bob客户端 寵物集團上海研究院院長石海寧作專題報告:生物科技如何改變寵物產業

2022-09-07 533

5 29 日,第十八個“世界腸道健康日”,GUT 2022係列活動迎來“第四屆中國腸道產業大會主論壇”,特別邀請了人工智能、生物科學、全球十強乳業、微生態、科學營養等領域十位專家學者和企業代表,分享領域進展與行業新知。

本次特別整理發布bob客户端 寵物集團上海研究院院長石海寧的演講視頻及圖文實錄,以饗讀者。

首先感謝藍院長的介紹,也感謝您的邀請,給我這次同大家交流、向大家學習的機會。

這次的題目是“生物技術如何改變寵物產業”。

本演講的幻燈片 .pdf 版將在熱心腸菌群微信群分享,感興趣的讀者請按以下方法申請入群:

今天我的報告分兩個部分:第一,介紹腸道健康和腸道菌群方麵,我以前做的工作。第二,介紹一下怎樣利用創新技術,包括生物技術,改變或者提升寵物產業。

 

寵物腸道健康與腸道菌群

第一部分的工作,主要是我在美國麻省總醫院和哈佛醫學院完成的。

一個研究方向是腸道黏膜免疫的調節機製。

過去幾十年的工業化進程過程中,很多傳染病消失了,應運而生的是很多免疫介導的疾病,包括自身免疫病、過敏性疾病、糖尿病等。這就是一個典型的健康假說。

我們知道,健康受遺傳因素的影響,很大程度也受環境因素影響,包括飲食、腸道菌群、免疫狀況和腸道屏障功能等。

成長期的環境之外,實際上,嬰幼兒期間母體的免疫和微生態狀況,對個體免疫係統的發育、分化也產生很大影響。所以我們關注於腸道黏膜免疫係統,這是機體最大的免疫器官,存在獨特的方式。

正常情況下,我們的免疫係統對腸道菌群和吃進的食物等蛋白不發生反應,它可以誘導一個機製,叫口服免疫耐受。但在應對病原入侵的時候,它會產生各種反應,包括誘導Th1Th2Th17或調節性T細胞,完成精準調節。一旦失控,就會出現狀況。

談到免疫屏障,我們知道腸上皮細胞是一些致密排列的單層上皮細胞,把身體內部和外界環境隔離開來。上皮細胞下有大量的免疫細胞,包括鬆散分布和有規律分布在一些淋巴樣器官內的免疫細胞。另外,腸腔內還有重要的一個部分,就是腸道菌群。

我們的一部分工作,就是探討腸道上皮和腸道內病原的相互關係。

這是我們同博德研究所(Broad Institute)合作的一個工作。我們使小鼠感染Salmonella(沙門氏菌)或者寄生蟲線蟲後,觀察個上皮細胞細胞的反應,再把分離上皮細胞做單細胞RNA測序分析。最後發現,感染個體分泌性細胞增加,比如杯狀細胞、簇細胞。這其實並不驚奇,因為感染的時候,腸道內會增加黏液分泌。

另外由於神經係統的變化,腸道蠕動是加強的,這個過程實際是宿主想把寄生蟲衝洗出去。但在過程中,由於寄生蟲誘導了很強的Th2免疫反應,也對腸道上皮細胞功能會產生影響,如抗菌肽等生物活性物質分泌變化。

它對腸道菌群會產生什麼影響?我們分析菌群的時候發現,感染和非感染的菌群結構是完全不同的。

我們知道感染可以誘導Th2免疫反應,這對腸道上皮細胞從幹細胞的分化過程中起重要的作用。

所以我們探討了Th2免疫功能在菌群改變的過程中的作用。我們用Th2基因剔除小鼠,即STAT6剔除小老鼠進行菌群分析,發現這種變化非常弱,不同於野生型小鼠的變化。

在進行代謝組織分析時,我們發現感染和非感染也是完全不一樣的,很高水平的短鏈脂肪酸屬於明顯的結構變化。

下一個問題是,它的功能有什麼變化?

我們用了高脂飼料誘導的肥胖模型。寄生蟲感染的時候,高脂飼料飼養以後,正常小鼠長得很胖,而感染小鼠不胖。

我們知道,蟲子進入體內可使菌群發生變化。那麼這個菌群在防止肥胖的過程中起不起作用?

