该白皮书由沙利文(Frost & Sullivan)发布,系统梳理肠道菌群行业的基础理论、发展历程、技术应用、产品管线及未来趋势,涵盖科研、临床、产业多维度内容,为行业提供全面参考。
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肠道菌群被视为 “超级生物体”(Superorganism),与宿主形成 “共生体”(Holobiont),其基因组(Hologenome)参与宿主代谢、免疫等关键生理过程。健康肠道菌群以厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)为主,还包含古菌(如广古菌门 Euryarchaeota)、真菌(如子囊菌门 Ascomycota)等,不同肠道区域菌群浓度与 pH 值差异显著,如结肠菌群浓度达 10¹⁰-10¹²CFU/ml,pH 值 5.5-6.8。
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行业发展始于 19 世纪,1881 年科赫(Robert Koch)奠定微生物研究基础,1917 年阿尔弗雷德・尼斯勒(Alfred Nissle)发现 Nissle 1917 菌株;20 世纪后技术突破加速,1958 年粪便微生物移植(FMT)首次用于临床,2005 年杰弗里・戈登(Jeffrey Gordon)揭示菌群与肥胖关联;近年关键进展包括 2022 年首款粪便微生物活体生物治疗产品(LBP)REBYOTA® 获批,2023 年 VOWST 上市,标志肠道菌群治疗从科研走向临床。
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- 代谢调节:菌群代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)、胆汁酸(BA)等参与能量代谢,失衡可能引发 2 型糖尿病(T2D)、非酒精性脂肪肝(NAFLD),如三甲胺(TMA)代谢产物 TMAO 与心血管风险相关。
- 免疫互动:菌群通过模式识别受体(PRRs)识别病原体相关分子模式(PAMPs),调节 Treg/Teff 细胞平衡,影响 IgA 分泌,失衡与炎症性肠病(IBD)、自身免疫肾病等相关。
- 肠 – 脑轴(GBA):菌群通过自主神经系统(ANS)、下丘脑 – 垂体 – 肾上腺轴(HPA)影响中枢神经系统,与阿尔茨海默病(AD)、焦虑抑郁等神经疾病关联,“精神益生菌(Psychobiotics)” 成为研究热点。
- 肠道疾病:复发性艰难梭菌感染(rCDI)、肠易激综合征(IBS)、小肠细菌过度生长(SIBO)与菌群紊乱直接相关,如 PI-IBS(感染后肠易激综合征)患者韦荣球菌(Veillonella)丰度异常。
- 全身性疾病:菌群代谢产物吲哚硫酸盐(indoxyl sulfate)可能加重肾病, LPS(脂多糖)引发的慢性炎症与癌症、代谢综合征相关。
- 测序技术:从 16S rRNA 基因测序(分辨率有限)发展到全长 16S rRNA 测序(PacBio/Nanopore 技术)及宏基因组测序,结合单细胞技术、MALDI-TOF-MS,实现菌群物种与功能的高精度解析。
- 数据库与平台:国际人类微生物组计划(HMP)、MetaHIT 等构建菌群数据库,国内华大基因(BGI)、迪安诊断等企业搭建本地化检测平台,支持临床与科研需求。
- 活体生物治疗产品(LBP):全球首款 LBP REBYOTA®(2022 年获批)用于 rCDI,通过粪便菌群移植原理恢复肠道菌群平衡,临床缓解率达 42.5%;VOWST(SER-109)为孢子型 LBP,rCDI 复发预防率 87.6%,2023 年上市后纳入美国医保 Part D。
- 粪便微生物移植(FMT):对 rCDI 有效率 85%-95%,还用于胃肠道急性移植物抗宿主病(GI-aGvHD),如 MaaT Pharma 的 MaaT013 治疗 GI-aGvHD 客观缓解率 57.1%。
- 益生菌与益生元:传统益生菌以乳杆菌(Lactobacillus)、双歧杆菌(Bifidobacterium)为主,新型益生菌如 Akkermansia muciniphila(AKK 菌)获 FDA GRAS 认证,益生元通过调节菌群结构辅助健康。
- 美国:布局领先,FDA 设立 LBP 审批路径,企业如 Seres Therapeutics、Vedanta Bioscience 管线丰富,2022-2023 年多款产品获批,科研投入聚焦菌群 – 免疫 – 疾病机制。
- 中国:快速赶超,建设多地菌群库(如西安、西南、武汉菌群库),获 CNAS/ISO20387 认证;企业如万泽双奇、知易生物推进 LBP 研发,知易生物 SK08 用于肠易激综合征(IBS-D)进入临床,万泽股份 “定君生” 等产品已上市。
2011-2024 年全球肠道菌群领域融资活跃,Pre-A~A + 轮占比最高(2024 年达 49.2%),Flagship Pioneering 等机构重仓 Seres Therapeutics;并购频繁,如 2020 年凯瑞集团(Kerry Group)收购 Bio-K+,2023 年 T3 Pharmaceuticals 被收购,行业整合加速。
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- 产品精准化:基于宏基因组关联研究(mbGWAS)开发个性化 LBP,如针对 IBD、癌症的靶点菌群疗法,Genome & Company 的 GEN-001(表达 PD-L1 的乳酸菌)用于胃癌临床。
- 技术跨界融合:AI 辅助菌群数据分析,合成生物学改造菌群功能,如工程菌表达 IL-10、KGF-2 等细胞因子,增强治疗效果。
- 应用场景拓展:从肠道疾病向神经、代谢、肿瘤领域延伸,如菌群与 PD-1/L1 抑制剂联合用于癌症免疫治疗,肠 – 脑轴相关产品用于神经退行性疾病。
- 技术瓶颈:菌群定植效率控制、功能机制解析难度大,需突破高通量培养与单细胞分析技术。
- 监管规范:LBP 生产工艺(CMC)复杂,全球监管标准不统一,如 FDA 与 NMPA 在临床数据要求上存在差异。
- 商业化落地:产品成本高(如 REBYOTA® 批发价 9000 美元),医保纳入与患者可及性需政策支持。
国际企业中,Ferring Pharmaceuticals(REBYOTA®)、Seres Therapeutics(VOWST)、MaaT Pharma(MaaT013)领跑临床管线;国内企业如知易生物布局 IBS、化疗相关性腹泻(CID)领域,万泽双奇聚焦妇科与肠道微生态制剂,华大基因、迪安诊断提供检测服务,形成 “研发 – 生产 – 检测” 产业闭环。