¿Pueden las plantas modificadas ayudar a que los preparados para lactantes sean tan nutritivos como la leche materna?
La leche materna contiene una mezcla única de azúcares prebióticos difíciles de reproducir en los preparados comerciales para lactantes
En todo el mundo, la mayoría de los bebés -aproximadamente el 75%- toman leche de fórmula en sus primeros seis meses de vida, ya sea como única fuente de nutrición o como complemento de la lactancia materna. Pero aunque los preparados proporcionan alimentos esenciales para el crecimiento de los bebés, actualmente no reproducen el perfil nutricional completo de la leche materna.
En un nuevo estudio, los científicos reprogramaron plantas de Nicotiana benthamiana para producir una amplia gama de azúcares beneficiosos que se encuentran en la leche materna, llamados oligosacáridos de la leche humana.
Collin Barnum
Esto se debe en parte a que la leche materna contiene una mezcla única de aproximadamente 200 moléculas de azúcares prebióticos que ayudan a prevenir enfermedades y favorecen el crecimiento de bacterias intestinales sanas. Sin embargo, la mayoría de estos azúcares siguen siendo difíciles, si no imposibles, de fabricar.
Una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de California en Berkeley y de la Universidad de California en Davis muestra cómo las plantas modificadas genéticamente pueden ayudar a colmar esta laguna.
En un nuevo estudio publicado hoy en la revista Nature Food, el equipo reprogramó la maquinaria de fabricación de azúcares de las plantas para producir una amplia gama de estos azúcares de la leche humana, también llamados oligosacáridos de la leche humana. Los hallazgos podrían conducir a una leche de fórmula más sana y asequible para los bebés, o a una leche vegetal no láctea más nutritiva para los adultos.
"Las plantas son organismos fenomenales que toman la luz del sol y el dióxido de carbono de la atmósfera y los utilizan para producir azúcares. Y no sólo fabrican un azúcar, sino toda una diversidad de azúcares simples y complejos", explica Patrick Shih, autor principal del estudio, profesor adjunto de Biología Vegetal y Microbiana e investigador del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de Berkeley. "Pensamos que, puesto que las plantas ya tienen este metabolismo subyacente del azúcar, ¿por qué no intentamos desviarlo para fabricar oligosacáridos de la leche humana?".
Todos los azúcares complejos -incluidos los oligosacáridos de la leche humana- están formados por bloques de azúcares simples, llamados monosacáridos, que pueden unirse entre sí para formar una gran variedad de cadenas y cadenas ramificadas. Lo que hace únicos a los oligosacáridos de la leche humana es el conjunto específico de enlaces, o reglas, para conectar entre sí los azúcares simples que se encuentran en estas moléculas.
Para convencer a las plantas de que produjeran oligosacáridos de leche humana, el primer autor del estudio, Collin Barnum, modificó los genes responsables de las enzimas que producen estos enlaces específicos. En colaboración con Daniela Barile, David Mills y Carlito Lebrilla, de la UC Davis, introdujo los genes en la planta Nicotiana benthamiana , pariente cercana del tabaco.
Las plantas modificadas genéticamente produjeron 11 oligosacáridos conocidos de la leche humana, junto con una variedad de otros azúcares complejos con patrones de enlace similares.
"Fabricamos los tres grupos principales de oligosacáridos de la leche humana", afirma Shih. "Que yo sepa, nadie ha demostrado nunca que se puedan fabricar estos tres grupos simultáneamente en un solo organismo".
Barnum trabajó entonces para crear una línea estable de plantas de N. benthamiana optimizadas para producir un único oligosacárido de la leche humana llamado LNFP1.
"El LNFP1 es un oligosacárido de la leche humana de cinco monosacáridos de longitud que se supone que es realmente beneficioso, pero que hasta ahora no se puede producir a escala utilizando métodos tradicionales de fermentación microbiana", dijo Barnum, que completó el trabajo como estudiante de posgrado en la UC Davis. "Pensamos que si pudiéramos empezar a fabricar estos oligosacáridos de leche humana más grandes y complejos, podríamos resolver un problema que la industria actualmente no puede resolver".
En la actualidad, se puede fabricar un pequeño puñado de oligosacáridos de leche humana mediante bacterias E. coli modificadas. Sin embargo, aislar las moléculas beneficiosas de otros subproductos tóxicos es un proceso costoso, y sólo un número limitado de fórmulas infantiles incluyen estos azúcares en sus mezclas.
Como parte del estudio, Shih y Barnum trabajaron con el colaborador Minliang Yang, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, para calcular el coste de producir oligosacáridos de leche humana a partir de plantas a escala industrial y descubrieron que probablemente sería más barato que utilizar plataformas microbianas.
"Imagínese poder producir todos los oligosacáridos de la leche humana en una sola planta. Entonces se podría moler la planta, extraer todos los oligosacáridos al mismo tiempo y añadirlos directamente a la leche de fórmula", explica Shih. "Habría muchos retos de aplicación y comercialización, pero éste es el gran objetivo hacia el que intentamos avanzar".
Otros autores son 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.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Collin R. Barnum, Bruna Paviani, Garret Couture, Chad Masarweh, Ye Chen, Yu-Ping Huang, Kasey Markel, David A. Mills, Carlito B. Lebrilla, Daniela Barile, Minliang Yang, Patrick M. Shih; "Engineered plants provide a photosynthetic platform for the production of diverse human milk oligosaccharides"; Nature Food, 2024-6-13
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