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微生物組學之技術創新和增長機會 Technology Innovations and Growth Opportunities for Microbiome Technologies
2020/05
Frost & Sullivan
https://ww2.frost.com/
以下簡介五個創新微生物應用案例:

(一) 具專利與臨床實證的益生菌菌株 (開發者:PROBI AB, Sweden)
胃腸道保健對於維持個人的健康生活品質至關重要,也是影響食品工業與營養學發展的主要原動力。食品與營養保健品等消費品公司經常使用益生菌原料來提升其產品品質,但為了使自家產品能突出於廣大種類的競品中,消費品公司需要採納先進的趨勢與獨特的技術於其產品中;而益生菌生物科技公司則可皆由其研發專業、提供從生產到最終成品的益生菌解決方案來滿足此需求。
Probi公司成立於1991年,其宗旨是透過提供具有科學實證的功效益生菌來促進更健康的生活。該公司主要的益生菌應用研究包括胃腸道與免疫保健、促進鐵吸收、以及次世代益生菌的開發。Probi現可提供二十餘株的功效益生菌菌株及客製化的產品設計與生產,其研發成果共計已獲得400多項全球專利。含有Probi益生菌的消費品已進入全球40多個市場中。該公司最知名的益生菌是應用於胃腸道保健的植物乳桿菌299V,是全球擁有最多科學實證的益生菌菌株之一,已完成超過60項臨床研究。該公司亦開發了獨特的BIO-TRACT專利益生菌傳輸技術,可保護菌株不受胃酸傷害、順利抵達腸道發揮功效。
Probi在2020年第一季的淨收入為110萬美元,比2019年同期增長了25%。該公司在歐洲、中東、非洲市場穩定成長,在美洲地區的銷售額較低,而在亞太市場的銷售額正在恢復。Probi的創新益生菌、專利傳輸技術BIO-TRACT以及出色的生產技術,將使其產品市場佔有率倍增,並促進益生菌技術的進一步發展。

(二) 用於精準標靶殺菌的CRISPR-Cas噬菌體(Bacteriophage) (開發者:Locus Biosciences, US)
抗生素的廣泛使用導致了抗藥性細菌的大量出現。使用強效與廣效型的抗生素治療細菌感染時,總是伴隨著抗藥性產生的高風險,同時也將殺死人體天然、原有的共生性細菌、破壞了既有的微生物相平衡,進而對健康造成許多不良影響。因此,能夠精準地殺死目標致病菌而非其他共生菌,才是治療細菌感染時更理想的方式。
Locus Biosciences成立於2015年,致力於開發以CRISPR–Cas3基因編輯技術為基礎的基因重組噬菌體療法(crPhage),其核心技術為高通量(High-throughput)的自動化篩選平台、合成生物學技術與噬菌體量產技術,可以針對目標致病菌進行快速的噬菌體藥物開發。該公司於2020年1月開始執行人體臨床試驗(Phase 1b),評估其開發的LBP-EC01重組噬菌體對於由大腸桿菌所引起的尿道感染之療效。除了針對細菌感染外,Locus Biosciences也專注於以噬菌體療法調節克隆氏症(Crohn Disease)及癌症免疫療法相關的腸道菌相,以期能改善疾病症狀。
透過其創新的、高精準性的重組噬菌體抗菌技術,Locus Biosciences可望能解決與抗生素抗藥性及感染症相關的難題。由於人體微生物相(Microbiome)與健康的緊密關係逐漸被認知,該公司亦被預期可藉由其重組噬菌體抗菌技術,來調節人體的微生物相,進而促進健康。

(三) 可保護益生菌的新穎雙塗層科技 (開發者:Cell Biotech Co. Ltd., South Korea)
益生菌是對健康有益的活性微生物,而胃腸道健康是益生菌最被廣泛應用的領域。然而,在益生菌進入人體胃腸道後,將會遭遇到胃酸及膽鹽的攻擊而失去活性或死亡,因此,需要透過創新的技術來幫助益生菌順利通過胃,並抵達腸道發揮其功效。
Cell Biotech成立於1992年,共計有300位以上的微生物專家致力於益生菌研究,並且已開發完成了可保護益生菌的雙塗層(Dual Coating)專利技術–DUOLAC,其藉由第一層的蛋白質與第二層的多醣(Polysaccharides)塗層來提高益生菌遭受外界刺激時的存活率,以完成理想的胃腸道內運輸。應用DUOLAC技術的益生菌與未受保護的狀態下相比,其功效性可提高約100倍。目前市場上已有11項應用DUOLAC技術的益生菌產品(8項藥師/藥劑生指示用藥,及3項臨床產品)。相對於許多單一菌株的益生菌產品,DUOLAC產品皆由複合菌株所組成,其功效性可望優於單一菌株產品。DUOLAC技術受韓國、美國、歐盟、日本和中國等地區的全球專利保護。基於DUOLAC技術,Cell Biotech開發了一系列的營養產品(NUTRA DUOLAC)、皮膚護理產品(LACTO Clear)和益生菌產品原料(LAB2PRO),DUOLAC益生菌也出口至全球40餘國。該公司積極投入尖端益生菌技術和全球商業化,係屬技術密集型公司,預期將成為全球微生物產品之重要廠商。

