以微生物科學構筑健康高地
——記 南昌大學轉化醫(yī)學研究院研究員陳廷濤

◎ 文 /李 沖

在人類生活的地球上，微生物無處不在。從熾熱的火山口到冰層以下的南極暗潮，還有人類及所有動植物的身體中，都存在著大量的微生物。數(shù)據(jù)顯示，人體腸道內生活著1000多種共生微生物，越來越多的研究將人體腸道菌群與疾病關聯(lián)起來。然而，微生物在人體內的作用機制到底是什么？如何利用微生物調節(jié)人類身體健康？

從2006年開始，南昌大學轉化醫(yī)學研究院研究員陳廷濤就開始致力于微生物與人類健康的相關研究，主要方向為天然微生物和工程微生物在糖尿病、腫瘤及感染性疾病中的作用及在治療上述疾病中的應用。在他看來，微生物作為一片全新的領域，還有太多未知的東西等待人類去探索。

生物與醫(yī)學的結合

盡管微生物的歷史遠早于人類的誕生，但直到17世紀中葉——荷蘭人列文虎克發(fā)明了顯微鏡后才被人們所發(fā)現(xiàn)。此后近兩百年間，微生物學的研究基本上停留在形態(tài)描述和分門別類階段，直到19世紀中期，法國科學家巴斯德和德國科學家柯赫的杰出工作，使得微生物學作為一門獨立的學科開始形成，并主要發(fā)展為兩個方向：一是研究傳染病和免疫學，研究疾病的防治和生化治療劑的功效；另一方面則是和遺傳學的結合。而陳廷濤選擇的研究方向無疑為前者。

“在我讀研期間，微生物學在國內外其實不是很受重視。”陳廷濤介紹，盡管微生物學作為一門真正的學科發(fā)展至今也有近兩百年歷史，但受限于研究背景、工具及手段等，人們對微生物的認識，尤其是微生物對人類健康的作用機制實際上并沒有太多了解，這也導致微生物學長期處于低谷時期。“如果沒有醫(yī)學背景，單純從微生物的角度切入，其實很難深入研究。”

2011年，在南昌大學食品科學與工程專業(yè)讀博期間，陳廷濤獲得了一個難得的機遇——作為訪問學者到美國賓夕法尼亞大學醫(yī)學院進行為期一年的訪問研究。利用這來之不易的機會，陳廷濤摒棄了所有休假機會，一心沉浸在醫(yī)學的世界，為自己的微生物研究補足短板。盡管在國外訪問的一年中幾乎沒有休息過一天，也沒有發(fā)表過一篇論文，但對他來說卻是彌足珍貴的經(jīng)歷，為其后續(xù)微生物與健康相關研究打下了堅實基礎。

回國后不久，隨著宏基因組學、代謝組學、轉錄組學和蛋白組學在微生物研究中的應用,微生物學在國內外又迎來了新的一輪發(fā)展熱潮。借著這次機遇，在南昌大學轉化醫(yī)學研究院任職的陳廷濤迅速發(fā)展起自己的團隊，并成立了以長江學者領銜、由南昌大學轉化醫(yī)學研究院及校內相關學科的研究骨干和南昌大學附屬醫(yī)院的臨床醫(yī)學專家組成的科研創(chuàng)新團隊。該平臺設有心血管疾病研究中心、腫瘤與代謝性疾病研究中心、醫(yī)用生物材料研發(fā)中心、基因組學研究與生物信息中心、轉基因小鼠中心和生物藥物研發(fā)中心等六大研究平臺，以及七個國家級和省級重點實驗室或研究工程技術中心。

基于微生物學與醫(yī)學的深厚研究背景，以及一系列完善的科研平臺設施，陳廷濤的研究很快駛入了快車道，先后獲得江西省雙千計劃（科技創(chuàng)新高端人才項目）、江西省杰出青年人才、江西省省級優(yōu)勢科技創(chuàng)新團隊負責人、江西省新世紀百千萬人才工程人選、江西省主要學科學術和技術帶頭人等。

在天然菌方面，陳廷濤帶領團隊與南昌大學第一附屬醫(yī)院、南昌大學第二附屬醫(yī)院、江西省腫瘤醫(yī)院、江西省婦幼保健醫(yī)院、江西省口腔醫(yī)院等多家三甲醫(yī)院合作開展近20項科研項目，探究微生物在精神性疾病、婦科疾病、胃癌、鼻咽癌、不孕不育、口腔疾病中的作用及其機制，其中益生菌干預治療臨床試驗20余項。并且在與江西省腫瘤醫(yī)院合作過程中，他首次闡明了益生菌藥品培菲康在減少鼻咽癌患者手術放化療中的積極作用，擴寬了該藥物在臨床中的適應癥范圍。目前該成果已經(jīng)在全國多家醫(yī)院推廣，有望改寫該類藥品的臨床指南。該項工作發(fā)表于國際權威期刊Cancer，并受到國際權威期刊Lancet Oncology專題評論。同時陳廷濤團隊還證實了另外一個益生菌藥品思連康在胃切除術后恢復中的作用，成果已發(fā)表于腫瘤權威期刊Journal of Cancer。這兩篇文章發(fā)布之后先后被國內權威學術推廣公眾號“熱心腸日報”第一時間轉發(fā)，并給予高度評價—— “上述兩篇論文，是國產益生菌在2018年度發(fā)表的、僅有的3篇被國際同行評議的RCT研究論文中的2篇”。

