由美国生技公司 Envivo Bio 研发的 Capscan 是一种非侵入性肠道取样装置，可以在人体生理条件下精确分析肠道菌群（Gut microbiota）和代谢物组（Metabolome）。刷新了科学界对肠道微生物菌相的认知。在此之前，虽然已知肠道微生物的分布和活动对疾病进展具有潜在影响，可是碍于要掌握肠道菌群状况难度甚高，使得有关研究面临重大困难。来自加州大学戴维斯分校（UC Davis）、史丹佛大学（Stanford University）和 Envivo Bio 的研究人员早前于《Nature》和《Nature Metabolism》两大科学期刊发表研究文章。解释 Capscan 如何提供更准确的肠道状况分析（Gut profile）。
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目前要研究肠道代谢和肠道微生物菌相，主要是透过粪便取样（Stool sampling），此方法仅提供关于后半段结肠的资讯，并不涵盖小肠的部分。然而，人体消化过程大部分在小肠中发生，大多数代谢物都是在此产生、转化以及被人体吸收，甚至不会进入粪便。碍于传统取样技术的限制，肠道不同区域的异质性（Heterogeneity）往往被忽视，以至未能反映肠道的实际状况。在《Nature》发表的论文中提到：“对粪便的分析无法就肠道内微生物群组成、病毒活动、宿主蛋白质组（Host proteome）以及胆汁酸含量等范畴的纵向和时间变化提供准确和完整的资讯。”
团队近期的研究又发现，在已故器官捐赠者的肠道里，微生物群的组成跟活体捐赠者有明显区别，甚至小至几英寸的范围内也有差异。值得留意的是，这些已故捐赠者通常曾经接受过抗生素治疗，即使在生命维持系统停止运作后马上进行采样，他们的肠道也经常已经坏死。另外，活体受试者在取样前必须事先禁食和处于镇静状态。
全新非侵入性取样装置，刷新对肠道菌群的认知
每个 CapScan 胶囊装置的大小与一颗维他命药丸相若，其聚合物外壳具有对 pH 值敏感的肠道涂层，可根据人体肠道不同区域的不同酸碱度，在通过小肠时以预先设定的速度溶解。因此研究人员可以选择在消化系统的特定位置溶解涂层以打开胶囊的阀门，从而收集液体和代谢物进行取样和分析。
在此次研究中，15 名健康的受试者共提供了 240 份在肠道不同部分收集的样本。透过多体学（Multiomics）分析样本中的细菌、病毒、宿主蛋白质和食物代谢物，显示肠道上部和粪便在这些范畴均存在显著差异。研究人员又发现了约 1,900 种代谢物，并与饮食模式（例如饮用酒精和进食水果）有关。
此研究亦进一步揭示人类肠道的运作情况，包括微生物如何参与结合胆汁酸（Conjugated bile acids）的形成，以及饮食和脂类化合物的改变对相关微生物类群的影响，这些资讯可以让科学家更深入了解对人类代谢途径和维持肠道健康的因素。Envivo Bio 创办人兼执行长 Dari Shalon 博士表示，CapScan 的创新之处在于研究人员可以对肠道不同区域的生态系统进行直接采样和评估，有望为肠道菌群研究开启新一页。
展望未来，CapScan 可以帮助制药公司研发肠道微生物药物。而 Envivo Bio 本身也正在与史丹佛大学医学院的研究人员合作，利用 CapScan 进行临床研究，探讨肠道菌群对中低收入国家母亲和儿童肠道健康的影响，经费由比尔及梅琳达．盖兹基金会（Bill & Melinda Gates Foundation）提供。
作者：Ting Chu
编译：Richard Chau
原文：Gut Health Magnifier:What We Know About Our Gut May Be Wrong
参考资料：
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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