1月17日~18日，台灣首屆微生物嘉年華會暨微生物與健康主題展於南港展覽館2館盛大登場。第二日的專題演講中，再次由地球微生物體計畫(Earth Microbiome Project)、美國人腸道微生物計劃(American Gut Project)共同主持人美國加州大學聖地牙哥分校(UCSD)教授Rob Knight，以「保護和利用微生物體多樣性，開發下一代療法」為題分享，並指出未來醫療不只是在治療人類細胞，也包含了由微生物構成的生態系。
 

我們的健康故事 從第一批微生物開始寫下

 
Rob Knight在演講中首先指出，人類所處的世界本質上是一個由微生物主導的星球。從氧氣的生成、植物的生長，到土壤與水體的循環，微生物都是關鍵角色。
 
Rob Knight指出，微生物與人類健康的關係遠比傳統醫學認知來得深遠。過去一個世紀，人類成功控制多數由單一病原引起的急性感染，如麻疹、肺結核等；但與此同時，慢性疾病卻快速增加，包括：氣喘、糖尿病、發炎性腸道疾病與多發性硬化症等。
 
這些疾病過去不被認為與微生物有關，如今卻已被證實與腸道菌相變化高度相關，甚至可透過調整微生物組成，在動物模型中誘發或逆轉疾病。
 
他特別強調，人類生命早期的微生物建立階段，對其一生的健康具有關鍵影響。研究顯示，嬰幼兒腸道菌相在出生後兩年內快速發展，之後趨於穩定。這也說明，人類一生的健康軌跡，可能在非常早期就被微生物形塑。此外，不同文化與生活型態對微生物組成的影響也極為顯著。
 
面對這樣的差異，Rob Knight團隊長期致力於建立大規模、標準化的微生物資料庫，例如地球微生物體計畫，希望以全球尺度描繪不同棲地的微生物樣貌。
 

微生物成治療變數 大數據+AI有望預測個體差異

 
Rob Knight也特別從臨床醫療層面分享，他表示，腸道微生物對常見止痛藥乙醯胺酚(acetaminophen)、心臟用藥digoxin、化療藥cyclophosphamide、甚至是癌症免疫檢查點抑制劑PD-1/PD-L1抑制劑，都已有研究顯示其療效不只是由患者本身的遺傳背景所決定，更與腸道微生物組成密切相關。
 
例如，能對免疫療法產生良好反應的患者，其腸道菌相往往具有特定結構特徵，例如較高的多樣性，或特定功能性菌群的富集。
 
在動物實驗中，研究人員已能透過微菌叢植入術(FMT)，將對免疫療法有反應的表型患者糞便，轉移給原本無反應的個體，使其恢復對治療的敏感性，顯示微生物本身具備調控免疫療效的因果角色。
 
Rob Knight強調，這些發現正在動搖傳統「同一種藥物適用於所有患者」的治療邏輯。他也提出，未來的免疫療法，不再只是調整藥物劑量，而可能需要將微生物生態系納入治療設計的一部分，透過調控腸道微生物結構，提高治療反應率。
 
然而，在高度多樣化的微生物世界中，如何實現真正的個體化治療，仍是一大挑戰。為此，他的團隊近年嘗試結合大規模微生物資料與機器學習模型，建立能預測個體健康表型與治療反應的系統。
 
目前團隊也建立一套模型，僅憑腸道微生物組成，就能以高準確率預測一個人是否偏向肥胖體型，預測力甚至優於單純使用人類基因資料。Rob Knight認為，這種方法未來可被應用於癌症免疫療法等高風險治療上。
 

短讀長定序盲點 成微生物精準醫療挑戰

 
最後，他也提及目前微生物研究面臨的重要技術挑戰，其中之一是高度依賴短讀長定序(short-read sequencing)。短讀定序雖然成本低、通量高，但因只能讀取基因體的零散片段，在解析複雜微生物群落時難以重建完整序列，也使研究者無法清楚分辨同一物種中不同菌株的功能差異。
 
他強調，這一點在醫療應用上尤其關鍵。因為在微生物世界中，同一物種的不同菌株，其功能可能天差地遠，有些可能促進健康，有些卻可能加劇疾病。若只停留在物種層級的解析，可能錯失真正影響免疫反應、代謝調控或藥物療效的關鍵因素。
 
Rob Knight認為，短讀技術讓研究者看見的是一個「模糊的群像」，而非清晰的個體。他主張，唯有透過長讀長定序(long-read sequencing)與高解析度組裝技術，才能真正將微生物世界從物種分類學推進到功能生態學。
 
(報導/彭梓涵)