微生物组的定义

微生物组(microbiome)是微生物群(microbiota)和基因组(genome)的合成语，是对存在于皮肤或肠胃等特定部位的微生物及其遗传物质的统称。人体微生物组(human microbiome)是与人体共存的常在菌、共生菌和病原菌的集合。人体内的微生物，95%存在于包含大肠在内的消化器官；其余的5%存在于呼吸器官、生殖器官、口腔及皮肤等部位。微生物组虽然只占人体重的1～3%，数量却多达4x1013个，对免疫反应、药物反应和新陈代谢等具有重要作用，因此也被称为“人体第二器官(forgotten organ)”。

2006年，杰弗里·戈登(Jeffrey Gordon)博士通过肥胖鼠和瘦鼠的实验，验证了微生物组对人体的重要作用。如图一所示，将肥胖鼠和瘦鼠的粪便注入无菌鼠后，被注入肥胖鼠粪便的无菌鼠在较短时间内变得肥胖，由此发表了偏肥胖和偏瘦的人体内，微生物组不同的结果。此后在2013年，通过将双胞胎人类的粪便注入无菌鼠体内，同样得到了接受偏肥胖人的粪便的无菌鼠，脂肪增长更快的结果。

由此可以判断，肠道中的微生物组与肥胖有关。关于微生物组与其他疾病关系的更多研究也在陆续展开。

益生菌的概念

益生菌(probiotics)和益生元(prebiotics)的存在是为了控制体内微生物的组成。益生菌(probiotics)是指摄入并到达肠道后对肠道环境有益的菌株。益生元是指增强这些有益细菌的生长和活性的物质，由诸如纤维之类的不易消化的成分组成。

通过摄入益生菌和益生元以改变人体肠道环境的方法越来越受到关注。目前已经发现，益生菌的摄入改变了肠道中的微生物组，从而促进了肠胃消化，改善了肠易激综合征(IBS)和炎性肠病(IBD)，并且抑制了传染病和有害细菌的生长。此外，还发现其具有增强人体免疫系统的功能，使过敏和风湿症状得到改善。通过最近微生物组与衰老和精神疾病关系的报道，人们开始意识到体内的微生物对人类健康和疾病有很大影响。

目前已知，只有不足1%的实验室条件可以培养微生物组，并且已经引入各种实验方法来克服人类微生物组培育的限制。自2000年以来，随着次世代测序技术(NGS; next-generation sequencing)的流行，微生物组的研究也变得活跃起来。无需从样品中分离和培养微生物，而是直接提取样品中微生物的DNA，通过NGS方法确定碱基序列，此方法无需培养微生物，就可以在基因水平上确定整个微生物群落。随着相关技术的发展，国家层面“第二代基因组计划”的竞争开始了。美国从2008年开始启动人类微生物组计划，随后中国和日本也加入了研究队列。在韩国，政府计划在2023年前投资80亿韩元，支持以韩国人为基础的肠道微生物库的建立和利用。另外，人类也在加速发掘新的功能性益生菌和益生元，除已知的乳酸菌外，各种厌氧性肠道微生物的作用引发了人们的关注。

微生物组市场

根据生物技术政策研究中心，关于全球微生物组市场状况和前景的报告，全球微生物组市场预计将从2019年的811亿美元增长到2023年的1087亿美元。(如图3)

微生物组的应用市场分类如下

如上表所示，微生物组市场中，与益生菌相关的功能性产品占主导地位。基于肠道微生物与各种疾病治疗的相关性研究结果，韩国国内的制药公司和生物技术公司正在进行以此为基础的疾病诊断和治疗的研究。随着对肥胖、癌症、糖尿病和老年痴呆等病症治疗方法的持续研究，基于微生物组的个性化食品及个人护理产品的市场会得到进一步壮大。

参考文献

-  人类微生物组的研究趋势：专注于肠道微生物组，金炳勇， BioINpro 33期， 2017

-  微生物组的革命，金周姬，KPMG 经济研究员，Issue Monitor 第120期， 2020

-  Skin microbiome for cosmetic application, sekyoo J, 韩国皮肤屏障协会, 2019

-  BioINdustry, 全球微生物组市场现状与展望，杨俊赫， 2019.4

-  BioINpro 重新认识肠道微生物：微生物组，李正淑， 2019.10, vol.68