转基因植物可能使婴儿配方奶粉更像母乳

新研究表明，转基因植物可以使婴儿配方奶粉像母乳一样有营养。

全世界大多数婴儿（约 75%）在出生后的前六个月饮用婴儿配方奶粉，要么作为唯一营养来源，要么作为母乳喂养的补充。尽管配方奶粉为成长中的婴儿提供了必需的食物，但目前它并不能完全复制母乳的营养成分。

部分原因是人类乳汁中含有约 200 种益生元糖分子的独特混合物，有助于预防疾病并支持健康肠道细菌的生长。然而，大多数此类糖仍然难以制造，甚至无法制造。

在期刊上的新研究中 天然食品研究人员对植物的制糖机制进行了重新编程，以生产出多种多样的母乳糖，也称为母乳寡糖。

这一发现可能有助于研发出更健康、更实惠的婴儿配方奶粉，或为成人研发出更有营养的非乳制植物奶。

“植物是一种神奇的生物，它们从大气中吸收阳光和二氧化碳，并利用它们来制造糖。它们不只制造一种糖，它们制造各种各样的简单和复杂的糖，”这项研究的资深作者、加州大学伯克利分校创新基因组学研究所的植物和微生物生物学助理教授兼研究员帕特里克·施 (Patrick Shih) 说。

“我们想，既然植物已经具有这种潜在的糖代谢，为什么我们不尝试改变它来制造人乳寡糖呢？”

所有复合糖（包括母乳低聚糖）都是由简单糖（称为单糖）的组成部分构成的，这些单糖可以连接在一起形成大量的链和支链。母乳低聚糖的独特之处在于这些分子中存在一组特定的连接方式或规则，用于将单糖连接在一起。

为了让植物产生人乳寡糖，第一作者 Collin Barnum 设计了负责产生这些特定连接的酶的基因。他与加州大学戴维斯分校的 Daniela Barile、David Mills 和 Carlito Lebrilla 合作，将这些基因引入 本氏烟 植物，烟草的近亲。

转基因植物产生了 11 种已知的人乳寡糖，以及多种具有相似连接模式的其他复合糖。

“我们制造了三种主要的母乳寡糖，”Shih 说道。“据我所知，还没有人证明过可以在一个生物体中同时制造这三种寡糖。”

巴纳姆随后致力于打造 本氏烟 经过优化的植物可以生产一种名为LNFP1的单一人乳寡糖。

“LNFP1 是一种由五个单糖组成的母乳寡糖，据称确实有益，但目前还无法通过传统的微生物发酵方法大规模生产，”在加州大学戴维斯分校读研究生时完成这项工作的巴纳姆说。

“我们认为，如果我们能够开始制造这些更大、更复杂的母乳低聚糖，我们就可以解决该行业目前无法解决的问题。”

目前，少量母乳低聚糖可以利用工程 大肠杆菌 细菌。然而，从其他有毒副产品中分离出有益分子是一个昂贵的过程，只有有限数量的婴儿配方奶粉在其混合物中包含这些糖。

作为研究的一部分，Shih 和 Barnum 与北卡罗来纳州立大学的合作者杨敏良一起估算了工业规模从植物生产人乳低聚糖的成本，发现这可能比使用微生物平台更便宜。

“想象一下，如果能够在一株植物中生产出所有人乳寡糖。然后，你只需研磨该植物，同时提取所有寡糖，并将其直接添加到婴儿配方奶粉中，”Shih 说道。

“实施和商业化过程中会面临很多挑战，但这是我们努力实现的大目标。”

其他作者来自加州大学戴维斯分校、加州大学伯克利分校和北卡罗来纳州立大学。

此项工作的部分支持来自美国国立卫生研究院、美国能源部和国家补充和综合健康中心。

来源： 加州大学伯克利分校