一系列的研究证明了肠道-免疫-大脑轴的存在，以及其在疾病健康中的重要作用。那么，应该如何利用肠道-免疫-大脑轴开发新颖的神经疗法呢？又有哪些公司正在努力朝着这一方向前进呢？
今天，我们特别关注成立于2018年的Bloom Science公司，希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发与帮助。
致力于突破科学前沿的微生物组公司Bloom Science正在为多种神经疾病开发新型治疗方法。该公司采用了一种罕见的模式，它将新技术和广泛的临床数据相组合，利用微生物遗传学、合成生物学和人工智能（AI）开发疗法。
然而，与大多数开创性新模式的开发者不同，Bloom Science公司的项目以长达一个世纪的临床证据为基础，这些证据证明了调节肠道-免疫-大脑轴在疾病治疗上的有效性。
Bloom Science公司的故事可以追溯到大约100年前，当时的人们发现低碳水化合物、高脂肪的生酮饮食可以缓解癫痫。而Bloom Science公司的联合创始人、加州大学洛杉矶分校的教授Elaine Hsiao，通过研究这些饮食变化对微生物组的影响以及微生物组是否会影响饮食的效果，将这个故事带入了21世纪。
Hsiao与她的合作者发现，生酮饮食改变了微生物组，并且这种饮食的效果取决于微生物组。研究团队进一步的研究表明，当饮食从以碳水化合物为主转变为以脂肪为主后，肠道中有一些细菌菌株的数量会增加，利用这些细菌菌株可以重现生酮饮食的效果。
Bloom Science公司基于小鼠实验和临床应答者的数据，通过建立所有感兴趣的细菌物种的文库，来改进优化研究与治疗手段。这些文库包含了一系列不同的细菌物种，使研究人员能够识别出具有特定用途的潜力菌株。
Bloom Science公司会针对特定的通路和表型，对菌株进行体外试验，以筛选高性能的菌株。然后，该公司将筛选得到的高性能菌株进行合理的混合和匹配，产生具有最佳效果的工程菌混合物。
该研发流程还包含了构建基因敲除菌种文库，这使得Bloom Science公司能够发现会产生任何表型的关键基因，并且该公司将人类应答者和动物的数据与人工智能方法相结合，确定可能会产生特定结果的代谢物，比如对癫痫的保护作用。
知道了关键代谢物由哪些基因编码，Bloom Science公司就可以将基因插入菌株的基因组中，或者采用该公司的首选方法——对细菌进行改造，增强菌株现有基因的活性，以改善疗效。
Bloom Science公司利用其合成生物学能力来选择厌氧菌并对其进行遗传操作，以在各种神经系统疾病动物模型中重现人类临床应答中出现的情况。该平台还利用菌株筛选信息和代谢图谱分析结果构建知识库，为具有最佳性能的菌株的工程化提供信息。
图1. 工程化多菌株混合物：Bloom Science公司的活体生物药改变了关键生物化学物质的代谢过程。ATP，三磷酸腺苷；BCFA，细菌细胞脂肪酸；GABA，γ-氨基丁酸；ROS，活性氧；SCFA，短链脂肪酸。
目前，Bloom Science公司利用其科研能力，开发了两款口服的候选药物。
第一款候选药物是一种名为BL-001的活体生物药，旨在治疗由Dravet综合征及其他发育性和癫痫性脑病引起的耐药性癫痫。
这种候选药物基于Hsiao教授的工作，旨在重现已被证明具有治疗效果的生酮饮食的代谢图谱，从而改变关键生物化学物质的代谢过程（图1）。
具体地，BL-001改变了神经元和星形胶质细胞的生物能量基础结构，增加了γ-氨基丁酸（GABA）的生物合成，GABA是一种与各种癫痫障碍（包括Dravet综合征）有关的神经递质。
临床前研究显示，BL-001能恢复受损的生物能和线粒体功能，并减少神经炎症信号。Bloom Science公司目前正准备在2023年初启动一项1期临床试验，以收集数据，最终可能推动儿童Dravet综合征和Lennox-Gastaut综合征的关键研究。
第二个领先的候选药物是BL-002，其靶向的是肌萎缩性侧索硬化症（ALS）中的运动神经元细胞死亡。BL-002的开发研发基础是：氧化应激会导致运动神经元丢失和线粒体功能障碍从而驱动ALS。
烟酰胺是NAD+途径的重要代谢物之一，也是维生素B3的衍生物，可对抗ALS。肠道中的嗜黏蛋白阿克曼菌（Akk菌）可以产生烟酰胺。Bloom Science公司发现，这种细菌可以减少ALS模型小鼠的运动神经元损失，增加其寿命以及增强运动协调能力。
ALS患者体内的烟酰胺水平较低，这会影响能量代谢和线粒体功能。而Bloom Science公司开发的这项疗法可增加小鼠体内的烟酰胺水平。
随着两个候选药物逐步向人体试验迈进，Bloom Science公司准备开始在临床上验证其治疗神经疾病的新方法。这些项目有可能解决目前主要的、尚未满足的医疗需求，并为第二代候选药物奠定基础，它们将受益于Bloom Science公司关于如何增强细菌的功能和特性的前期探索。
Bloom Science公司在寻找机遇的过程中不断证明：该公司关注的工程化多菌株混合物和在肠道黏膜层中发现的菌株，比其他合成生物学初创公司更具优势，并有望开发出具有卓越疗效、安全性和类药性的候选药物。
