身处千亿益生菌市场如何实现“超车”?斑马鱼技术助力产品创新研发

发布时间:2023-12-27 环特生物 浏览次数:177

近年来,人们对健康的重视程度以及投资力度也出现了显著上升。2025年,我国营养品市场规模有望达到3200亿元。其中益生菌类产品备受市场青睐,成为健康领域研究新热点。

从近一年的搜索热度话题中洞察到,消费者对益生菌市场的认知已完成从科普与解惑的认知初期到加深品牌认知与菌株名号的专业认知转变。市场教育逐渐成熟,市场规模也在稳步扩大。据《抖音电商益生菌市场研究》报告显示,益生菌市场规模与搜查指数变化协同增长,并呈现出两次显著的增长跃升。其中益生菌-肠胃健康市场占整体益生菌市场的98%,且呈明显上市趋势,环比增速31%。

图注:数据来源-蝉妈妈

01、在市场需求下,益生菌相关研究火热开展

益生菌是一种对人体有益的微生物,能够促进肠道健康、增强免疫力等。随着抗生素的广泛使用和饮食结构的改变,肠道菌群失衡成为普遍问题,益生菌的研究和应用受到广泛关注;益生元的研究主要集中在寻找新的益生元物质、探讨其作用机制和效果等方面。国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)针对益生菌、益生元、合生元、后生元发布的系列共识声明,被视为目前较为权威与科学的界定。

图注:益生菌、益生元、合生制剂、后生元定义

2001年,联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)对益生菌的明确定义,即“经适量服用后,有益于其宿主健康的活的微生物”。作为人体微生态系统的调节者,益生菌定植于人或动物肠道、生殖系统内,在抑制机体内部有害菌增殖、促进营养物质吸收和新陈代谢、维持身体健康稳态中发挥着关键作用。

图注:益生菌的作用

益生菌通过刺激天然肠道微生物群、宿主免疫力、降低胆固醇和其他几种功能来促进健康,而这些微生物分泌的细菌素、乳酸和过氧化氢等代谢物(也称为后生元)作为针对多种致病菌的抗菌剂可能具有极其重要的意义。已经发现了一种相对较新的产品形式,可以用灭活或热杀灭的益生菌细胞(称为副益生菌)代替活益生菌。它已显示出治疗包括病毒感染在内的多种疾病的有效应用。益生元通常是食品成分,不仅可以促进人体肠道中益生菌微生物的生长,还可以刺激免疫系统。

胃肠和免疫健康已是消费者高度认知的益生菌功效利益点,因此在该方向,益生菌已经建立较强的认知关联;拥有好心情和睡个好觉则是消费者最关心的健康问题,疫情后,提升脑力/精力和体型管理的健康需求大幅增长。

但是益生菌和情绪、神经等之间的认知关联度仍然较低,这是阻碍益生菌类产品发展、创新的重要因素。因此,有必要更新该领域的知识,以探索益生菌在人类和动物疾病中应用的未来可能性。并且对于益生菌、益生元和后生元的活性保持、安全性、长期使用效果等都需要进一步研究和评估。

图注:益生菌功效热点图

02、市场竞争激烈——斑马鱼助力益生菌产品开发应用

目前,益生菌类产品市场竞争激烈,产品品类已涵盖了身材管理、口腔健康、女性健康、肠胃健康、儿童成长、中老年呵护、美容抗衰等健康美丽产业。随着消费者需求的不断进阶,益生菌的创新开发也迫在眉睫。随着对益生菌的筛选、鉴定、作用机制等研究的深入,益生菌产品的创新挖掘也将更加科学化和专业化。

环特生物基于20余年的研发及科研服务经验,在斑马鱼技术平台之外,打造以SPF级实验哺乳模型为基础的环特哺乳动物科学平台,为客户提供一站式全方位、综合性技术服务。面向药物、营养保健食品、化妆品等行业的企业及科研单位,提供高效快速的益生菌类产品功效及安全性验证方案,助力开发益生菌类产品创新研发。

【①-斑马鱼肠道研究】

斑马鱼肠道等分为7段,转录组分子特征功能研究,表明S1-S5段功能非常相似,而S6和S7功能则相对独立;光镜结构检查,可见S1-S4段密布绒毛,与人体/小鼠的小肠在结构上相似;S5为过渡结构,而S6段绒毛、脊线较前节短且宽,S7段表面光滑,没有褶皱或绒毛状结构,S5-S7同人体大肠形态。从下图可以看出,斑马鱼与人体肠道立体剖面示意图所具模块中,仅1处不同,即斑马不具有肠粘膜下层(红色模块),其他结构相似。