我們用糞菌移植的方法,把受體小鼠的腸道先用抗生素清除後,用Th2改變的菌群或者正常菌群定植,然後繼續高脂飼料飼喂。結果發現,這種菌群可以提供保護,表現為脂肪細胞體積變小,很高水平的解偶聯蛋白1UCP1)表達。後者是一種主要增加細胞能量消耗的分子。

在菌群分析的時候,我們還發現有一些菌群,它與短鏈脂肪酸的產生呈正相關。另外,在菌群移植的受體小鼠的腸道、肝髒內,都發現有很高水平的短鏈脂肪酸受體GPR表達。

所以這個機製就是,Th2免疫反應改變了菌群結構和功能,進而影響了個體的脂肪代謝、消化吸收。

而菌群的改變,並不是在所有場景下都是有益的。

在細菌性腸炎模型,即鼠類檸檬酸杆菌誘導結腸炎模型,我們同樣用糞菌移植,菌群改變以後再用檸檬酸杆菌誘導炎症,在正常情況下,它呈現自愈的過程,2~3周疾病可以減緩,病原菌逐漸地被清理。

但菌群改變以後,如果用Th2改變菌群定植後,這些小鼠不能控製感染,炎症非常嚴重,可見很高水平的白介素-10產生,以及較多FOXP3(叉頭框蛋白P3)。

可以想象,這種菌群定植可能在細菌感染腸炎模型小鼠增加了調節性T細胞,而調節性T細胞可能對疾病的預後產生影響。

為了驗證這個機製,我們將調節性T細胞進行清除,並中和了白介素-10,發現這種加重的病程狀況消失了,炎症開始減緩。

基本可以肯定,這個菌群進入細菌結腸炎模型個體,是作用在調節性T細胞,而調節性T細胞又反過來一致拮抗細菌產生保護性免疫反應。

所以,同樣的菌群在不同模型,我們應該為探討到底是哪種菌或者哪個代謝產物,正麵或負麵影響了微生物介導的治療提供依據。

在不能控製疾病的模型,我們進一步發現,Th2誘導的巨噬細胞並不能殺菌。

比如圖中所示,在正常細胞分泌到體外感染的細菌,綠色熒光代表的是細菌,隨時間變化,它可以殺滅經細胞吞噬進入的菌。但是在M2 細胞,它不能殺滅這些菌,一個機製就是自噬過程受到了影響。

這是腸道菌群、腸道病原與代謝和炎症性疾病方麵的一些工作。我們也研究一些營養調節劑或者免疫調節劑,在食物中會對這個菌群結構產生什麼影響,對功能又產生什麼影響。

我們發現,應用透明質酸處理後,個體的菌群結構發生很大的變化:促進了很多益生菌的增長,用這個菌群定植小鼠誘導腸炎,包括化學性誘導的DSS 模型(右旋葡聚糖硫酸鈉誘導腸炎模型),或者檸檬酸杆菌感染模型,都可以發現具有保護性。

另外,母嬰免疫方麵,主要是產後哺乳期間對嬰幼兒有什麼影響。我們主要研究的是妊娠期間,看母體的免疫狀況和當時的菌群結構,對後代有什麼影響。

這是我前期做的,特別是在腸道健康和腸道菌群方麵的工作。

 

生物技術改變寵物產業

2021年年底前,我回到國內,加入bob客户端 寵物醫療集團(簡稱“bob客户端 ”)和昆侖台(上海)生命科學有限公司。

下麵這部分,給大家介紹一下,我們怎樣利用創新的技術,包括生物技術,提升和改變寵物產業。我們的平台,主要是bob客户端 。

我們知道,過去這些年,社會經濟不斷發展和城鎮化不斷推進,人們對養寵知識的了解進一步增強,中國的寵物市場增長迅速,寵物也逐漸成為人們家庭的一部分。

但是對比國外的寵物醫療市場,我們發現,國內寵物醫療領域還具有很大的提升空間。

過去20多年裏,bob客户端 現有2000多家醫院,遍布全國30個省區,有2萬多員工,為全國的寵物提供了非常優質的醫療服務。

bob客户端 有三大集團、六大事業部,分別為醫療集團、供應鏈集團和教育集團,中心醫院事業部、國際醫院事業部、診斷事業部等。在過去的發展過程中,收獲了很多的榮譽。

要提供優良的醫療服務,必須要具備醫療專家。所以集團有國家級獸醫專家,以及各專業學科的學術帶頭人。

集團也有非常完善的培訓體係,與高校建立了廣泛且深入的合作,通過人才計劃、高峰論壇以及醫師技能大賽等,為年輕的醫務人員提供培訓機會,不斷提高他們的醫療水平和職業技能。

