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5月13日,美国白宫科学和技术政策局与一些联邦机构和私营机构,联合宣布启动「国家微生物组计划」(National Microbiome Initiative,NMI)。「国家微生物组计划」旨在促进微生物领域的科学研究,以开发微生物在医疗健康、食品和环境领域的应用。

NMI

关于微生物的重要性,我想应该不必多说。从近几年在顶级期刊发的文章我们可以很清晰的看到,越来越多的研究表明,微生物对人体健康、环境变化和食品安全等有重要的影响。虽然最近几年微生物的研究成果振奋人心,但是对于定向操纵微生物的知识和工具还是极其缺乏的。「国家微生物组计划」的启动,就是要系统的解决这些难题。

Gut Bacteria 1

具体说来,「国家微生物组计划」有三个宏大的目标。这三个目标不是拍脑袋想出来,是通过对涉及该计划的联邦机构、非政府部门科学家,以及大量的市民做了长达一年的调查才得出的结果。

这三个宏大的目标是:1、跨学科研究,回答多种生态系统微生物的基础科学问题;2、发展平台工艺,加深对微生物的了解,促进不同生态系统微生物知识的分享,并促进微生物组数据的共享;3、通过全民科普、提供教育机会等,扩大微生物研究人才队伍。

为了保障三个宏大目标的顺利实现,政府和私有机构会投入大量的资金。实际上在2012到2014财年,美国的联邦机构和私有机构已经在微生物科学领域累计投入了9.22亿美元。此外,还有很多的高校成立了相应的研究中心或者研究项目。正是之前的努力,才激起了人们对微生物研究的兴趣。

「国家微生物组计划」将进一步延续并扩大这一良好的发展势头。联邦机构将在2016和2017财年投入1.21亿美元支持「国家微生物组计划」。此外,政府机构之外的其他100多个有关机构和部门在13日积极响应科学和技术政策局的号召,承诺投入累计超过4亿美元。

关于美国政府投入的1.21亿美元,我们这里不想介绍太多。我们主要来看看除政府机构之外的100多个有关单位中,有哪些单位参与了医疗健康领域的项目,以及它们的投入和做法。参照白宫公布的《OSTP National Microbiome Initiative Fact Sheet》(1),下面的内容将根据「国家微生物组计划」的三个宏伟计划,分三部分介绍。

跨学科研究

1、哈佛大学医学院第二大附属医院布列根和妇女医院(Brigham & Women’s Hospital)的Ann Romney神经疾病中心将建立「微生物-肠道-大脑卓越中心」。这个多学科的研究中心将研究微生物与神经性疾病,如阿尔兹海默症、帕金森和脑癌之间的关系,并开发新的诊断和治疗技术。

2、比尔和梅琳达·盖茨基金会将在接下来的4年中投入1亿美元,用于人类营养学等领域的研究。

3、Evelo Biosciences将拿出100万美元,支持10个科学研究基金,用于探索微生物与癌症关系。同时,Evelo将与一些研究人员合作,研发基于微生物的癌症治疗方案。

4、哈佛大学医学院的Forsyth研究所,每年将拿出不少于10万美元支持创新性的微生物试验计划。将微生物研究转化为新的预防和治疗方案,以促进人类健康。

5、芝加哥Gastro-intestinal Research Foaundation、Bay and Paul Foundations和Helmsley Charitable Trust将投入150万美元,开展肠道微生物的研究。它们将资助由六个研究所的成员构成的研究团队,探索肠道微生物在复杂免疫疾病和肥胖中的作用。

6、Juvenile Diabetes Research Foundation(JDRF)将在未来的5年投入1000万美元,探索微生物与1型糖尿病之间的关系。在2016年底或者2017年初,JDFR将开展益生菌治疗1型糖尿病的试验。

7、Kimberly-Clark Corporation在5年中投入500万美元,研究微生物在增强人体健康方面的作用。主要的研究领域是,随着年龄的变化,微生物是如何变化的,以及微生物对泌尿系统健康的影响。

8、Mead Johnson Nutrition(MJN)与MassGeneral Hospital for Children联手,投入28.5万美元,研究新生儿和儿童微生物的发展。他们的研究将以细胞为基础,探索饮食对肠道微生物的影响。

9、芝加哥大学将投入130万美元成立「微生物中心」,探索微生物在人体中的作用。

10、UAS Labs LLC投入10万美元,进一步探究益生菌与其他细菌和人体之间的相互关系。

11、加州大学新生儿微生物研究中心启动一个新的跨学科微生物研究计划。

12、北卡罗来大学与教堂山和北卡罗来纳州立大学提供4万美元的种子基金,促进转化微生物学的研究。

13、普林斯顿大学医学和微生物学中心投入500万美元,加强基础和临床微生物学研究。

14、USANA Health Sciences将投入25万美元,探索微生物与健康的相关性。

15、Valhalla Charitable Foundation将投入1180万美元,启动一个国际研究项目,研究肠道微生物如何影响多发性硬化症(一种神经性疾病)。

建立平台工艺

1、Bigelow Laboratory for Ocean Sciences将投入100万美元,提升单细胞测序技术。在研究不能培养的微生物时,单细胞测序技术将发挥极大作用。

