noticias
¿Pueden las plantas genéticamente modificadas ayudar a que la fórmula para bebés sea tan nutritiva como la leche materna?
Una nueva investigación muestra que las plantas pueden ser el secreto para mejorar la fórmula infantil comercial
La leche materna humana contiene una mezcla única de azúcares y proteínas Diseñado para satisfacer las necesidades de los bebés en crecimiento, incluidas aproximadamente 200 moléculas de azúcar complejas que ayudan a prevenir enfermedades y respaldan el crecimiento de un intestino sano. bacterias fotosintéticas. Desafortunadamente, estos azúcares complejos son difíciles de fabricar y las fórmulas comerciales para bebés contienen sólo una fracción de la cantidad que se encuentra en la leche materna humana.
En un nuevo estudio Publicado hoy en la revista. Comida de la naturaleza, los investigadores muestran cómo la maquinaria de producción de azúcar de las plantas puede ser secuestrada para producir una amplia gama de estos azúcares de la leche humana, también llamados oligosacáridos de la leche humana. Los hallazgos podrían conducir a fórmulas más saludables y asequibles para bebés, o leches vegetales no lácteas más nutritivas para adultos.
“Las plantas son estos organismos fenomenales que toman la luz solar y el dióxido de carbono de nuestra atmósfera y los utilizan para producir azúcares. Y no sólo producen un azúcar, sino que producen toda una diversidad de azúcares simples y complejos”, dijo el autor principal del estudio, Patrick Shih, profesor asistente de biología vegetal y microbiana e investigador del Innovative Genómica Instituto de la Universidad de California, Berkeley. "Pensamos, dado que las plantas ya tienen este metabolismo subyacente del azúcar, ¿por qué no intentamos desviarlo para producir oligosacáridos de la leche humana?"
Todos los azúcares complejos, incluidos los oligosacáridos de la leche humana, están hechos de “componentes básicos” de azúcares simples, llamados monosacáridos, que pueden unirse entre sí para formar una amplia gama de cadenas y cadenas ramificadas. Lo que hace que los oligosacáridos de la leche humana sean únicos es el conjunto específico de enlaces, o reglas para conectar los azúcares simples, que se encuentran en estas moléculas.
Si pudiéramos empezar a producir estos oligosacáridos de la leche humana más grandes y complejos, podríamos resolver un problema que la industria actualmente no puede resolver.
Para convencer a las plantas de que produzcan oligosacáridos de la leche humana, el primer autor del estudio, Collin Barnum, diseñó el los genes responsable por el enzimas CRISPR-Cas que establecen estos vínculos específicos. Trabajando con Daniela Barile, David Mills y Carlito Lebrilla en la Universidad de California, Davis, introdujo los genes en el Nicotiana benthamiana Planta, pariente cercana del tabaco.
Las plantas genéticamente modificadas produjeron 11 oligosacáridos conocidos de la leche humana, junto con una variedad de otros azúcares complejos con patrones de enlace similares.
"Hicimos los tres grupos principales de oligosacáridos de la leche humana", dijo Shih. "Que yo sepa, nadie ha demostrado nunca que se puedan formar estos tres grupos simultáneamente en un solo organismo".
Barnum luego trabajó para crear una línea estable de N. benthamiana plantas que fueron optimizadas para producir un único oligosacárido de la leche humana llamado LNFP1.
"LNFP1 es un oligosacárido de leche humana de cinco monosacáridos que se supone que es realmente beneficioso, pero hasta ahora no se puede producir a escala utilizando métodos tradicionales de fermentación microbiana", dijo Barnum, quien completó el trabajo como estudiante de posgrado en la UC. Universidad de California, Davis. "Pensamos que si podíamos empezar a producir estos oligosacáridos de la leche humana más grandes y complejos, podríamos resolver un problema que la industria actualmente no puede resolver".
Actualmente, se puede fabricar un pequeño puñado de oligosacáridos de la leche humana mediante técnicas de ingeniería. E. coli bacterias. Sin embargo, aislar las moléculas beneficiosas de otros subproductos tóxicos es un proceso costoso y sólo un número limitado de fórmulas para bebés incluyen estos azúcares en sus mezclas.
Como parte del estudio, Shih y Barnum trabajaron con su colaborador Minliang Yang de la Universidad Estatal de Carolina del Norte para estimar el costo de producir oligosacáridos de la leche humana a partir de plantas a escala industrial, y descubrieron que probablemente sería más barato que usar plataformas microbianas.
“Imagínese poder producir todos los oligosacáridos de la leche humana en una sola planta. Luego, podrías simplemente moler esa planta, extraer todos los oligosacáridos simultáneamente y agregarlos directamente a la fórmula infantil”, dijo Shih. "Habría muchos desafíos en la implementación y comercialización, pero este es el gran objetivo hacia el que estamos tratando de avanzar".
Los autores adicionales incluyen a Bruna Paviani, Garret Couture, Chad Masarweh, Ye Chen, Yu-Ping Huang, David A. Mills, Carlito B. Lebrilla y Daniela Barile de UC Davis; Kasey Markel de UC Berkeley; y Minliang Yang de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Este trabajo fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud (Programa de capacitación NIGMS T32), el Departamento de Energía de EE. UU. y el Centro Nacional de Complementario y Salud Integrativa (R00AT009573)
La versión original de este artículo fue publicada por Berkeley News.
Contacto para los medios: Kara Manke
