赖信志 + 刘君豪:登上Gut杂志的冬虫夏草研究的背景、突破及展望

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2018年7月16日,热心肠研究院在官方微信号上特别以头条形式,介绍我国台湾长庚大学赖信志团队和合作者发表在Gut上的研究。

近日,赖信志教授和参与该项研究的图尔思公司的创始人刘君豪先生特别撰写了一篇短文,详细介绍了这项研究的背景、突破及展望。今天我们特别编发,以飨读者。

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傳統中草藥,微生物相與疾病之預防及治療

賴信志,劉君豪

因應NGS (next generation sequencing),多體學(multi-omics)及生物資訊學(bioinformatics)各項相關技術及平台的持續發展,近10多年來,世界上微生物相(Microbiota)在各領域之研究很快地蓬勃發展,包含環境,生態,水圈,農業,能源,動物及至人類等等有微生物存在的地方,皆由瞭解其微生物相基本組成為起始,試圖探討其與動物及環境之密切互動角色及機制,目的為從微生物相找出新的應用方向及開發新的應用價值。

以微生物相為主之研究主題,其特色為跨多項領域,包含微生物學,免疫學,生化生理學,病理學,分子生物學,醫學工程學,生物統計學及生物資訊學....等等。其中諸相研究環環相扣,在嚴謹的科學方式執行下,始能產出有意義及具影響力的成果。

基於中草藥於亞洲及大陸已經有數千年的預防及治療等應用經驗,而且其中亦有相當多的藥草之使用顯示出相當有效的療效,其中必定含有祖先們的智慧結晶。然而中草藥與微生物相之相關研究,在世界上仍屬少數,因此這方面的研究有其重要性及絕對必要性。

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本研究團隊以傳統中草藥為出發點,在長庚大學楊定一博士的支持下,規劃以系統性的研究方式,瞭解中草藥在疾病預防及治療上,其效用及內在療效的機制。其中,我們進一步選定特定中草藥為主要研究題材,瞭解其與微生物相之間的密切互動機制,進行深入探討。

本研究室以靈芝及冬蟲夏草為研究題材,發現二者之高分子量多醣體具有相當明顯的減肥,抗肝炎及抗糖尿病前期症狀等效果。

進一步研究發現,這些療效都與一株受到二者之高分子量多醣體所誘導增殖的腸道細菌(戈氏副擬桿菌,Parabacteroides goldsteinii)有密切關聯。這株細菌單獨使用即可達到明顯的減肥及抗代謝症候群的效果。

這個研究結果除了確認了靈芝及冬蟲夏草的抗肥胖功能,更進一步瞭解其與特定微生物相細菌的調控及相關性(見下圖)。

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Gut. 2018 Jul 14. pii: gutjnl-2017-315458.

在高脂飲食誘發的肥胖小鼠實驗中,同時介入高分子量的冬蟲夏草多醣體後,除了明顯的降低體重增加及代謝症候群的指標(如腸道內毒素透過腸道上皮細胞滲漏、全身性發炎、胰島素抗性、不正常脂肪細胞肥大及非酒精性肝炎),同時也發現改善因肥胖而失衡的不正常微生物相(dysbiosis),瞭解到腸道微生物菌叢在肥胖的發展過程中扮演著重要的角色。

透過微生物相移植(FMT)及抗生素處理等實驗,搭配NGS及bioinformatics相關技術及平台的分析下,發現腸道戈氏副擬桿菌(P. goldsteinii)隨著高分子量的冬蟲夏草多醣體攝入而增加,同時戈氏副擬桿菌(P. goldsteinii)能與所有的肥胖指標呈現負相關。

如此一來,戈氏副擬桿菌(P. goldsteinii)不僅是能提供作為肥胖治療前後的生物指標,更能有望發展成為新的次世代益生菌。

目前研究拓展至特定細菌相關特質之探討。對於特定的疾病,可進行菌群及細菌的基因代謝體(metagenomics)分析,配合其對動物宿主的細胞組織之epigenetics (methylome, ATACseq), transcriptomics(RNAseq, single cell RNAseq), 及各種metabolomics影響分析,經由生物資訊分析平台將這些大數據之間的關聯性拉出來,可進一步瞭解這些菌(群)如何影響動物之免疫力,調整其發炎狀況,進而發展及設計出可能的小分子化學分子,進行更多動物實驗,作為新藥開發之標的。

此外,絕大多數篩選出來的菌,多為厭氧環境生長的微生物族群,因此具有厭氧菌相關基本遺傳,生理及培養知識為開發新型益生菌之必要條件。團隊將解開其細菌所含的所有基因,找出其新的代謝功能,並解開其內在之生化反應機制及途徑。

對於未來的研究方向,研究團隊將進行多方面合作,規劃開發更多具有臨床效用的中草藥,進行測試及研究,探討其與腸道微生物相之臨床關聯性,開發更多新世代益生菌,進而瞭解其中生化及免疫調控機制。此外也將持續引進更有效率的生物資訊分析平台,強化分析效率,開發更多小分子藥物。

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赖信志教授联系方式:

長庚大學醫學生物技術暨檢驗學系
微生物相研究中心

333桃園縣龜山鄉文化一路259號

E-mail: hclai@mail.cgu.edu.tw

Tel: 03-2118800 extn 3585

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