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產業技術評析
全球人體微生物組發展與食品商機觀察
發表日期：2017-05-10
作者：陳麗婷、鄭佩真、簡相堂(食品所)
摘要：
基因體研究的普及，加上2008年美國啟動人體微生物組計畫，發現人體腸道的組成及變化對人類健康有直接的影響，全球相繼投入人體微生物組的研究，期待透過解構及操縱人體腸道菌相的結構及變化，透析食品營養保健及疾病預防與治療的另一個真實面向。
全文：
微生物組(Microbiome，參照科技部譯名)一詞源自metagenome，泛指特定環境中的微生物(microbes)及其基因體(genome)。基因體研究的普及，加上2008年美國啟動人體微生物組計畫，發現人體腸道的組成及變化對人類健康有直接的影響，全球相繼投入人體微生物組的研究，期待透過解構及操縱人體腸道菌相的結構及變化，透析食品營養保健及疾病預防與治療的另一個真實面向，改變及創造未來。益生菌已被多國際研究機構點名，是未來人體微生物組發展重要且關鍵的角色。以下將針對近期全球人體微生物組及在食品相關的商機發展進行觀察，作為國內切入國際新興趨勢議題，思索各自定位角色及國際合作的參考。
一、人體微生物組從研發走向商業模式競逐
1.單純研發解構探索(2008-2015)：2008年美國「人體微生物組計畫(Human Microbiome Project, HMP)」，開啟Microbiome新時代。第一階段(2008~2012)定序人體微生物組，了解人體微生物分布；第二階段(2013~2016)解析運作機制與人體健康及疾病的關聯性。歐盟人體腸道總體基因體學研究計畫(Metagenomics of the Human Intestinal Tract, MetaHIT)，同樣聚焦人體腸道微生物組研究，發現腸道微生物組是人體器官及神經系統的縮影，有調控及影響的關鍵能力，亦讓舊有觀念全然改觀。之後多國家相繼加入人類微生物研究計畫。
2.商業模式競逐並重(2016-)：2016年美國宣布啟動「國家微生物組計畫」，預計五年內投入超過五億美元，其重要性被科學家拿來與登月、網際網路發展等相比擬，顯示對其未來影響人類生活有高度的期待。從研發投入、階段性產品與服務產出到產業鏈結與商業模式，已逐步發展出人體微生物組產業的生態圈雛型(圖1)，使原先對人體微生物群發展商品化時程的預期，再往前拉近。然而歐美與亞洲在微生物組產業的發展取向各有不同，美國設定於生物新藥的開發，而亞洲著重在腸道菌檢測研究與分析服務。雖然兩者的目的不同，但過程同樣需求各產業鏈結的共同支援與合作。近期國際人體微生物組相關會議除專業技術研發議題討論外，商業模式亦是關注焦點，說明具說服力及獨特的人體微生物組相關產品、技術與服務的商業模式若出線，如個體菌群優化飲食或疾病預防的有效模式，可為產業發展向前邁大步。
資料來源：食品所ITIS團隊分析整理(2017/05)
圖1 Microbiome產業生態圈
二、益生菌及益生質亮點角色及價值受看好
1.普遍認同市場具高成長潛力：國際間不同研究機構對人體微生物組產業的範圍與市場規模雖仍有明顯不同與差異，但具二位數成長爆發潛力是普遍的共識。據Arrowhead的研究報告，2018年全球人體微生物組巿場雖僅有1億美元，2025可快速成長至39.4億美元。MarketsAndMarkets的研究報告，2025年人體微生物組市場規模將達22億美元。