在工程菌方面，作為開發(fā)微生物精準治療的重要方向和最可能突破的重點領域，陳廷濤帶領團隊持續(xù)鉆研探索，目前已建立質粒過表達平臺和細菌整合基因組平臺，在乳酸菌、大腸桿菌和減毒鼠傷寒沙門氏菌等微生物中實現(xiàn)了藥物蛋白的表達，并已在糖尿病、肥胖、精神性疾病、重金屬污染、燒燙傷、腫瘤等小鼠/猴子模型中呈現(xiàn)出非常好的效果。

這兩個領域的研究極大促進和豐富了我國生物藥物研究和開發(fā)進程，填補了工程微生物藥物的空白，其研究及后面的產業(yè)化，將為糖尿病患者、腫瘤、肥胖及精神類疾病患者提供多種治療選擇方式。

不僅如此，他還基于糞菌移植概念，在全球率先系統(tǒng)提出了“陰道菌群移植”概念，不到一年時間就被以色列科學家通過臨床試驗證實了其可靠性，陰道菌群移植也有望在今后幾年得到快速發(fā)展并用于婦科疾病治療。

以產業(yè)化為目標

以科技締造健康，是陳廷濤一直以來的追求與目標。因此，從進入這一領域開始，他與團隊所有的研究都以最終的產業(yè)應用為導向。

“對于研究員而言，成果轉化過程最重要的支撐力量之一就是企業(yè)。”陳廷濤介紹，這幾年來他在產業(yè)化方面的研究成果無不得益于許多企業(yè)的支持。“尤其是美華生物，在早期階段研究成果還未得到廣泛知名度時就主動接洽，共同合作天然菌的轉化工作。”

成立于2002年的哈爾濱美華生物公司，是國內專注于微生態(tài)制劑研發(fā)和產業(yè)化的股份制高新技術企業(yè)，擁有多條生產線的專業(yè)益生菌生產基地。近年來，盡管我國益生菌產發(fā)展迅速，但仍然面臨諸多問題，如具有自主知識產權的益生菌種質資源不足、菌種標識錯誤、活菌數(shù)量低下、“老菌”功能不明、產品檢測技術缺乏、菌株穩(wěn)定性得不到保證及循證醫(yī)學研究不透明等。

為此，2018年前后，針對我國益生菌領域基礎研究和產業(yè)轉化所面臨的客觀難題，哈爾濱美華生物公司與陳廷濤攜手，基于培養(yǎng)組學、科學循證和產業(yè)轉化的研發(fā)思維，立足于產學研一體化平臺建設，經(jīng)過長期基礎理論與應用技術創(chuàng)新研究，解決了益生菌行業(yè)領域菌種資源落后、終端產品質量得不到保障及循證醫(yī)學研究不足等關鍵問題，成功將益生菌從菌株篩選和功能評價的基礎研究階段逐步延伸到重大疾病的輔助治療與生殖健康等大健康領域。該項目近年來累計新增銷售額有重大突破，為企業(yè)和社會創(chuàng)造巨大經(jīng)濟社會效益。2021年，該項目獲得發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎創(chuàng)新獎一等獎。

不僅如此，陳廷濤還與江西善行生物科技有限公司合作，從江西百歲老人糞便中篩選益生菌，開發(fā)“百歲菌”固體飲料及藥品。在工程菌轉化方面，目前已建立成熟平臺，擬將工程菌、無菌動物、轉基因動物、宏基因組學、代謝組學、轉錄組學及各種分子生物學技術綜合起來，打造我國乃至世界一流工程菌改造、生產及轉化平臺。

截至目前，陳廷濤團隊已與青島東海藥業(yè)、哈爾濱美華生物、江西善行生物、上海信宜、杭州遠大、山東中科嘉億等7家年產值過億的益生菌藥企、食品企業(yè)合作各類產學研項目,為企業(yè)增值過十億元。基于產業(yè)化方面的卓越貢獻，陳廷濤也獲得了2020年中國產學研合作創(chuàng)新獎。

微生物組在地球生態(tài)系統(tǒng)和人類健康中的作用超乎想象，但目前人們對微生物的認知尚不足1%。在這片廣袤的藍海，陳廷濤團隊已做好準備，將協(xié)同更多產學研機構揚帆遠航。