Το Πανεπιστήμιο Gifu της Ιαπωνίας είναι ένα ερευνητικό ίδρυμα που δραστηριοποιείται στον τομέα της βιοχημείας και της μηχανικής κυττάρων. Ομάδα ερευνητών του, υπό τον καθηγητή Morihisa Fujita, παρουσίασε μια νέα προσέγγιση βασισμένη σε κύτταρα για την παραγωγή αρκετών σακχάρων που απαντώνται φυσικά στο ανθρώπινο μητρικό γάλα. Οι ολιγοσακχαρίτες του ανθρώπινου μητρικού γάλακτος (HMOs) είναι σύνθετα σάκχαρα που δρουν ως πρεβιοτικά και επηρεάζουν το εντερικό περιβάλλον του βρέφους. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Metabolic Engineering.
- Ερευνητές του Πανεπιστημίου Gifu ανέπτυξαν σύστημα καλλιεργούμενων κυττάρων θηλαστικών ικανό να παράγει δομικά διαφορετικά HMOs.
- Έχουν αναγνωριστεί πάνω από 200 δομές HMO, αλλά μόνο περιορισμένος αριθμός είναι διαθέσιμος σήμερα για βρεφικά γάλατα.
- Τα τροποποιημένα κύτταρα παρήγαγαν και το DSLNT, που σε προηγούμενες μελέτες συνδέεται με πιθανή προστασία από τη νεκρωτική εντεροκολίτιδα.
Τα HMOs μπορούν να προάγουν την ανάπτυξη ωφέλιμων εντερικών βακτηρίων και ενδέχεται να περιορίζουν την προσκόλληση ή την ανάπτυξη ορισμένων παθογόνων. Παρότι έχουν αναγνωριστεί περισσότερες από 200 δομές HMO, μόνο ένας περιορισμένος αριθμός χρησιμοποιείται σήμερα στα βρεφικά γάλατα, κυρίως επειδή πολλές από αυτές έχουν πολύπλοκη δομή που καθιστά δύσκολη την παραγωγή ή τη μελέτη τους.
Πώς κατάφεραν τα κύτταρα να παράγουν τα σάκχαρα
Το πρώτο ερώτημα που έπρεπε να απαντηθεί ήταν γιατί τα κύτταρα HEK293 δεν παρήγαγαν ανιχνεύσιμα HMOs υπό τυπικές συνθήκες καλλιέργειας. Χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο πρόβλεψης με την ονομασία GlycoMaple, οι ερευνητές χαρτογράφησαν τη βιοσυνθετική οδό και διαπίστωσαν ότι δύο συστατικά είναι απαραίτητα: η β1,4-γαλακτοζυλοτρανσφεράση (B4GALT1) και η α-λακταλβουμίνη (LALBA).
Ενώ τα κύτταρα HEK293 διαθέτουν άφθονη B4GALT1, δεν εξέφραζαν καθόλου LALBA. Όταν τροποποιήθηκαν ώστε να εκφράζουν LALBA, άρχισαν να παράγουν αρκετά HMOs.
«Τα συνήθη καλλιεργούμενα κύτταρα θηλαστικών μπορούν να μετατραπούν σε κύτταρα που παράγουν HMO με την εισαγωγή της α-λακταλβουμίνης», εξήγησε ο καθηγητής Fujita.
Όπως πρόσθεσε, τροποποιώντας την έκφραση των γλυκοζυλοτρανσφερασών μπορεί να αλλάξει και η σύσταση των HMOs που παράγουν τα κύτταρα, προσφέροντας μια νέα πλατφόρμα για τη μελέτη του τρόπου δημιουργίας τους και για τον σχεδιασμό συγκεκριμένων προφίλ HMO.
Γιατί ξεχωρίζει το σάκχαρο DSLNT
Τα τροποποιημένα κύτταρα παρήγαγαν επίσης σιαλυλιωμένα HMOs, μεταξύ των οποίων τα LSTa και DSLNT. Το DSLNT παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς προηγούμενες μελέτες υποδηλώνουν ότι ενδέχεται να έχει προστατευτική δράση έναντι της νεκρωτικής εντεροκολίτιδας, μιας σοβαρής γαστρεντερικής νόσου που πλήττει τα πρόωρα βρέφη.
Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι τα HMOs που παρήχθησαν από τα κύτταρα διατήρησαν τουλάχιστον μία από τις αναμενόμενες βιολογικές τους δράσεις: προώθησαν την ανάπτυξη ενός σημαντικού για τα βρέφη εντερικού βακτηρίου, του B. infantis.
Πρέπει να σημειωθεί ότι πρόκειται για εργαστηριακά ευρήματα σε καλλιέργειες κυττάρων. Οι ίδιοι οι ερευνητές τα παρουσιάζουν ως βάση για μελλοντικές προσπάθειες και πιθανές εφαρμογές, χωρίς να αποτελούν έτοιμο προϊόν για κατανάλωση.
Δύο ανεξάρτητες μελέτες συγκλίνουν
Περίπου την ίδια περίοδο, ανεξάρτητη μελέτη στο περιοδικό Glycobiology, από τον Christian Büll και τους συνεργάτες του, ανέφερε την παραγωγή HMOs σε γενετικά τροποποιημένα ανθρώπινα κύτταρα. Οι δύο εργασίες μαζί αναδεικνύουν τις δυνατότητες των τροποποιημένων κυττάρων θηλαστικών ως πλατφόρμες για τη διερεύνηση και τον έλεγχο της βιοσύνθεσης των HMO.
Το επόμενο βήμα, σύμφωνα με τον Fujita, είναι η βελτίωση της παραγωγικότητας του συστήματος και η διεύρυνση του φάσματος των HMOs που μπορούν να παραχθούν. «Απώτερος στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε μια ευέλικτη πλατφόρμα για τη μελέτη της βιοσύνθεσης HMO και την παραγωγή ευρύτερου φάσματος HMOs για την έρευνα και πιθανές μελλοντικές εφαρμογές στη βρεφική διατροφή», κατέληξε.
Πιστεύετε ότι η εργαστηριακή παραγωγή σακχάρων του μητρικού γάλακτος μπορεί να αλλάξει το μέλλον της βρεφικής διατροφής; Μοιραστείτε τη γνώμη σας.
