微生物區(qū)系的組合物及與其相關(guān)的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年2月29日提交的、名稱為"微生物區(qū)系的組合物及與其相關(guān)的 方法"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)61/604,824以及2013年2月28日提交的、名稱為"微生物 的組合物及與其相關(guān)的方法"的美國(guó)申請(qǐng)系列號(hào)13/780, 284的優(yōu)先權(quán)，這兩份申請(qǐng)通過引 用的方式全文結(jié)合至本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于體重減輕的包括微生物區(qū)系的方法和組合物，以及代謝疾病及其 并發(fā)癥，如肥胖癥、II型糖尿病等的治療。
【背景技術(shù)】
[0004] 肥胖癥是一種代謝疾病的合并癥和代表最普遍的體重失調(diào)。且在西方國(guó)家，肥胖 癥是最重要的營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，其在中年人群中的患病率范圍估計(jì)在30% -50%。從1960年開 始，美國(guó)人中超重（定義為身體質(zhì)量指數(shù)（BMI)等于或大于25kg/m2的人）和肥胖（定義為 BMI等于或大于30kg/m 2的人）的數(shù)量持續(xù)增加，且該趨勢(shì)沒有放慢。今天，大約有64. 5% 的美國(guó)成年人（約一億九千九百萬）被歸類為超重或肥胖。由于肥胖的人的數(shù)量持續(xù)增加 以及更多地了解肥胖對(duì)健康的負(fù)面作用，人們對(duì)肥胖癥越來越關(guān)注。每年，肥胖癥導(dǎo)致至少 三十萬美國(guó)人死亡，而患有肥胖癥的美國(guó)成年人的保健費(fèi)用總計(jì)多于1470億美元（疾病防 治中心（Center for Disease Control and Prevention))。特別是，嚴(yán)重肥胖（其中 BMI 等于或大于35的人）導(dǎo)致嚴(yán)重健康問題的重大風(fēng)險(xiǎn)。甚至輕度肥胖也增加了過早死亡、糖 尿病、高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、膽囊疾病和某些類型癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。由于它的高患病率和嚴(yán)重 的健康后果，它的治療應(yīng)當(dāng)具有高度的公共健康優(yōu)先度。病患總體重少至5%的體重減輕將 明顯改善與肥胖癥和代謝疾?。ㄈ鏘I型糖尿病、高血壓、高血脂、阻塞性睡眠呼吸暫停、胃 食管反流病、呼吸困能等）相關(guān)的合并癥。因此，處于不同階段肥胖癥病患的治療引起了大 量關(guān)注。
[0005] 治療嚴(yán)重肥胖和相關(guān)合并癥的外科手術(shù)方法包括各種形式的胃腸旁路術(shù)（胃吻 合）、膽胰分流術(shù)、可調(diào)節(jié)胃束帶術(shù)、垂直胃捆綁術(shù)、胃折術(shù)以及袖狀胃切除術(shù)（除去全部或 一部分胃）。盡管可以使用傳統(tǒng)的開放性外科手術(shù)技術(shù)實(shí)施這些手術(shù)，但是已經(jīng)越來越多 地以腹腔鏡實(shí)施這些外科手術(shù)。主要由于腹腔鏡外科醫(yī)生使用更小的體腔壁開口來實(shí)施手 術(shù)的能力，減少的術(shù)后恢復(fù)時(shí)間、明顯減輕的術(shù)后疼痛和創(chuàng)口感染以及改善的美學(xué)結(jié)果是 腹腔鏡手術(shù)已經(jīng)得到確認(rèn)的益處。但是，這樣的手術(shù)在手術(shù)過程中有多種并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)，弓丨 起不期望的術(shù)后后果如疼痛、表面疤痕，并經(jīng)常需要漫長(zhǎng)的病患恢復(fù)期，特別是在肥胖患者 中。因此，肥胖癥患者很少尋求或接受手術(shù)干預(yù)，僅有少于大約1 %的肥胖癥患者利用手術(shù) 治療該疾病。此外，即使成功地進(jìn)行手術(shù)并且初始體重減輕，治療肥胖癥的手術(shù)干預(yù)可能不 會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的體重減輕或合并癥狀況的改善，因此指示了病患對(duì)于另外的、不同的補(bǔ)充性 或互補(bǔ)性肥胖癥治療的需要。