图注:斑马鱼与人体肠道组织细胞形态示意图(A:人体;B:斑马鱼)

除了结构和功能以外,在肠道菌群方面,斑马鱼与人的相似性也极高。目前人体肠道共8大细菌门,分别为厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门、疣微球菌门、梭杆菌门、蓝藻菌门和VadinBE97门,其中常见和实现主要功能的4大优势菌门(微生物占比厚壁菌门约60~65%、拟杆菌门约20~25%、变形菌门约5~10%和放线菌门占3%)占了全部98%的细菌。

斑马鱼与人体肠道前7大细菌门均可一一对应,斑马鱼暂未有VadinBE97门及相关细菌的报道;目前在人体,VadinBE97门也几乎无法调研到有效信息。斑马鱼与人体肠道细菌的科属以及功能极其相近,斑马鱼约98%的肠道菌群也均集中在厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门该4大优势菌门。

因此可以利用斑马鱼模型评价益生菌类产品抑菌消炎、改善肠道炎症和免疫、预防便秘、调节肠道菌群、观察益生菌定植等。

【②-斑马鱼之脑-肠轴】

脑肠轴(GBA)的作用是监测和整合肠道功能,并将大脑的情绪和认知中心与外周肠道功能和机制联系起来,如免疫激活、肠道通透性、肠道反射和肠道内分泌信号。GBA通信机制涉及神经-免疫-内分泌介质。肠道菌群不仅可以与肠道细胞和肠神经系统(ENS)局部相互作用,而且通过神经内分泌和代谢途径可直接与中枢神经系统(CNS)相互作用。

图注:肠道-大脑-微生物组(GBM)相互作用的系统视图

斑马鱼体内脑肠轴主要调控机制和哺乳动物中基本相似。在哺乳动物实验中,指出肠道微生物及其代谢物会导致肠道黏膜受损从而影响肠道通透性,影响血脑屏障;在斑马鱼中,肠道主要细胞类型以及肠道菌群和哺乳动物是高度相似的。

另外益生菌调节的小鼠焦虑和抑郁行为改善被证明是由迷走神经介导的;在斑马鱼中,也描述了迷走神经的神经元回路,斑马鱼迷走神经大约在3-4 dpf形成。斑马鱼的ENS是一种源自神经嵴的外周神经系统,可以调节肠道运动并介导中枢神经系统和肠道之间的连接,神经元分泌神经递质,这和哺乳动物类似。此外,斑马鱼的免疫系统和哺乳动物高度同源(如免疫细胞、信号通路、免疫受体和炎症介质)。

图注:斑马鱼脑-肠轴调控机制,主要涉及迷走神经、免疫和炎症

综上,斑马鱼可以进行脑-肠轴相关的研究,用来评价益生菌类产品改善睡眠、神经保护、认知障碍等相关效果验证。

【③-斑马鱼益生菌功效评价相关模型】

环特生物提供27个斑马鱼益生菌功效评价相关模型,涵盖了肠道、神经、炎症与免疫、骨骼肌肉、代谢、抑菌消炎等六大类系统疾病。近年来,环特生物与多家国内乳制品行业TOP级塔尖品牌,及益生菌领域头部企业达成战略合作,共同致力于相关产品、原料的多维度功效挖掘与研究。另外,在学术研究领域也在不断深挖,已在《中国实验动物学报》、《食品科学》、《中国乳品工业》等行业期刊发表数篇斑马鱼益生菌功效研究相关论文,为进一步开发其保健功能提供依据。

图注:环特生物斑马鱼模型列表

除上述模型外,环特生物还有其他多种疾病模型,其中包含眼保护相关模型(如近视、湿性黄斑变性等)、肝肾疾病模型(如肝损伤模型、脂肪肝模型、肾损伤模型等)、衰老模型、抗氧化模型等。

基于斑马鱼发育和病理、生理发展中所表现出的巨大优势,环特生物凭借多年来斑马鱼技术研究经验,助力益生菌类产品的功效、安全评价及开发,为大健康产业发展提供重要的理论依据。

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