走进任何一家杂货店，你不会花很长时间才能找到“肠道健康”部分：酸奶和酸奶的架子以及数十个小玻璃瓶的益生菌“镜头”，比其竞争对手宣传数十亿“活跃的文化”坐在他们旁边。
随着微生物组被认为是人类健康的主要参与者，营销益生菌的公司数量急剧增加。消费者很难通过各种可用的选择，特别是当大多数健康声明含糊不清，并且为表兄的朋友的姐夫工作的益生菌对你有用的可能性最小。在这样一个饱和的市场中，一家专注于良好，健全的科学的公司将完全释放人类微生物组的潜力，并为消费者带来真正有效的产品。
一家公司正在顺利完成这项法案。二十多年来，它在幕后静静地工作，建立了世界一流的微生物组研究和产品开发设施。现在供应世界上三分之一的益生菌，该公司准备改变我们的健康营养方法。
机会是，你已经知道这家公司。
这家公司是杜邦公司。
那么，一家拥有200年历史的公司，如聚合物，化学品和纺织品等领先的材料生产商，如何成为世界领先的益生菌生产商？
这一切都始于动物营养和乳制品文化。
动物营养史
几十年来，一家名为丹尼斯克的丹麦公司在人类使用的动物营养，乳制品培养和益生菌方面建立了世界一流的能力。一系列有针对性的收购（Cultor在1999年，Rhodia Foods在2004年，和Genecor在2005年）显着提高了公司在健康和营养以及微生物科学和技术方面的整体能力 - 包括如何改善农场动物的肠道健康以限制使用抗生素和改善营养吸收，为乳制品行业确定更好的微生物/起始剂，开发和销售益生菌以改善人体肠道健康。
公司在这些领域取得成功的部分原因是由于丹尼斯克早在20世纪90年代就开发了一套用于研究肠道科学的实验工具。 “我们称之为'Enteromix®工具箱' - 我们仍然这样做！”杜邦研究员兼前首席科学家Andrew Morgan解释道。 “多年来，这已成为创建世界领先的健康和营养科学平台的补充。”
该平台包括最初用于模拟鸡肠并适用于模拟人胃肠道的第一个基于实验室的胃肠模拟器之一。 “该公司新兴的Enteromix®工具箱的首次使用之一是证明其开创性动物营养酶的作用机制之一是调节肠道微生物群。这是我们进入微生物组的开始，“摩根说。
2011年，杜邦公司收购了丹尼斯克公司，该公司当时是人类益生菌市场的领导者，并开发并销售了一些直接喂养的微生物（牲畜益生菌）。尽管活微生物的益处是明确的，但这种功效的基本原理和潜在应用的广度尚未完全了解。 2012年，杜邦公司中央研究与开发部门的微生物学家John Gannon一直试图说服杜邦开始关注人类益生菌以外的微生物机会。
玉米微生物
2014年，杜邦生物制品公司接受了甘农提出的探索作物微生物组以寻找作物益生菌的提议 - 称为生物制品。他们开始研究玉米，观察到同一玉米田的一些地块的产量比其他地块高得多，玉米遗传，土壤条件或其他生长条件没有差异。假设是差异可能是由微生物组引起的。
Gannon和他的团队发现产量的差异是由于植物根部的生物膜中发现的细菌所致。杜邦公司的微生物组努力迅速聚集起来，很快，该公司还开始深入探索家禽等家畜的微生物组，寻找新的直接喂养微生物以减轻疾病。所有这些都成为世界级微生物组研究和产品开发能力的基础，不仅适用于农业和畜牧业，也适用于人类健康。
进入杜邦工业生物科学公司后，Gannon的任务是建立微生物研究能力。 “我们的想法是将基因组学，生物信息学，微生物学，分子生物学，发酵和数据分析结合起来，以实现系统生物学方法，然后利用它来提供基于微生物组的益处，以及无数基于微生物组的机会，”他说。正是这种方法使得杜邦在充斥着炒作，怀疑和毫无根据的承诺的领域中脱颖而出。
建立在科学基础上的基础
基于他们在玉米田中学到的知识，杜邦开发了一种简化的通用管道，用于鉴定和开发益生菌候选物。 “在这个过程中没有削减任何角落，确保公司所做的科学是合理的，也是首要任务，”Gannon说。
这一切都始于一项试点研究，以确定最适合的目标或关注的样本或样本集 - 无论是影响一群鸡的病原体还是人类的代谢疾病。 Gannon说，成功进行微生物组研究的两个最重要的部分是样本采集过程和元数据。
“样本采集至关重要 - 我们告诉人们将其视为犯罪现场，以避免交叉污染，我们与密切了解目标的人合作 - 兽医为农业，农民为农民，临床医生为人类疾病，”Gannon说。 “你还必须了解你的元数据，”他补充道。 “这是将科学置于其背后的一个重要部分，很多人都没有考虑到这一点。”