[0006] 治療肥胖癥的非手術(shù)方法也得到了發(fā)展。但是，用于增加能量消耗而導(dǎo)致代謝結(jié) 果改善（如，減少食物攝入、體重減輕、葡萄糖代謝等）的有效治療已經(jīng)集中在藥物途徑上， 其具有多種技術(shù)上和生理學(xué)的限制。
[0007] 因此，仍然需要用于體重減輕和治療代謝紊亂（如肥胖癥）的新方法和組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明一般地提供通過改變受試者的微生物區(qū)系來治療體重相關(guān)狀況和 障礙的方法和組合物。一個(gè)方面提供了通過對(duì)受試者施用包含充分純化的微生物 區(qū)系的組合物來改變受試者中微生物區(qū)系的方法和組合物，所述微生物區(qū)系來自如 擬桿菌門（Bacteroidetes)、變形菌門（Proteobacteria)、厚壁菌門（Firmicutes) 和統(tǒng)微菌門（Verrucomicrobia)的門，或如擬桿菌目（Bacteroidales)、腸桿菌目 (Enterobacteriales)、梭菌目（Clostridiales)和統(tǒng)微菌目（Verrucomicrobiales)的 目，或如（Alistipes)另枝菌屬、（Escherichia)埃希氏菌屬、（Clostridium)梭菌或 Akkermansia的屬。另一方面提供一種用于改變微生物區(qū)系的藥物組合物，包含治療有效 量的充分純化的微生物區(qū)系和藥學(xué)可接受的載體，所述微生物區(qū)系來自如擬桿菌門、變形 菌門、厚壁菌門和疣微菌門的門，或如擬桿菌目、腸桿菌目、梭菌目和疣微菌目的目，或如另 枝菌屬、埃希氏菌屬、梭菌屬或Akkermansia的屬。本發(fā)明還提供用于治療與體重增加相關(guān) 的障礙或狀況的方法或者用于需要這樣治療的受試者的體重減輕的方法，所述方法通過大 幅提高所述受試者胃腸道中微生物區(qū)系的相對(duì)豐度而實(shí)現(xiàn)不需要外科手術(shù)過程或此外包 括外科手術(shù)過程；所述微生物區(qū)系來自如擬桿菌門、變形菌門、厚壁菌門和疣微菌門的門， 或如擬桿菌目、腸桿菌目、梭菌目和疣微菌目的目，或如另枝菌屬、埃希氏菌屬、梭菌屬或 Akkermansia 的屬。
[0009] 一個(gè)方面提供了通過施用以下a)-i)中的一種或多種來改變微生物區(qū)系的方法 和組合物：a)充分純化的疣微菌門微生物；b)充分純化的腸桿菌目微生物；c)充分純化 的擬桿菌目微生物；d)充分純化的梭菌目微生物；e)充分純化的另枝菌屬微生物；f)充 分純化的梭菌屬微生物；g)充分純化的Akkermansia微生物；h)充分純化的埃希氏菌屬 微生物；和i)當(dāng)對(duì)受試者施用時(shí)能夠提高所述受試者中疣微菌門、疣微菌目、腸桿菌目、 擬桿菌目和梭菌目微生物中至少一種的相對(duì)豐度和/或降低所述受試者中軟壁菌門或 Erysipelotrichales微生物的相對(duì)豐度的化合物。在一些實(shí)施方式中，所述方法和組合物 可以任選地包括施用以下的一種或多種：a)當(dāng)對(duì)受試者施用時(shí)改變擬桿菌門、疣微菌門、 厚壁菌門、軟壁菌門和變形菌門微生物中至少一種的相對(duì)豐度的化合物；b)充分純化的擬 桿菌門微生物；c)充分純化的變形菌門微生物；d)充分純化的厚壁菌門微生物和e)充分 純化的疣微菌門微生物。在全文中使用的術(shù)語"至少一種"應(yīng)當(dāng)被理解為包括至少兩種、至 少三種、至少四種等。
