益生菌種包含厭氧菌 Akkermansia muciniphila、氣味桿菌 Odoribacter splanchnicus 等。相反的，也有已知會加快 NASH 進展有害微生物，如 Catenibacterium mitsuokai、Ruminococcus torques 等。
談到微生物治療結合既有 NASH 營養治療（nutrition therapy）或運動介入的效果，吳院長說明，在小鼠模型中以營養治療給予薑油或發酵豆類產品中萃取的 LT-17，能夠調節肝臟代謝活性，LT-17 用於人類的臨床試驗也正在進行中。此外，有氧運動加上 FMT 對於改善 NASH 也證實有正面效果。
在上半場尾聲，論壇邀請到前三位講者共同參加小組會議討論。于君教授首先分享當初為何會研究腸道微生物與癌症之間的關係，Rob Knight 教授則講述到建立微生物體架構的重要性。吳明賢院長分享了其身為醫師在治療 NASH 患者的臨床個案經驗，並如何突破藥物的限制找尋飲食、生活習慣的改善方式，多管齊下改善疾病狀況。
人類、非人類的微生物體研究進展
人類微生物體研究論壇中，成大醫院的楊耀榮醫師分享藉由探討嬰幼兒的腸道菌相來研究其皮膚疾病（異位性皮膚炎）及嬰兒絞痛（infantile colic）之間的關聯性，也提到了腸-皮膚軸（gut-skin axis）的機制。楊醫師指出嬰兒在週數小的腸道菌相失調的情形：L.gasseri 與 B. Longum 的減少，可分別作為預測嬰兒絞痛與異位性皮膚炎發生的生物標記物，也因此可能可用於預防此兩種疾病。台灣大學阮雪芬特聘教授介紹癌症相關微生物菌相的小分子核糖核酸測序數據研究，這是有別於過往分析多針對 RNA-seq 定序、全基因組定序（Whole genome sequencing, WGS）的新研究取徑。台大醫院吳偉愷醫師針對許多慢性疾病，介紹腸道微生物代謝作用與疾病之間的有關機制。
於非人類微生物體研究場次中，中興大學黃介辰終身特聘教授介紹固碳作用與遠古生物起源的關係，以及碳循環生物技術的未來研究趨勢。台灣大學謝志豪特聘教授分享運用數據與網絡分析工具，加入不同時間點所蒐集數據以重建自然界生態系統中物種間的網絡互動關係。運用這套分析工具能夠識別微生物群中的特定種類，也有助揭開微生物生態網絡的動態穩定性機制。中央研究院蔡怡陞研究員以釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae ）為題，利用全基因組定序數據，介紹其菌種多樣性、起源地、棲位等多樣生態資訊。
從跨物種、基因體多維度探討微生物與人體健康關係
論壇最後的壓軸演講，是由荷蘭格羅寧根大學醫學中心（University Medical Center Groningen）傅靜遠教授連線分享，她介紹全球最大規模的微生物 biobank 之一 lifelines 研究計畫，及其進行至今歷時近 20 年累積的豐富成果。
由 2006 年開啟執行的 lifelines 微生物體研究計畫，以歐洲國家為主要進行地區，目標為針對超過 16 萬人口進行 30 年追蹤分析，藉由從受試者血液、糞便、DNA 等檢體中取得微生物檢體分析其多體學（multi-omics），現已收集超過 2,000 種基因表型（phenotype）資訊。傅教授說明，由 lifelines 資料庫中可以大規模比對，得知個體的基因變異對於影響腸道微生物體組成的變因，而社會經濟條件、環境暴露因子也是影響的關鍵成因。
從藉由巨量生物資訊比對，可以得知一些常見疾病病人常帶有的共通微生物群，包含癌症、腸胃道疾病、皮膚與氣喘等過敏疾病、心理與神經系統疾病。針對這些共通的微生物群進行基因與微生物結構分析，可以更深入得知隨著微生物基因體穩性性下降（genetically instable），會改變人體體內代謝作用，進而導致疾病發生。另外，基因體結構變異（structural variations, SVs）是生物間染色體上結構變異的一種形式，在多達 55 種物種間的微生物 SV 變異有共通特性，例如膽酸代謝途徑在不同物種間受到類似的微生物 SV 變異調節。
傅教授總結，在探討微生物變異對人體健康造成的影響時，應該將物種、菌種、遺傳變異多樣性都納入考量，儘管普遍認為環境成因扮演關鍵角色，但遺傳變異也不應被忽略，尤其是微生物基因體變異，以及延伸用於鑑別特定菌種，以較全面得知其對人體健康的作用。
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©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：[email protected]