2.益生菌及益生質是關鍵產品：據MarketsAndMarkets的研究，益生菌、益生質、食品及醫療食品將是關鍵且持續成長的核心產品(圖2)；其中，益生菌與益生質占半數至六成的巿場，在人體微生物組後續發展中將是重要的關鍵角色。在缺乏益生菌食品的規範標準，以及面臨益生質等功能素材競爭，是益生菌產品發展上必須考量的實務問題。目前關注的關鍵廠商包括Yakult (日本)、DuPont (美國)、Metabiomics Corporation(美國)、ViThera Pharmaceuticals(美國)、Second Genome(美國)及MicroBiome Therapeutics LLC(美國)等。
3.傳統發酵食品將重新站在浪頭：全球有益於腸道發展的傳統發酵食品，如優酪、味噌、泡菜、紅茶菌茶、酸黃瓜、酸菜及發酵黃豆餅等，亦是這一波人體微生物組發展契機中，極被看好的產品。深化傳統產品對腸道菌相改變的研究能力，強化產品說服力，是獲致具體商機的首要工作。
資料來源：Human Microbiome Market-Global Forecast to 2025(2017/02)，食品所ITIS團隊分析整理(2017/05)
圖2 全球人類微生物組產品巿場預期變化
三、企業策略轉向及新創加入為產業活絡加分
1.現有企業策略轉向：看好人體微生物組發展對食品健康及醫藥治療價值認定與需求等可能的改變，國際材料、生技醫藥及食品飲料廠商策略行動亦在調整。如日本養樂多公司將其營收的6%投入相關領域的創新開發，強化益生菌在不同應用領域的研究及臨床試驗，持續拓展全球益生菌巿場，以維持及創造養樂多在人類微生物組巿場發展的影響力。另美國杜邦則持續在營養健康上投入，借由益生菌產品開發、產能擴張及研發合作等深化。
2.新創企業加入平台支援及產品服務布局：新創企業目標及解決對策相對明確，除有機會取得募集資金，亦為巿場注入活絡新動能(表1)。這些新創企業從平台工具運用、技術研發、檢測分析到產品應用，不同層面皆找到創新創業的切入點，其未來發展不容小覷。
表1 人體微生物組新創公司動態掃瞄
| 新創公司 |
動態掃瞄 |
| Azitra |
耶魯大學學生創建，開發微生物組學和合成生物學結合治療皮膚病的平台。 |
| Second Genome |
微生物與人類健康的數據分析處理平台，研究微生物和人體共生關係和病原體致病原理，開發出新一代藥物，治療新陳代謝疾病和腸道炎症疾病。 |
| Metabogen |
建立宏基因體學數據分析平台，運用微生物組開發下一代益生菌和藥品。對微生物組和細菌菌株的全面分析，提供益生菌更精確的產品開發新工具。 |
| MicroBiome Insights |
利用幾十年微生物組學和微生物生態研究經驗，分析人類、動物、植物和環境不同應用範圍的微生物樣品。 |
| Xycrobe Therapeutics |
總部位於美國加州，主要在皮膚微生物組學研究。建立與人類皮膚共生的細菌數據庫來篩選合適的菌株，協助治療痤瘡、牛皮癬以及皮炎濕疹等疾病。 |
| uBiome |
針對一般消費者提供微生物組測序服務，包括個人基礎測序服務，包括口腔、腸道菌落、鼻子、皮膚、生殖器等菌落。 |
| CosmosID |
開發識別微生物及分析屬性(抗藥性阻力、劇毒等)的基因組分析平台。 |
| Naked Biome |
專注皮膚微生物組學，建立先進藥物基因組平台，治療皮膚疾病和恢復健康。 |
| Blue Turtle Bio |
透過腸道菌群治療罕見的遺傳疾病，能夠在患者腸道微生物組中產生酵素，可治療來自蛋白質缺乏的疾病。 |
| TargEDys |
開發調節食慾的全新微生物解決方案，針對超重、營養不良老年人、患者及厭食症患者，協助調節食慾。 |
| Symbiotic Health |
運用天然存在胃腸道的能力，開發穩定口服膠囊，將治療劑靶向遞送至腸道，以改善人類健康。 |
| Rebiotix |
總部位美國明尼蘇達州，開發微生物恢復療法(Microbiota Restoration Therapy，MRT），將活有益微生物引入患者腸道，幫助恢復生態平衡及健康。 |