[0010] 另一個(gè)方面提供通過降低厚壁菌門或軟壁菌門微生物的相對(duì)豐度來改變微生物 區(qū)系的方法和組合物。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，受試者中厚壁菌門或軟壁菌門的相對(duì)豐 度可以降低至少約5%。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述受試者中的Erysipelotrichales、 乳桿菌屬（Lactobacillus)或AlIobaculum微生物中任一種或它們的組合的相對(duì)豐度可以 降低例如至少約5%。
[0011] 另一個(gè)方面提供通過向受試者施用一種組合物來改變受試者中的微生物區(qū)系的 方法，所述組合物包含充分純化的疣微菌門微生物、充分純化的腸桿菌目微生物、充分純化 的擬桿菌目微生物和/或充分純化的梭菌目微生物，從而治療選自以下的疾?。悍逝职Y、代 謝綜合征、胰島素缺乏、胰島素抵抗相關(guān)疾病、葡萄糖不耐癥、糖尿病、非酒精性脂肪肝和脂 質(zhì)代謝異常。所述組合物可以包括至少一種作為活菌株的充分純化的疣微菌門微生物、充 分純化的腸桿菌目微生物、充分純化的擬桿菌目微生物和/或充分純化的梭菌目微生物。 所述方法還可以包括提高增加受試者中如擬桿菌門、變形菌門、厚壁菌門和疣微菌門的門， 或如擬桿菌目、腸桿菌目、梭菌目和疣微菌目的目，或如另枝菌屬、埃希氏菌屬、梭菌屬或 Akkermansia的屬的微生物的相對(duì)豐度（如，提高至少約5% )。
[0012] 本發(fā)明公開的方法可以進(jìn)一步包括將所述組合物遞送至受試者中的目標(biāo)位置。在 一種實(shí)施方式中，所述組合物可以被直接遞送至受試者的至少胃、小腸和大腸。所述組合物 可以被配制成口服遞送。
[0013] 本方法還可以包括對(duì)受試者施用容積性瀉藥和/或抗生素和/或進(jìn)行選自胃 旁路術(shù)、十二指腸空腸旁路術(shù)、膽胰分流術(shù)、垂直袖狀胃切除術(shù)、可調(diào)節(jié)胃束帶術(shù)、垂直胃 捆綁術(shù)、胃內(nèi)球囊治療法、胃折術(shù)、胃徑和胃竇保留（Magenstrasse and Mill)、小腸移位 (small bowel transposition)、膽汁分流術(shù)、十二指腸腔內(nèi)屏障（duodenal endoluminal barrier)、胃腸道的類似操作及其它胃腸肥胖癥治療和代謝程序的外科手術(shù)。
[0014] 另一方面包括用于改變微生物區(qū)系的藥物組合物或另一種組合物，其包括治療有 效量的充分純化的微生物區(qū)系和藥學(xué)可接受的載體，所述充分純化的微生物區(qū)系來自一種 或多種如擬桿菌門、變形菌門、厚壁菌門和疣微菌門的門，或如擬桿菌目、腸桿菌目、梭菌目 和琉微菌目的目，或如另枝菌屬、埃希氏菌屬、梭菌屬或Akkermansia的屬。在其它實(shí)施方 式中，治療有效量的這樣的組合物可以包含在受試者食用的食物、飲料、保健品和/或食品 添加劑中。
[0015] 再另一方面包括在需要這種治療的受試者中治療肥胖癥的方法，所述方法通過大 幅提高所述受試者的胃腸道中的疣微菌目、腸桿菌目、擬桿菌目和梭菌目中至少一種的相 對(duì)豐度而實(shí)施，其不需要外科手術(shù)或此外包括外科手術(shù)。
[0016] 所述方法還可以包括在施用所述組合物之前、同時(shí)和/或之后向所述受試者施用 另外的藥劑，如抗生素和/或容積性瀉藥。
[0017] 另外的方面包括用于測(cè)量樣品中軟壁菌門、柔膜菌綱（Mollicutes)、疣微菌目、腸 桿菌目、擬桿菌目和/或梭菌目的相對(duì)豐度的試劑盒。所述試劑盒可以包括至少一對(duì)與軟 壁菌門、柔膜菌綱、疣微菌目、腸桿菌目、擬桿菌目或梭菌目的核酸雜交的引物以及雜交試 劑。
[0018] 進(jìn)一步的方面提供一種改變受試者中微生物區(qū)系的方法，包括通過向受試者施用 一種組合物從而改變所述受試者中的微生物區(qū)系以使得所述微生物區(qū)系模擬在響應(yīng)胃旁 路術(shù)或其它胃腸肥胖癥治療或代謝程序的受試者中發(fā)現(xiàn)的微生物區(qū)系。
【附圖說明】
[0019] 從以下詳細(xì)描述連同附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中，
[0020] 圖1是Roux en-Y胃旁路術(shù)之后胃腸解剖學(xué)的圖形；