(四) 藉由氨氧化細菌改善人體健康 (開發者:AOBiome Therapeutics Inc., US)
廣效型抗生素可同時殺死致病菌和非致病菌,導致人體的微生物相失衡與抗藥性細菌的出現。具有多重抗生素抗藥性的困難梭狀桿菌(Clostridium difficile)在使用抗生素治療的患者中經常引起致命的腸道感染。如果能將健康人的腸道共生菌引入到患者的腸道中,便可望能解決困難梭狀桿菌的感染,以確保患者用藥安全並促進康復。
AOBiome成立於2013年,致力於應用氨氧化細菌(Ammonia Oxidising Bacteria, AOB)於治療發炎性病症、中樞神經系統疾病和其他全身性疾病。在氧氣存在下,AOB將氨(NH3)代謝為一氧化氮(NO)和硝酸鹽(NO2-)。NO是循環系統、中樞神經系統和其他生物反應的關鍵訊息傳遞因子,已知具有多種功效,包括:使血管擴張、抗發炎、降低局部pH和AOB含量、調節微生物相,以及抑制致病菌如金黃色葡萄球菌和痤瘡丙酸桿菌的生長(分別與濕疹及青春痘有關)。AOBiome有六項臨床試驗計畫與六種候選藥物,其中三種用於皮膚疾病,例如青春痘(Phase 3規劃中)、濕疹/瘙癢和酒渣鼻(Phase 2)。AOBiome的Mother Dirt產品系列包括洗髮水、清潔劑、保濕劑、剃鬍膏、沐浴露、潤膚油和AO +噴霧,這些產品可通過調節人體表皮的微生物相來達到護膚效果。其他的臨床前研究則包括肺部和腸道健康。AOBiome的技術受多項美國專利保護。
截至2019年4月,AOBiome的募資總額為1億美元。目前美國FDA尚未核准過局部使用的活菌產品,而AOBiome憑藉其突破性的技術,可望在未來2-3年內實現此目標。

(五) 基於新穎噬菌體的標靶抗菌劑 (開發者:Micreos BV, Netherlands)
環境中或人體周遭的多數細菌是無害的,其中僅有少部分會引起感染。用於治療細菌感染的抗生素會不分敵我地殺死所有種類的細菌,亦可能因此破壞人體正常的微生物相平衡,進而對健康產生不良影響。抗生素的使用不當更會導致抗藥性細菌的出現。因此,可取代現有抗生素、具有選擇性地殺死病原菌的替代療法開發是刻不容緩的。
Micreos成立於2005年,致力於以噬菌體或內溶素(Endolysin)為基礎的抗菌產品開發。噬菌體是具有高專一性可殺死細菌的病毒,而內溶素是噬菌體衍生的酶,亦可專一性地破壞目標細菌的細胞壁,進而達到抗菌的作用。因此,噬菌體與內溶素的應用具有取代抗生素的潛力,可用於治療抗生素抗藥性細菌的感染,並且不會引起與抗生素相關的多種副作用。Micreos的Staphefekt SA.100(商品名為Gladskin)是一種可殺死金黃色葡萄球菌的內溶素,可用於發炎性的皮膚病(如:青春痘、濕疹、酒渣鼻和牛皮癬)的日常維護療法。該公司另一項產品PhageGuard,則是美國FDA已批准的針對食品有害菌(如李斯特菌、沙門氏菌和大腸桿菌)的噬菌體產品,應用於食品安全相關的保存及運送等,在全球多國皆有銷售。而另一項開發中的內溶素產品XZ.700則是針對異位性皮膚炎的應用,此外,農業與動物健康的相關產品亦正在開發中。
Micreos於2019年11月從歐盟獲得了311萬美元的計劃款項,用於突破包括青春痘和濕疹在內的皮膚問題。2019年3月,Microes獲得了3328萬美元的融資。
Micreos技術是創新的典範,其可廣泛應用於人類健康、農業、食品等多種領域從而改善社會福祉。此外,由於抗生素抗藥性已是全球醫療難題,其替代療法的開發與應用至關重要,也因此Micreos的技術可對人類健康福祉產生重大影響。
吳健誠
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