就醫院環境來講,我們配備了一流的醫療診斷儀器設備,有非常舒適的就診環境。

另外一個非常重要的部分,在這些年的發展中,集團積累了海量的數據。醫療數據的開發和應用,會為醫學科研數字化、智能化以及推動醫療服務和轉型升級提供強大的數據支撐。

在研究院層麵,我們以動物生命科學為宗旨,不斷投入創新技術研發和應用,並結合產業人才和數據資源,不斷突破現有的治療方法和能力,探索未來的科技進步。

目前,我們在不斷開發和完善精準醫學、智慧醫療,建立和完善混合孵化平台,開展前沿性科研項目,以推動產業進步。

集團擁有5大核心實驗室,分布在北京、上海、成都、廣州、武漢。實驗室可以提供170多種檢測服務項目,覆蓋了病理、免疫、生理生化、遺傳檢測、基因檢測等領域。

我們也有高水平的研發團隊,開展數字化、智能化醫療設備的研發,為用戶提供智能設備、軟件係統以及數據應用服務,為寵物的疾病診斷、治療和監護提供全方位的解決方案。另外,我們也研發動物醫療的智能手術機器人。

我們的高水平研發團隊,專業覆蓋了醫學、機械、電子、人工智能、軟件和數據分析等各個領域,多條產品線的研發在進行中。

在數據端,我們不斷在精準數據的輸入和清洗,然後建立知識圖譜。

這種數據的開發和合理應用,會為臨床科研、醫院管理、疾病診斷治療等提供高質量的數據支撐,也為推進精準醫學的發展貢獻力量。

我們還利用深度學習、大數據等前沿技術,與流行病學、營養學、臨床醫學、生物信息、微生物組學、代謝組學等實現多學科交叉融合,發揮數據在疾病預測、診斷、建模,以及精準治療方麵的作用。所以,它的應用場景很廣。

我舉一個例子,我們前短時間想從健康動物收集一項生理指標,很快就從1800多家醫院獲取到超過300萬條數據,經過清理,得到將近100萬條高質量的數據,用於我們的工作。

所以數據的開發,會對推進bob客户端 數字化進程貢獻力量。

我們要搭建的和正在完善的,叫混合孵化平台。這是什麼概念?我們用比較醫學的概念,包括對不同動物和人之間、健康和疾病的現象進行對比。

我們知道,在人類的藥物研發和疾病研發中,經常會用實驗動物誘導疾病進行研究。但是在寵物,特別是犬,有一些自然發生的疾病,和人類疾病的發生發展規律非常相近。這些動物模型可以大幅度提升人體臨床試驗的成功率,並縮減時間。

所以,比較醫學在腫瘤、心血管病、消化性疾病和老年性疾病等很多方麵,都有廣闊的應用場景。

另外,我們建立高水平的醫療研究醫院配合臨床基地,對新藥研發引入以及醫療設備的臨床試驗提供技術平台,為與國內外藥企合作提供技術保障。

除建立寵物模型以外,我們還搭建了動物疾病模型,包括實驗小鼠模型。

我們不光關注寵物的健康,我們的研發和產品的開發也圍繞著人的方麵。因為我們知道,寵物和人是密切相關的。

早期研究發現,如果小孩生長在農場環境,或者家裏有同伴動物的時候,他發生過敏性疾病和其他一些疾病的概率降低,說明存在一些有益的影響。

但是寵物動物和人之間,還有會出現一些疾病的互相傳播,呈現雙向的關係。

所以我們搭建的人寵健康關係研究平台,就是要更進一步地研究動物和人的相互影響,特別包括有益和具有風險的這種關係。這方麵的工作,需要獸醫和人醫建立密切的合作,對人和動物提供健康保證。

我們很願意,與醫療器械、醫藥、營養保健,和其他生命科技等相關的國內外企業、高校和研究院所攜手,建立產學研創新人才培養機製,共同研發出更多更好的創新型產品。

我們歡迎大家的合作,也歡迎年輕人加入我們的隊伍。

謝謝大家!

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