2、C3 Jian将在未来的3到4年投入7500万美元,开发并商业化具有病原菌特异性的抗菌微生物,使患者的微生物恢复平衡。

3、加州大学纳米系统研究所将组建纳米-微生物联合中心。以研发在纳米水平下观察和操纵微生物的技术。

4、强生实验室将投入3500万美元,组建一个跨学科的微生物中心。该中心将研究单细胞基因组学,以及微生物与人体的互作。

5、Kavli Foundation承诺投入100万美元,开发微生物成像、感应和操纵技术。

6、劳伦斯伯克力国家实验室将投资「Microbes-to-Biomes」计划。

7、梅奥诊所个性化医疗中心将斥资140万美元,组建微生物诊所。提供临床诊断、服务,以及患者的教育。

8、Metabiomics将投入2350万美元,开发非侵入性的更快速准确的直肠息肉和结直肠癌的微生物检测方法。

9、加州大学、博德研究所、MIT、哈佛大学和诺华合作成立Novartis-Foundry Sequence-to-Molecule Pipeline,开发分子测序技术,为新药开发挖掘微生物组数据。

10、One Codex承诺启动微生物组数据入口。One Codex与另外多家机构和研究所合作,One Codex将提供数据整合软件,并负责分析微生物测序数据。

11、Replete Biotics将投入3.5万美元,开发一款创新性的标准采集、运输、保存微生物的医疗设备。

12、加州大学将于他的合作伙伴斥资1200万美元Center for Microbiome Innovation,为终端用户开发新的微生物技术和工具。这些合作伙伴包括Illumina、强生和GE等科技巨头。

13、明尼苏达大学承诺斥资500万美元,开发解剖微生物的新技术,并探究在制药等领域应用微生物知识的方法。

14、俄克拉荷马大学、NCI和Leidos同意开放药物研发相关数据。

15、Vedanta Biosciences在接下来两年将投入4000万美元,开展转化微生物学研究。

16、AO Biome,Abbott Nutrition,CosmosID,Diversigen,the Mayo Clinic,Second Genome和Whole Biome七机构联合组建the Microbiome Coalition。研究微生物在人体健康和保健中的作用,支持疾病的诊断和治疗,以及DTC产品的研发。

增加微生物相关人才

1、American Gastroenterological Association将斥资10万美元,主办首期医疗健康专家会议。

2、American Gut Project将增加跨城市跨部门的合作伙伴,提升对微生物的了解。

3、亚利桑那州立大学将投资900万美元,成立微生物基础和应用研究中心,并聘用5名教员。

4、Biocollective与Health Ministries Network合作,投入25万美元,建立微生物样品银行。

5、波士顿大学将聘用8到10名跨学科微生物研究专家,每年培养15名该领域博士。

6、科罗拉多州立大学将聘用3名专注于微生物-人-环境互作的研究人员。

7、Dannon与AGA斥资2万美元共同设立肠道微生物健康奖,并未获奖人员提供后续的5万美元研究经费。

8、Howard Hughes Medical Institute研究所的Tangled Bank Studios将启动微生物视频计划,给高中及以上的学生教授微生物知识。

9、强生人类微生物研究所将建立企业家和科学家网络,加速微生物研究。

10、Marine Biological Laboratory会帮国内的微生物科学家组建社团,便于不同领域的研究人员互相交流。

11、俄勒冈州立大学承诺斥资10万美元建立一个跨学科的虚拟中心,便于微生物学的研究和教育。

12、哈佛医学院人类基因组学教育计划将提供微生物学教育资源。

13、罗格斯大学承诺斥资370万元,聘用5名教员,促进人类微生物组的研究。

14、uBiome将提供100万美元,用于支持研究人员和民科的微生物采样和相关性研究。

15、俄勒冈大学投入7.5万美元促进微生物科学的教育。

通过《OSTP National Microbiome Initiative Fact Sheet》我们可以清晰的看到,美国政府这次启动的「国家微生物组计划」,可以说是要举全国之力开展微生物学的研究。参与「国家微生物组计划」的有投资机构、顶级高校和科研院所、企业。是一个完整的产学研结合模式。实在是不得不佩服美国政府的组织能力,做这种大科研项目一板一眼,绝对不含糊。

从研究的角度讲,顶级高校和科研院所云集,研究内容从微生物的成像、分析、测序、检测,延伸到微生物与癌症、神经性疾病、糖尿病、消化系统等疾病之间的关系。还有让国内企业和研究机构羡慕的数据共享。

从产业角度讲,一大波微生物相关公司参与其中,不仅有研发疾病的检测、诊断和治疗产品的企业,还有研发样品采集、运输和保存的企业,甚至有企业在研究DTC的产品和技术。

从教育的角度讲,很多大学都积极建设微生物研究中心,或者开展相关研究项目。更让我吃惊的是,「国家微生物组计划」没有忘记教育普通大众。有一批学校和组织承担起了教育大众的责任,为产业的发展培育市场。

从《OSTP National Microbiome Initiative Fact Sheet》中,你很容易感受到:随着「国家微生物组计划」的启动,美国的微生物产业发展将很快进入黄金时期。再反观国内,着实为我们自己捏一把汗。

参考资料:

https://www.whitehouse.gov/sites/whitehouse.gov/files/documents/OSTP%20National%20Microbiome%20Initiative%20Fact%20Sheet.pdf

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