人類腸道菌化身微型製藥工廠！利用植物廢料實現神經類 固醇之精準合成
我們的腸道住著數以兆計的微生物，近來研究屢次展示它們的功能遠超過去所知。本中心江殷儒研究員領導的跨國團隊發現，部分人類腸道菌竟具備精準合成神經類固醇的能力——這類物質能直接調控腦部神經傳導，與焦慮、憂鬱、癲癇及經前情緒障礙症等疾病密切相關，近年已有相關新藥獲美國FDA核准。團隊從超過3,000株腸道菌中篩選出具有高度立體選擇性的菌株，合成純度達99%以上。並且進一步以糖蜜、豆渣等農業廢料開發植物性培養基，大幅降低生產成本與碳足跡，成功建立兼具精準與永續的製藥平台。研究成果已於2026年4月2日發表於生物科技領域頂尖期刊《Trends in Biotechnology》（Cell Press）。
突破傳統瓶頸：從腸道菌篩選高立體選擇性的合成能力
神經類固醇的生產為何如此困難？江殷儒研究員說明，這類分子如同左手與右手，化學組成完全相同，但立體構型互為鏡像，藥理活性可能截然不同，用錯了「手」甚至會產生拮抗作用。傳統化學合成難以精準控制產出哪一種構型，必須仰賴昂貴的掌性層析法進行後續分離；動物組織萃取則受限於繁複的分離工序與有限的來源。
為了尋找更好的解方，團隊結合功能性體學分析、AI輔助結構生物學模擬與微生物生理生化測試，對大量人類腸道菌進行系統性篩選。結果發現，不同菌株宛如各有專長的製藥師，能高度專一地合成特定的神經類固醇異構物。例如絲狀霍德曼氏菌（Holdemania filiformis）專一生成異孕烷醇酮（isopregnanolone），無害梭菌（Clostridium innocuum）則專一生成表孕烷醇酮（epipregnanolone），掌性純度均超過99%，遠優於傳統化學合成方法。
江殷儒研究員指出，更令人意外的是，過去學界普遍認為合成神經類固醇所需的關鍵酵素——5α-還原酶——是脊椎動物專屬的膜蛋白，只有包括人類在內的少數動物能製造。但該團隊在腸道菌中發現了功能類似的版本，而且親水性更佳，更容易在大腸桿菌等常見工業菌株中大量表達並維持活性。這項發現不僅改寫了學界對腸道菌功能的認知，也為未來工業化應用提供了更實用的酵素工具。
以農業廢料取代昂貴培養基 打造永續製藥平台
更進一步，團隊以糖蜜與豆渣等低價且安全的植物性原料，開發出適用於腸道菌的全植物性培養基，取代傳統昂貴配方。此項改良使生產成本降低約90%、碳足跡減少約95%，並成功達成每公升培養液產出超過2公克神經類固醇的多公克級量產規模。由於微生物本身已能精準產出單一構型的異構物，後續純化僅需簡單的開放管柱層析即可達藥用級純度，大幅簡化了傳統上最耗時費力的分離步驟。
本研究初步建立了結合腸道菌酵素之高度立體選擇性、低成本植物性發酵技術與簡便純化流程的永續製藥平台，未來有望擴展至其他高價值類固醇藥物的生產，為精準醫學與綠色製藥開闢新的可能。
這項研究告訴我們什麼？
這項由本中心江殷儒研究員主導的跨國研究，成功將「腸道菌」、「植物廢料」與「精準藥物合成」三件看似毫不相干的研究項目，巧妙地串聯在一起。該研究的意義，遠不只是「便宜製藥」而已。它至少帶來了三個層面的啟示：
第一，腸道菌參與了人體的類固醇代謝。 研究顯示，這些腸道細菌能將女性生殖荷爾蒙黃體素，轉換成具有完全不同生物活性的神經類固醇。這意味著我們腸道裡的菌相，可能默默影響著我們的情緒與大腦狀態，而我們過去幾乎對此一無所知。
第二，腸道菌擁有我們意想不到的酵素能力。 原本以為是「脊椎動物專屬」的酵素，竟然在腸道細菌中找到了類似版本，而且性質更適合工業應用，這徹底改變了我們對腸道菌功能的認識。
第三，綠色製藥不再只是理想。 利用農業廢料、微生物發酵與簡化純化流程的組合，這套平台有望擴展到其他高價值的手性藥物生產，為製藥產業提供更永續的選擇。
研究團隊與論文資訊
本研究由本中心江殷儒（Yin-Ru Chiang）研究員主持，國立成功大學吳意珣（I-Son Ng）教授及上海交通大學王柏翔（Po-Hsiang Wang）副教授擔任共同通訊作者。團隊成員包括江殷儒實驗室之Ronnie G. Gicana博士(菲籍)、吳天宇（Tien-Yu Wu）、黃彥勳（Yen-Hsun Huang）(以上為共同第一作者) 、賴宜豊（Yi-Li Lai）、蒙國杰（Guo-Jie Brandon-Mong）博士、吳意珣實驗室成員黃敏軒（Min-Hsuan Huang）、以及新加坡合作學者Yifeng Wei博士與Wayne Wei Zhong Yeo(任職於新加坡科技研究局Agency for Science, Technology and Research)。
論文標題：Multigram-scale stereoselective synthesis of neurosteroid isomers by gut microbial isolates using plant biomass-derived medium
論文連結：https://www.cell.com/trends/biotechnology/fulltext/S0167-7799(26)00052-1