[0021] 圖2是顯示了用于產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的過程的圖。具體地，將小鼠分成三組：經(jīng)受外科 胃旁路術(shù)并以高脂飲食喂養(yǎng)的動(dòng)物（RYGB)，經(jīng)受假手術(shù)并以高脂飲食喂養(yǎng)的動(dòng)物（SHAM)， 以及經(jīng)受假手術(shù)并限制熱量的與RYGB動(dòng)物具有相同體重的動(dòng)物，即體重匹配的（WMS);
[0022] 圖3A是RYGB、SHAM和WMS動(dòng)物在胃旁路術(shù)或假手術(shù)后與手術(shù)前體重比較體重隨 時(shí)間變化的曲線圖；
[0023] 圖3B是顯示了 RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物組在胃旁路術(shù)或假手術(shù)之后一周累積的食 物攝入量的柱狀圖；
[0024] 圖3C是顯示了圖3B的RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物的一周累積糞便能量輸出的柱狀 圖；
[0025] 圖3D是顯示了圖3B的RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物在一周期間內(nèi)的凈能量攝入量的柱 狀圖；
[0026] 圖3E是RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物在胃旁路術(shù)或假手術(shù)之后隨時(shí)間的口服葡萄糖耐 量變化的曲線圖；
[0027] 圖3F是RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物在胃旁路術(shù)或假手術(shù)之后隨時(shí)間的胰島素耐量變 化的曲線圖；
[0028] 圖4是顯示了在組織獲取時(shí)測(cè)量的RYGB、SHAM和WMS動(dòng)物中肝臟甘油三酯水平的 柱狀圖；
[0029] 圖5是顯示了在組織獲取時(shí)測(cè)量的RYGB、SHAM和WMS動(dòng)物中血清甘油三酯水平的 柱狀圖；
[0030] 圖6是顯示了在組織獲取時(shí)RYGB、SHAM和麗S小鼠的瘦重和脂重與總體重相比的 百分比的柱狀圖；
[0031] 圖7是顯示了組織獲取時(shí)在RYGB、SHAM和WMS動(dòng)物的附睪和腹膜后脂肪墊中存在 的脂肪組織與總體重相比的百分比的柱狀圖；
[0032] 圖8是顯示了對(duì)來自動(dòng)物的糞便樣品中微生物區(qū)系進(jìn)行分析的流程圖；
[0033] 圖9是顯示了來自比較動(dòng)物的奠便微生物群落的基于Unweighted UniFrac分析 的第一主坐標(biāo)分析（PCl)的曲線圖；
[0034] 圖10是顯示了比較在所述動(dòng)物的遠(yuǎn)端殘胃/胃囊（DS/GP)、膽胰支（BP)、Roux 支（Roux)、共用支（CL)、回腸、盲腸或結(jié)腸的內(nèi)腔或粘膜中發(fā)現(xiàn)的微生物種群的基于 Unweighted UniFrac分析的曲線圖；
[0035] 圖IlA是顯示了使用取自手術(shù)前和手術(shù)后的RYGB、SHAM和麗S小鼠的糞便樣品的 系統(tǒng)發(fā)生信息的腸桿菌目種群的相對(duì)豐度的曲線圖；
[0036] 圖IlB是顯示了 RYGB、SHAM和麗S動(dòng)物在胃旁路術(shù)或假手術(shù)之后腸桿菌目種群隨 時(shí)間的相對(duì)豐度與手術(shù)前豐度相比較的曲線圖；
[0037] 圖IlC是顯示了沿胃腸道的長(zhǎng)度RYGB與SHAM和麗S對(duì)照相比的腸桿菌目平均倍 數(shù)變化的曲線圖；
[0038] 圖12是顯示了在手術(shù)前至手術(shù)后12周取得的樣品中RYGB、SHAM和麗S小鼠中的 細(xì)菌目的百分相對(duì)豐度的柱狀圖，上面的柱突出顯示了腸桿菌目種群在RYGB動(dòng)物中的增 加，且下面的柱突出顯示了疣微菌目種群在RYGB動(dòng)物中的增加；
[0039] 圖13是顯示了 RYGB、SHAM和麗S小鼠的整個(gè)腸胃道中細(xì)菌目的相對(duì)豐度的柱狀 圖，上面的柱突出顯示了腸桿菌目種群在RYGB動(dòng)物中的增加，且下面的柱突出顯示了疣微 菌目種群在RYGB動(dòng)物中的增加；