一旦鉴定出合适的样品类型并收集样品，就提取DNA以获得样品的微生物特征。该团队使用一套生物信息学工具，确定哪些微生物在某些条件下出现或消失（例如作物产量低或生病的牲畜）。然后将这些微生物在实验室中培养并进行一系列筛选试验以确定它们是否是良好的益生菌候选物。优化候选生物的生长条件以最大化产量，并建立稳定性和递送的最佳条件。只有这样，一个益生菌候选者才能准备好进行试验，看看它在现实世界中的表现 - 就像样品采集组件一样，它是与兽医，农民或临床医生合作进行的。
重要的是，Gannon说，不同细菌物种之间的相互作用是一个重要的考虑因素，因为在现实生活中，这些微生物不是孤立的 - 它们是具有不同功能的不同物种的微生物群落的成员。该公司的Human Microbiome Venture Leader Sebastien Guery说，正是这种对社区功能的强调，而不仅仅是结构，是杜邦公司工作流程的核心。这有助于公司最大限度地提高益生菌在其预期环境中茁壮成长的机会，从而获得其有益效果。
为此，杜邦非常重视了解给定菌株的作用机制以及鉴定相关的功能途径。这样做可以使杜邦专注于恢复缺失的功能或为给定的微生物生态系统中的相关功能途径提供动力，从而最大限度地提高疗效。至关重要的是，他们的目标不仅是开发新的微生物，而且还开发像益生菌或生物有机体这样的分子，这些分子只能帮助“友好”的微生物物种（毕竟帮助“敌人”细菌物种生长也会失败）。这种方法成功地用于人类和动物健康，以开发调节微生物群的优良成分，并且是杜邦公司在转入临床之前应用当今的Enteromix®健康和营养科学平台筛选体外模型的方法。
“利用正确的酶和正确的饲料原料，我们可以在农场动物的胃肠道内原位产生益生元。这些益生元被设计为选择性食物来源，以促进肠道中有益细菌的生长。这是我们多年前发现的，并且从那时起一直在不断发展。这有点像微生物的个性化营养，“摩根说。
它不是一刀切
Guery在未来也会看到个性化营养，以改善和恢复人类健康。他说，通过不仅了解微生物本身的功能潜力，还将其与宿主中受影响的功能途径联系起来，打开了个性化干预的大门。
“我们正在从一刀切的饮食和补充剂到定制补充剂和饮食，以满足患者的需求，从而最大限度地提高成功率。这开辟了一个名为'Nutrapeutics'的新领域 - 使用营养和补充剂作为治疗佐剂，以最大限度地提高药物的疗效“
在短期内，该公司专注于代谢条件 - 但长期目标包括免疫肿瘤学和肠 - 脑轴相关疾病等。当谈到我们对微生物组的了解时，可能性是无穷无尽的，还有很多我们不理解的东西，所以Guery说，最终的愿景是“使用量身定制的混合物来改变健康，营养和健康微生物，益生元，酶和蛋白质，以恢复微生物群的组成和功能。“
最近导致营养与生物科学创建的组织变革是推动杜邦实现这一愿景的关键一步。
益生菌
“我们现在所拥有的是一台出色的发现机器，不仅可以专注于益生元和益生菌的发现，还可以设计微生物，蛋白质和酶，”Guery谈到新的部门。 “[它]是观察微生物组调节的完美引擎，因为不仅可以[我们]种下一种缺失的微生物，而且我们可以非常有选择地恢复缺失的微生物群功能。”
该公司是否会开始利用为特定功能量身定制的工程益生菌仍有待观察，尽管Gannon说这是他们所谈论的内容。但是现在，Gannon和Guery一致认为，更重要的是克服那里的蛇油并恢复消费者对益生菌的信心。
“我们必须反对所有的炒作，那里有很多不好的产品，”甘农说。 “有[公司]有一个错误，他们把它放入某种产品，并说，'嘿，益生菌，他们将解决你所有的问题'，但事实并非如此。良好的营销并不总是与良好的科学相匹配，当这种情况发生时，可信度就会丧失。将强大的科学放在微生物组研究背后是一种改变游戏规则的做法，它将对人类，动物，作物产量和环境产生重大影响。我们处于微生物群时代的早期阶段，所以这是一个非常激动人心的时间成为一名微生物学家，“他说。
Gannon本人不久前就是益生菌的大怀疑论者，但是沉浸在杜邦的微生物组研究中并通过体内试验验证体外结果使他成为坚定的信徒。然而，他是第一批告诉你基于微生物的疗法不是银弹的人之一;他们不能治疗或治愈一切。但是，像杜邦这样的公司多年前铺平了道路，并且仍然以负责任的科学方式领先，微生物很可能在我们的土地，动物和自己的未来健康中占有重要地位。
——文章发布于2019年9月10日
