美国的一间诊室里，76岁的晚期结直肠癌患者完成了最后一次帕博利珠单抗输注。彼时她的癌症已进展至4期，按照临床数据，实体器官癌患者接受PD-1抑制剂治疗的完全缓解率不足10%，多数人会在一年内出现耐药或疾病进展。但奇迹发生了：复查影像显示，她体内的肿瘤病灶完全消失，实现了临床治愈。

这个在肿瘤免疫治疗史上堪称罕见的案例，没有止步于病历本。当研究人员将她的粪便样本通过粪菌移植（FMT）给其他对PD-1耐药的微卫星高度不稳定癌症患者后，惊喜的结果再次出现：患者恢复了对免疫治疗的应答，且未出现严重的免疫相关结肠炎。

这束临床上偶然的闪电，被一家名为Kanvas Biosciences（下称Kanvas）的初创公司捕捉到了。他们从这位“超级供体” 的粪便中分离出约50种协同作用的细菌菌株，通过逆向工程将其转化为标准化的口服活体生物药（LBP）。

2026年5月，Kanvas 宣布完成 4800 万美元A轮融资，由老股东DCVC和Lions Capital联合领投，盖茨基金会、ATHOS KG等十余家机构跟投，总融资额一举达到 7800万美元。

一场源于偶然的临床惊喜，能否就此改写微生物组赛道的命运？

过去二十年，很少哪个生命科学领域像微生物组一样，经历过如此极致的狂热与幻灭。自2007年人类微生物组计划（HMP）启动以来，科学家们已经将肠道微生物组与炎症、代谢、神经退行性疾病乃至肿瘤免疫建立了千丝万缕的联系，催生了上百家生物技术公司涌入这条赛道，但截至2023年，美国仅有两款基于粪便微生物的疗法获批上市，且均用于治疗微生物组领域最容易验证的复发性艰难梭菌感染。

更多的公司倒在了临床试验的中途。Evelo Biosciences的银屑病管线在II期失败；Kaleido Biosciences因核心管线临床数据不佳宣告破产；即便是行业先行者Seres Therapeutics，其艰难梭菌疗法的商业化表现也远低于市场预期。行业陷入了尴尬境地：知道微生物组很重要，但不知道它究竟如何起作用。

这种“黑箱式开发”的根源，在于微生物组研究长期存在的两大技术鸿沟：

首先是机制可视化的缺失。传统的宏基因组测序技术，本质上是将粪便样本中的所有微生物磨碎后提取DNA进行测序，最终得到的只是一个物种丰度的“平均清单”。它能告诉你肠道里有哪些细菌，却无法告诉你这些细菌分布在肠道的哪个位置、与哪些宿主细胞相邻、彼此之间形成了怎样的相互作用网络。

而微生物的功能恰恰与其空间位置密不可分。有的细菌需要紧贴肠道上皮细胞才能发挥免疫调节作用，有的则需要在肠腔深处形成生物膜才能稳定定植；有的菌株单独存在时无害，但与特定菌株共栖时就会引发炎症。这些关键的空间信息，在传统测序的过程中被完全抹去了。这就导致很多LBP疗法的开发如同盲人摸象：研发人员筛选出一堆看似“有益”的菌株组合，却无法解释它们为什么有效、在哪些患者体内有效，更无法预测它们进入人体后会定植在哪里、会与原生微生物组发生怎样的相互作用。

其次是复杂菌群的规模化生产。天然粪菌移植虽然在部分适应症上展现出疗效，但存在供体依赖、批次差异大、病原体污染风险高等致命缺陷，无法实现标准化和规模化。而要人工合成包含数十甚至上百种菌株的LBP，需要解决不同菌株的共培养难题——在同一个生物反应器中，不同细菌的生长速度、营养需求、代谢产物各不相同，往往会出现竞争关系，最终导致目标菌群的组成与设计初衷相去甚远。

就在整个行业在黑暗中摸索之时，2020年12月，Kanvas的联合创始人兼首席技术官Hao Shi 以第一作者身份在《Nature》发表了题为《Highly Multiplexed Spatial Mapping of Microbial Communities》的论文，正式公布了HiPR-FISH（高系统发育分辨率荧光原位杂交）技术。这项由物理学原理驱动的成像技术，第一次实现了对复杂微生物群落中上千种微生物的原位单细胞分辨率成像与精准定位，打破了微生物组空间维度的黑箱。

HiPR-FISH的核心创新，在于其二进制荧光编码+光谱成像+机器学习解码的跨学科思路。传统FISH技术多重性有限，无法应对肠道中数百上千种微生物共存的复杂场景，Hao Shi团队设计了一套巧妙的二进制编码系统：用10种不同的荧光染料作为二进制位，通过不同的组合方式生成1023个唯一的荧光条形码（2¹⁰-1），每个条形码对应一种微生物菌株。

具体来说，研究人员首先设计针对不同微生物16S rRNA的特异性探针，每个探针都带有一段独特的侧翼序列；然后通过两步杂交法，先用编码探针结合目标微生物的rRNA，再用带有不同荧光染料的读出探针结合侧翼序列，为每个微生物细胞打上专属的荧光条形码；最后使用共聚焦显微镜进行光谱成像，采集每个细胞的完整荧光发射光谱，再通过机器学习算法解码出对应的条形码，从而确定该细胞的物种身份。

这项技术的颠覆性在于，第一次为研究人员提供了一张人体微生物组的“谷歌地图”。在这张地图上，不仅能看到每一种细菌的精确位置，还能观察它们如何聚集形成群落、如何与肠道上皮细胞和免疫细胞相互作用、如何在抗生素或药物干预下发生空间结构的变化。