[0040] 圖14是描繪細(xì)菌分類學(xué)層級(jí)中節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)發(fā)生樹，所述節(jié)點(diǎn)在來自RYGB(*)、 SHAM(**)和WMS(***)小鼠糞便樣品的樣品中明顯富集；
[0041] 圖15顯示了用于生成受體動(dòng)物的程序的示意圖。具體地，通過對(duì)無菌（GF)受體 小鼠強(qiáng)喂來自RYGB、SHAM和麗S小鼠的盲腸內(nèi)含物進(jìn)行轉(zhuǎn)移；
[0042] 圖16是在樣品強(qiáng)飼處理之后的體重隨時(shí)間與強(qiáng)喂處理前體重相比的百分變化的 曲線圖：RYGB-R接受來自RYGB小鼠的盲腸內(nèi)含物，SHAM-R接受來自SHAM小鼠的盲腸內(nèi)含 物，無菌對(duì)照小鼠在不暴露于任何微生物的條件下飼養(yǎng)；
[0043] 圖17是強(qiáng)飼處理后13天，受體動(dòng)物的體重與強(qiáng)飼處理前體重相比的百分變化的 柱狀圖；
[0044] 圖18是顯示了用來自RYGB(RYGB-R)、SHAM(SHAM-R)或?qū)φ眨o菌）的樣品強(qiáng)飼 處理的動(dòng)物的累積食物攝入量的柱形圖；
[0045] 圖19是顯示了受體小鼠的肥胖指數(shù)的柱形圖。具體地，肥胖的減輕可以從RYGB 小鼠的腸道微生物區(qū)系轉(zhuǎn)移；
[0046] 圖20是顯示了在組織獲取時(shí)受體動(dòng)物中的瘦蛋白（1印tin)水平的柱形圖；
[0047] 圖21是顯示了在組織獲取時(shí)測(cè)量的受體動(dòng)物中血清甘油三脂水平的柱形圖；
[0048] 圖22A是顯示了在用雙標(biāo)記的水注射后5天，用來自RYGB(RYGB-R)、SHAM(SHAM-R) 或?qū)φ眨℅F)的樣品強(qiáng)飼處理的動(dòng)物的能量消耗水平的柱形圖；
[0049] 圖22B是顯示了在用雙標(biāo)記的水注射后8天，用來自RYGB(RYGB-R)、SHAM(SHAM-R) 或?qū)φ眨℅F)的樣品強(qiáng)飼處理的動(dòng)物的能量消耗水平的柱形圖；
[0050] 圖23A是用來自RYGB(RYGB-R)、SHAM(SHAM-R)或?qū)φ眨℅F)的盲腸樣品強(qiáng)飼2周 后通過受體動(dòng)物的間接量熱法測(cè)定的呼吸商的72小時(shí)時(shí)程圖；
[0051] 圖23B是顯示了圖23A的RYGB-R、SHAM-R和GF組之間呼吸商的總體差異的曲線 圖；
[0052] 圖23C是每個(gè)受體組中光周期和暗周期過程中呼吸商的平均差異；
[0053] 圖24A是每個(gè)供體組的總盲腸SCFA的柱狀圖；
[0054] 圖24B是顯示了乙酸、丙酸和丁酸作為供體組中總SCFA的百分比的系列圖；
[0055] 圖24C是每個(gè)受體組的總盲腸SCFA的柱狀圖；
[0056] 圖24D是顯示了乙酸、丙酸和丁酸作為受體組中總SCFA的百分比的系列圖；
[0057] 圖25是顯示了在用RYGB、SHAM或麗S盲腸內(nèi)含物樣品強(qiáng)飼之后受體動(dòng)物中的細(xì) 菌目的相對(duì)豐度的柱形圖，所述柱突出了 RYGB動(dòng)物中疣微菌目種群的增長(zhǎng)。
[0058] 本發(fā)_的詳細(xì)描沐
[0059] 現(xiàn)在將描述某些示例性的實(shí)施方式以提供對(duì)本文公開的療法和方法的結(jié)構(gòu)、功 能、制備和應(yīng)用的原理的全面理解。這些實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例將在附圖中舉例說 明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，本文具體描述和在附圖中具體舉例說明的療法和方法是非限 制性的示例的實(shí)施方式，而本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定。結(jié)