應用跨領域技術研究主纖毛新生的分子機轉
困難梭菌是一種細菌,可引起從腹瀉到威脅生命的結腸炎症等症狀。困難梭菌感染最常發生在醫院或長期護理機構中的老年人,可引起的偽膜性大腸炎及毒性巨結腸症,通常必須使用更多的抗生素如萬古黴素及咪唑尼達來治療,但可能會篩選出更嚴重的抗藥性細菌感染困難梭菌,造成感染復發。近年發現以微菌叢植入治療有更好的效果且更少的副作用,且更合乎環保及自然的治療方式。糞便微菌叢植入術(Fecal microbiota transplantation, FMT)是指將健康捐贈者的糞便中的微生物群輸送到患者的胃腸道,以改善患者腸道微菌相失衡的狀況,和治療與營養不良相關的疾病。
衛福部2018年9月發布「特定醫療技術檢查檢驗醫療儀器施行或使用管理辦法(簡稱特管辦法)」,新增微菌叢植入術治療嚴重或反覆性困難梭菌感染(rCDI)。2019年林口長庚醫院整合胃腸肝膽科、兒童感染科、兒童胃腸科及基因醫學核心實驗室等相關人才跨科系合作,成立「長庚微菌治療中心」與「微菌銀行」,以「精準醫學」方法導引微菌叢植入治療。2019年成立至今,長庚體系已順利進行七十例經大腸鏡微菌移植治療,患者年齡從3歲到99歲不等,也利用次世代定序法,針對捐贈者、病患移植前及移植後的腸道菌相,進行一系列的分子指紋檢測,清楚證實了病人的腸道菌叢在困難梭菌感染時,發生了嚴重失調的現象,並在治療之後,逐日恢復正常,以及移植2到4週之後,近九成病人恢復完全正常的腸道菌相。
長庚微菌治療中心也致力進行臨床與轉譯研究,以期未來可以運用在更多疾病的治療,例如各種腸道疾病、肥胖、代謝症候群、癌症、神經系統疾病等,嘉惠更多的病人。「長庚微菌治療中心」也已將目前的累積經驗寫成論文,發表於 Biomedical J (2021)、J Formos Med Assoc (2021)及 N Engl J Med (2020)。
長庚微菌治療中心也與財團法人食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心簽署合作備忘錄(圖一),共同發展合成的「精準微菌治療」法(益生菌雞尾酒療法),以新科技推動更多的轉譯研究,來探討微菌叢之作用機制及保障安全,期能嘉惠更多病人。本合作案重要推手邱政洵副院長表示:「BCRC為目前全球少數兼具食品與生物資源研發能量之研究機構。在微菌治療領域中,結合BCRC產業化的研發技術與林口長庚醫院的臨床轉譯研究,共同開發微菌生物製劑或益生菌產品,精準用於治療因腸道微生物相失衡造成不同疾病的發生。」
圖一:長庚微菌治療中心與財團法人食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心簽署合作備忘錄
近年多項研究結果證明腸道微生物菌相有助於調節各種生物功能,並可經由調控人體各種生理作用而影響健康。隨著最新的高通量測序技術的發展,研究團隊已可偵測微生物群中的多物種。同時通過使用這些技術,人類微生物組計劃(HMP)和人類腸道微生物相(MetaHIT)等大型項目已產生了大約20 TB的資料。然而,此等大型微生物相計劃收集的微生物和宿主資料並不包括亞洲人或臺灣族群,而且臺灣目前也沒有設置微生物相資料庫,也沒有標準化的數據分析流程。因此,邱政洵副院長於2018年開始帶領長庚研究團隊,收集1000名健康臺灣人的粪菌,以建立一個專屬長庚微生物相研究的數據資料庫分析平臺,讓研究人員能夠從每個研究項目中查詢和檢索微生物相的分布與種類。更進一步,使用智能模型來尋找與細菌感染、細菌抗藥性和細菌突變等相關的標記,以幫助研究人員處理微生物測序的數據。
圖二:長庚微菌治療中心 李柏賢醫師為病患執行微菌叢植入術
邱政洵副院長及胃腸科邱正堂教授,積極主導跨科系合作,包含培訓年輕主治醫師操作微菌叢植入術、研究技術員製備微菌叢植入物及微生物16S rRNA的定序與建庫,並聘請相關領域專家舉辦微菌叢植入治療訓練課程(圖二),供有興趣參與施行微菌叢植入治療的醫師、醫檢師等操作人員,課程內容包含微菌叢植入治療法規、製程、場所管理、國內外案例分析及腸道菌叢基因定序及分析。邱政洵副院長表示:「希望有越來越多的醫療人員投入微菌叢植入治療。這是一個合乎環保及自然的治療方式。國外已有許多臨床研究證實具有非常好的療效,且相較於傳統的抗生素治療,更具成本效益。」微菌治療中心也將加強推廣此新醫療技術,以嘉惠更多病人,並與生醫產業合作,走向「精準微菌治療」的方向(圖三)。
圖三:長庚微菌治療中心主要成員:陳建璋醫師、邱正堂教授、邱政洵副院長和葉元鳴博士 (由左至右)
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