魔幻菌丛
五年前,黄秀娟和陈家亮两位肠胃学教授在Pacific Coffee一边呷着咖啡,一边交流为香港设立下一所创新中心的构想,灵光乍现,写下了计划的初稿。
当年,基因组学研究风靡学术界,他们却另辟蹊径,根据以人体为宿主的肠道微生物群的重量,规划个人化的病患治疗和分析。人体内微生物的DNA数目较人体自身DNA的数目还要多,换句话说,我们的身体过半的成分不是自己,而是微生物细胞群。
中大内科及药物治疗学系炎症性肠病专家黄教授说:「我们认为,这个年代是微生物群的年代。」
由于人体的细菌数量十分庞大(人体肠道微生物群约有五磅重),研究微生物群会带来深远的影响。基因和DNA的遗传是与生俱来的,不能逆转,人体内的微生态却受生活环境和行为所影响。
赤心热肠
计划虽然可行,两位教授为实现愿景仍须排除万难。陈教授是现任中大医学院院长,他坦言:「那时人们很怀疑——没有谁对此想法感兴趣。」
尽管如此,他们依然坚持实践理念,至今开花结果,在InnoHK创新香港研发平台成立了「香港微生物菌群创新中心」(简称MagIC,全名为Microbiota I-Center)。MagIC的使命是藉着研究微生物菌群,开发新型的诊断和治疗方法。
很多疾病都是源自微生物群遭破坏。我们难以控制哪些基因受到调控、基因如何表达,却可以直接透过医疗的介入调整微生物群。
「所有我们能想到的人类的疾病,都与微生物群的异常相关。」黄教授解释。「肠道堪称第二个大脑,我们发现,自闭症、抑郁症,甚至脑退化症和湿疹,皆源于体内微生物群的变化。」
破解细菌的微宇宙
现时,MagIC的团队正致力研究婴儿和儿童的早年肠道健康,他们认为这是调校微生态的「黄金时期」,肠道健康较易控制,及早介入有助于防患于未然。
MagIC亦有研究人员探究细菌如何导致肥胖、新陈代谢紊乱和第二型糖尿病。肠道细菌能扰乱消化、维生素合成以及脂肪酸的形成和氧化,而细菌和肥胖之间到底如何相互影响,至今远未透彻了解,也是一片有待开垦的研究沃土。
消化系统和炎症性肠病之间有着清晰的关联,包括克隆氏症和溃疡性结肠炎等疾病。在所有发病机制中,环境因素均起着重大影响,例如幼儿过量服用抗生素,有可能导致日后患上肠道疾病。
MagIC在疫情期间取得创立初期的重大成果,研究团队发现,微生物群的生物标记揭示新冠肺炎患者的病情会否持续严重,或继而患上「长新冠」。
「我们的研究在全球首次证实,新冠肺炎病患的严重程度取决于肠道的微生态。」黄教授解释说。「『长新冠』患者的肠道微生态会非常不同,有些人会出现脑雾、慢性疲劳症候群,这些都能以不同类型的微生态来解释。」
点粪成方
MagIC也尝试改良肠道微生态移植的应用。粪便移植在中医药学里已经历史悠久,据黄教授补充,「黄龙汤」基本上就是粪便溶液,是应对食物中毒和其他肠胃疾病的传统疗方。
目前,粪便移植在美国已获准用于治疗复发性梭菌感染,这种感染往往无法以抗生素应对,却可引致持续不断甚至致命的腹泻和结肠炎。
黄教授忆起在香港治疗首名患者的情形,那是一位88岁的老伯,在中国大陆就医无果,备受严重腹泻的折磨,逼不得已每天上厕所十次。后来黄教授和研究团队为他从儿子身上进行粪便移植,老伯的构筑更健康的未来病情马上好转过来,并在六个月内已基本痊愈。
「这有点像奇迹。」她忆述说。「你把日久流失的益菌置回人体,你就给予了病者克服症状的可能。」
每年,香港都有病患者饱受同样的困扰。中大的粪便移植疗法很有可能将获医管局批准,应用于香港的医疗系统。「如果成功的话,这将是一次重要的突破。」陈教授说。「我们可利用这项创新技术,应对有可能致命的疾病。」
MagIC团队正在进行临床测试,利用粪便移植治疗肥胖、第二型糖尿病、抑郁症和自闭症,其中自闭症研究势将于2023年中全速推展,与此同时,这些移植似乎也有助促进免疫治疗和癌症治疗。MagIC也正在建立粪便库以及筛检捐粪者的中央系统,藉此支持既耗时也耗费的病患和捐粪者配对工作。
中大于2023年1月主办了微生物群峰会,会上汇聚全球学者、创业家、决策者和医疗专家,经常与MagIC团队共事的剑桥大学、芝加哥大学和墨尔本大学合作伙伴也有出席,还有来自药物开发业界的参与者。
五年前咖啡店内一次影响深远的会面,为MagIC奠定了坚实的基础,其他正在着手的研究计划亦很可能在未来几年渐渐长出硕果。「这一股浪潮并非只是直觉,它已经真实地呈现眼前。」黄教授说。
让微生物群研究发挥巨大影响
2019年后期,MagIC成立了第一家衍生公司:精进微生物科技有限公司(GenieBiome Ltd),不过两者各自有不同的资金来源,GenieBiome严格地说是一家独立公司,经费全由私人种子和天使投资者资助。
尽管如此,一路走来仍充满挑战。以萌发于大学的构想为基础创设独立公司,在亚洲学术界中向来鲜见。大学的架构是为提供教育而设的,并非为了创立企业,另辟新径,因此,要创设衍生项目必须坚持不懈。
大肠癌是香港第二位最常见的癌症*,仅随于肺癌之后。然而很多时候,肠癌在患病晚期才被侦测出来,以致治疗非常困难,往往已束手无策。
粪便样本检测可以更早和更快地侦测癌症,同时入侵性较低,收费也较肠镜检查便宜。
实验室的服务范畴也包括检测各种儿童疾病。要取得婴儿或儿童的粪便样本,远较抽血或进行其他入侵性检测来得容易。另一方面,实验室也利用中大授权的技术进行治疗,以扩大诊断服务。
「商业化并非只关乎利润,而是把构思转化为可以造福社会的成果。」陈教授说。
GenieBiome现有超过100名员工,其湾仔实验室的营运已扩张至中国大陆、新加坡和马来西亚,并计划进一步开拓英国和美国业务。
黄教授补充:「相比将科研成果授权予他人,建立GenieBiome让我能够将我的研究成果转化成最有利于香港创科发展的产物。我们现在才刚起步,将会继续破解人类各种疾病的『微生物群达文西密码』。」
黄教授于2023年2月获香港工业总会颁发「飞跃成就奖」(来源:香港工业总会)
*卫生防护中心(2022)。〈大肠癌〉。香港特别行政区政府卫生署,https://www.chp.gov.hk/sc/healthtopics/content/25/51.html。
原文刊于《中文大学校刊》(2023年第一期)
摄/San