 HiPR-FISH工作原理图（Hao Shi 团队 微生物群落的高度多重空间图谱绘制 [J]. Nature, 2020.）

虽然原理上已经证明了可行性，但距离工业化的药物筛选仍有距离。由此，Kanvas团队将HiPR-FISH技术全面工程化，打造出可直接用于药物研发的HiPR-Map高系统发育分辨率空间图谱平台。

升级后的HiPR-Map实现了两大核心突破：一是检测灵敏度达到0.01%，能在低生物量环境中捕捉到传统测序完全遗漏的稀有菌株，对比研究证实其性能全面优于宏基因组测序金标准；二是自研LNE（局部邻域增强分）割算法，解决了密集微生物群落的精准识别难题，可全自动完成数十万级细胞的定量分析。

2025年，Kanvas更进一步推出自主研发光谱光片显微镜， 135微米见方的小组织切片成像时间从5分钟压缩至数秒，5-15平方毫米的大块组织样本成像时间从24-48小时大幅缩短。如今，依托海量实测数据，Kanvas也在持续搭建全球首个人类肠道微生物组完整空间图谱。

洞察菌群奥秘的“千里眼”已然成型，而想要实现复杂菌群的标准化培育与量产，还缺一双精准可靠的“无影手”。

传统复杂菌群的工业化生产，存在批次稳定性差、工艺难以放大的问题。不同菌株的生长速度、营养需求和代谢产物相互影响，容易在培养过程中出现生态失衡，导致最终产品的组成与设计目标偏差较大。

Federation Bio在这一领域积累了独特的技术优势。其自主研发的ACT™厌氧共培养技术，能够在单一生物反应器中同步培养超过100种共生菌株，并通过调控工艺参数，实现对各菌株丰度的精确控制。但由于缺乏上游药物发现平台的支撑，其管线推进缓慢，于2023年逐步终止运营。

2023年10月，Kanvas针对性地收购了 Federation Bio的核心资产，具体包括：ACT™技术的全部知识产权、位于南旧金山的细胞库设施、微生物菌库，以及两条在研管线。同时，原Federation Bio首席科学官Lee Swem带领7名核心技术人员加入Kanvas，Lee Swem本人出任首席开发官。

收购完成后，Kanvas 将自身的HiPR-Map空间成像平台与ACT™技术进行了整合，并于2025年8月在南旧金山新建了4000平方英尺的全流程厌氧GMP车间。该车间支持从主细胞库建立、厌氧共培养到口服胶囊灌装的完整生产链条，最大批次规模可达250升，能够满足I期和II期临床试验的用药需求。

至此，Kanvas形成了从机制解析、药物发现到工业化生产的完整能力。

依托整合后的技术平台，Kanvas构建了三条差异化的临床管线，覆盖肿瘤免疫、免疫相关不良反应和全球公共卫生三大领域。

核心管线KAN-001针对PD-1/L1初治及难治性实体瘤，其菌群正是源于故事开头那位76岁的超级供体。通过HiPR-Map平台，Kanvas从供体粪便中筛选出约50种协同作用的菌株，与MD安德森癌症中心联合开发成口服制剂。临床前数据显示，在多种小鼠肿瘤模型中，KAN-001联合PD-1抑制剂的抗肿瘤效果优于单独使用PD-1抑制剂。目前该项目已完成临床前研究，计划于2026年9月启动针对非小细胞肺癌的I期临床试验。

KAN-004用于治疗免疫检查点抑制剂相关性结肠炎，目前已进入I期临床试验并完成首例患者入组批准。该疗法由超过100种共生菌株组成，临床前数据显示，口服后2天即可在肠道内实现稳定定植，第9天能恢复至正常水平的短链脂肪酸谱；在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中，可将小鼠生存率从10%提升至80%。

KAN-007是与盖茨基金会合作的项目，针对环境性肠功能障碍，目前处于发现阶段。该疾病主要影响中低收入国家的约1.5亿儿童，是导致儿童发育迟缓和营养不良的主要原因，目前尚无获批疗法。Kanvas正在通过HiPR-Map平台，对比分析健康儿童与患病儿童肠道微生物组的空间结构差异，筛选能够修复肠道屏障、促进营养吸收的关键菌株。

 现有管线（图源自Kanvas官网）

Kanvas最大的价值，是改写了微生物组疗法的底层研发逻辑——第一次赋予微生物组疗法接近传统药物的理性开发框架。

过去二十年，这条“先筛选有效供体，再反向推导机制”的老路，本质上是在薛定谔的猫箱里碰运气。而Kanvas走出了一条反向路径：先用空间成像技术拆解宿主与微生物的相互作用规律，再基于机制理性设计菌群组合，最后通过标准化工艺实现量产。

这并不是说它完全脱离了供体驱动的起点，它和传统模式的本质区别在于：传统企业是把偶然的疗效打包成产品，而Kanvas是把偶然的疗效拆解成了可复制的科学原理和工业标准。它没有停留在“复制供体”，而是迈出了“解析供体、超越供体”的第一步。正如其CEO Matthew Cheng所说，“KAN-001是逆向工程的产物，但下一代疗法将从零开始构建”。

不过，这一新兴赛道仍面临多重现实挑战：

其一，由数十甚至上百种活菌组成的复杂疗法，其质量标准和临床评价体系在全球范围内尚未形成成熟共识，监管路径仍需行业共同探索。

其二，Kanvas核心管线KAN-001和KAN-004的临床前数据虽亮眼，但KAN-001 尚未启动人体试验，KAN-004的I期试验仅评估安全性和耐受性，临床有效性尚待后续临床试验验证。

其三，从商业化角度看，复杂菌群的大规模生产成本高昂，不同患者肠道微生物组的个体化差异也可能影响疗效的一致性。如何控制成本、筛选优势人群，是其在产业化落地上必须攻克的关键难题。