由美國生技公司 Envivo Bio 研發的 Capscan 是一種非侵入性腸道取樣裝置，可以在人體生理條件下精確分析腸道菌群（Gut microbiota）和代謝物組（Metabolome）。刷新了科學界對腸道微生物菌相的認知。在此之前，雖然已知腸道微生物的分佈和活動對疾病進展具有潛在影響，可是礙於要掌握腸道菌群狀況難度甚高，使得有關研究面臨重大困難。來自加州大學戴維斯分校（UC Davis）、史丹佛大學（Stanford University）和 Envivo Bio 的研究人員早前於《Nature》和《Nature Metabolism》兩大科學期刊發表研究文章。解釋 Capscan 如何提供更準確的腸道狀況分析（Gut profile）。
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目前要研究腸道代謝和腸道微生物菌相，主要是透過糞便取樣（Stool sampling），此方法僅提供關於後半段結腸的資訊，並不涵蓋小腸的部分。然而，人體消化過程大部分在小腸中發生，大多數代謝物都是在此產生、轉化以及被人體吸收，甚至不會進入糞便。礙於傳統取樣技術的限制，腸道不同區域的異質性（Heterogeneity）往往被忽視，以至未能反映腸道的實際狀況。在《Nature》發表的論文中提到：「對糞便的分析無法就腸道內微生物群組成、病毒活動、宿主蛋白質組（Host proteome）以及膽汁酸含量等範疇的縱向和時間變化提供準確和完整的資訊。」
團隊近期的研究又發現，在已故器官捐贈者的腸道裡，微生物群的組成跟活體捐贈者有明顯區別，甚至小至幾英寸的範圍內也有差異。值得留意的是，這些已故捐贈者通常曾經接受過抗生素治療，即使在生命維持系統停止運作後馬上進行採樣，他們的腸道也經常已經壞死。另外，活體受試者在取樣前必須事先禁食和處於鎮靜狀態。
全新非侵入性取樣裝置，刷新對腸道菌群的認知
每個 CapScan 膠囊裝置的大小與一顆維他命藥丸相若，其聚合物外殼具有對 pH 值敏感的腸道塗層，可根據人體腸道不同區域的不同酸鹼度，在通過小腸時以預先設定的速度溶解。因此研究人員可以選擇在消化系統的特定位置溶解塗層以打開膠囊的閥門，從而收集液體和代謝物進行取樣和分析。
在此次研究中，15 名健康的受試者共提供了 240 份在腸道不同部分收集的樣本。透過多體學（Multiomics）分析樣本中的細菌、病毒、宿主蛋白質和食物代謝物，顯示腸道上部和糞便在這些範疇均存在顯著差異。研究人員又發現了約 1,900 種代謝物，並與飲食模式（例如飲用酒精和進食水果）有關。
此研究亦進一步揭示人類腸道的運作情況，包括微生物如何參與結合膽汁酸（Conjugated bile acids）的形成，以及飲食和脂類化合物的改變對相關微生物類群的影響，這些資訊可以讓科學家更深入瞭解對人類代謝途徑和維持腸道健康的因素。Envivo Bio 創辦人兼執行長 Dari Shalon 博士表示，CapScan 的創新之處在於研究人員可以對腸道不同區域的生態系統進行直接採樣和評估，有望為腸道菌群研究開啟新一頁。
展望未來，CapScan 可以幫助製藥公司研發腸道微生物藥物。而 Envivo Bio 本身也正在與史丹佛大學醫學院的研究人員合作，利用 CapScan 進行臨床研究，探討腸道菌群對中低收入國家母親和兒童腸道健康的影響，經費由比爾及梅琳達．蓋茲基金會（Bill & Melinda Gates Foundation）提供。
作者：Ting Chu
編譯：Richard Chau
原文：Gut Health Magnifier:What We Know About Our Gut May Be Wrong
參考資料：
1. https://envivo.bio/
2. https://www.nature.com/articles/s41586-023-05989-7
3. https://www.nature.com/articles/s42255-023-00777-z
4. https://www.businesswire.com/news/home/20230510005094/en/New-Data-Published-in-Nature-Show-Envivo-Bio%E2%80%99s-Ingestible-Device-Provides-Novel-Insights-Into-the-Human-Microbiome-and-Metabolome
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