Tabakähnliche Pflanze wurde so verändert, dass sie die in der Muttermilch enthaltenen Nährstoffe freisetzt | Wissenschaft

Wissenschaftler haben einen nahen Verwandten der Tabakpflanze gentechnisch so verändert, dass er Nährstoffe aus der Muttermilch produziert.

Die Technologie könnte den Weg für Säuglingsnahrung ebnen, die die gesundheitlichen Vorteile des Stillens besser nachahmt, so das Team hinter der Studie. Die Studie zeigte, dass die gentechnisch veränderten Nicotiana benthamiana könnte komplexe Zucker, sogenannte humane Milch-Oligosaccharide (HMOs), produzieren, die die gesunde Darmflora stärken und sich positiv auf das Immunsystem des Säuglings auswirken.

Dr. Patrick Shih, ein Pflanzen- und Mikrobiologe, der die Arbeit an der University of California in Berkeley leitete, sagte: „Stellen Sie sich vor, Sie könnten alle Oligosaccharide für Muttermilch in einer einzigen Pflanze herstellen. Dann könnten Sie diese Pflanze einfach zermahlen, alle Oligosaccharide gleichzeitig extrahieren und diese direkt der Säuglingsnahrung beifügen. Die Umsetzung und Vermarktung wäre mit vielen Herausforderungen verbunden, aber dies ist das große Ziel, auf das wir hinarbeiten.“

Muttermilch enthält etwa 200 verschiedene HMOs und ist der dritthäufigste feste Bestandteil von Muttermilch. Sie sind für das gestillte Kind unverdaulich, dienen jedoch als Nahrung für Bakterien, die in den ersten Lebenswochen den Darm besiedeln. Durch die Förderung gesunder Darmbakterien verringern HMOs nachweislich das Risiko viraler und bakterieller Infektionen und können auch andere gesundheitliche Vorteile haben.

Derzeit können einige wenige HMOs mit Hilfe von technischen E coli Bakterien und große Hersteller beginnen, sie als Zutat zu verwenden. Viele HMOs lassen sich jedoch auf diese Weise nur schwer oder gar nicht herstellen und die Isolierung der nützlichen Moleküle von anderen giftigen Nebenprodukten ist ein kostspieliger Prozess, sodass sie nur in wenigen Babynahrungsmitteln enthalten sind.

In der jüngsten Studie, die in der Zeitschrift Nature Food veröffentlicht wurde, programmierten die Wissenschaftler den Zuckerherstellungsapparat der Pflanzen um, der für die Verknüpfung einfacher Zucker, sogenannter Monosaccharide, zu den riesigen Reihen verzweigter Ketten verantwortlich ist, aus denen komplexe Zucker bestehen. Die Wissenschaftler fügten Gene ein, die bestimmte Enzyme produzieren, die erforderlich sind, um einfache Zucker zu einer Vielzahl von HMOs zusammenzusetzen. Die gentechnisch veränderten Pflanzen produzierten 11 bekannte HMOs.

„Wir haben alle drei Hauptgruppen menschlicher Milch-Oligosaccharide hergestellt“, sagte Shih. „Meines Wissens hat noch niemand gezeigt, dass man alle drei dieser Gruppen gleichzeitig in einem einzigen Organismus herstellen kann.“

Dazu gehörte eine Verbindung namens LNFP1, die mit weniger Infektionen bei Säuglingen in Verbindung gebracht wird, aber durch mikrobielle Fermentation nicht in großen Mengen hergestellt werden kann. Shih und Kollegen sagten, der Ansatz könne zu gesünderer und erschwinglicherer Säuglingsnahrung oder nährstoffreicherer pflanzlicher Milch ohne Milchprodukte für Erwachsene führen. Andere wissenschaftliche Teams untersuchen das Potenzial von HMO-basierten Medikamenten.

Shih sagte: „Dies könnte nicht nur zu verbesserter pflanzlicher Milch für Säuglinge führen, sondern auch für viele andere Aspekte der Ernährung und Gesundheit Erwachsener. Pflanzen wurden bereits so verändert, dass sie Öle und Fettsäuren produzieren, die besser für unsere Gesundheit sind. Dies sind nur einige von vielen Möglichkeiten, wie wir Designerpflanzen herstellen können, die auf die Verbesserung der menschlichen Gesundheit zugeschnitten sind.“