| Enterome |
開發新治療方法用於微生物相關疾病的個體化治療，目前針對炎症性腸病。 |
| Vedanta Biosciences |
波士頓新創企業以基因改造人類微生物，治療傳染性疾病、自體免疫及發炎性疾病。2015年與Johnson & Johnson簽署2.41億美元合作案，共同發展炎性腸症的腸道菌療法。 |
| MaaT Pharma |
調節白血病和關節感染治療過程中的體內微生物失衡。 |
| ISOThriv |
開發微型食物天然發酵益生質花蜜，調節免疫系統，減少胃酸逆流症狀。 |
| Evolve Biosystems |
協助解決嬰兒(含動物)腸道菌群失調問題及腸道菌群失調疾病。 |
| MicroBiome Therapeutics |
開發NM504益生質纖維的腸道菌調節劑，改善糖尿病症狀。2016年10月獲美國第一個微生物調節劑專利，計劃2017年以膳食補充品形式上市。 |
資料來源：cbinsight網站，食品所ITIS團隊分析整理(2017/05)
四、台灣優勢能量延伸及新商機方向
1.重視益生菌成長及專業深化商機：台灣投入益生菌產業鏈已有50年的歷史，累積的產業鏈環節優勢力量，不論是菌株鑑定及品質檢測，素材的優化及功能開發，到後端的產品功能驗證等，已有一定實力及價值。1999年國內施行健康食品管理辦法，經過多年發展已臻成熟的益生菌產品陸續在胃腸功能改善、調整血脂、輔助調節血壓、輔助調整過敏體質、免疫調節、牙齒保健及調節血糖等功能價值，取得健康加值的優勢能量。但也面對產品同質性高及巿場競爭日趨激烈等問題及考驗。人體微生物組時代來臨，重產品與腸道菌相表現細緻解構及重新詮釋的未來，無疑說明益生菌產品趨向同質化且產業競爭激烈的狀況有機會被打破，未來產品將走向一般及專業二種等級的界定與發展路徑，其產品定位及商機截然不同。近年國內已不少益生菌專家跨入人體微生物群的研究，聚焦在免疫、神經以及代謝系統等異常、甚至癌症等目前人類尚難完全掌控與治療的疾病研究。後續產品如何與預防醫學、臨床檢測等跨領域合作，深化產品專業性深度，擴大商業效益，是未來台灣益生菌產業創新突破值得期待的新發展點。
2.發掘傳統發酵食品順勢拓展時機：發酵產品提供鮮味口感，同時含有對身體有益的菌種。消費者期待享受飲食美味及特色，又希望能為人體腸道菌相發展注入正面力量的需求出現；各國傳統發酵食品的飲食模式及生活方式，不論希臘優格、韓式泡菜、日本納豆等，有機會在這一波人體微生物組發展過程中被重新審視，創造出另一波新的國際需求及新客群。台灣傳統發酵食品包括臭豆腐、酒、醋、泡菜、酸菜、豆腐乳或豆豉等，如何深化與腸道菌相變化等研究根基及專業化價值，與時俱進；保留傳統文化及風貌下，又能改變高鹽、高糖、製程不易控制或成分複雜不易確定機制功效等問題，同時加入創新元素。就能在這一波國際傳統食品健康營養價值盤點中，有重新定義產品及拓展國際巿場的出線機會。
3.強化相關技術平台與國際合作綜效：觀察人體微生物組的發展，菌相的監測及掌控，菌株的篩選、培養、補充或移植，為不同菌相客製化專屬的營養或治療需求，產業生態運作或商業模式生成涉及的範圍都很廣。台灣切入全球人體微生物群生態運作能有具體成效，重視現有平台及技術能量的盤點與國際接合相對重要。如台灣既有微生物開發及檢測技術、菌種鑑定及開發技術、基因體研究及定序能量、及生物資訊平台建置及串連等，若能有計畫且階段性的與國際間不同國家型態或產業聯盟型態的計畫相關進行合作，才能達事半功倍之效。
(本文作者為食品所執行產業技術前瞻研究與知識服務計畫產業分析師)
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