工程植物生产母乳糖，可以生产更健康的婴儿配方奶粉

在全球范围内，大多数婴儿（约75%）在出生的前六个月饮用婴儿配方奶粉，无论是作为唯一的营养来源，还是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要的食物，但它目前并没有复制母乳的全部营养成分

这在一定程度上是因为母乳中含有约200种益生元糖分子的独特混合物，有助于预防疾病和支持健康肠道细菌的生长。然而，这些糖中的大多数仍然很难；如果不是不可能的话&mdash；制造

由加州大学伯克利分校和加州大学戴维斯分校的科学家领导的新研究表明，基因工程植物可以帮助缩小这一差距

在今天发表在《自然食品》杂志上的一项新研究中，研究团队对植物的制糖机器进行了重新编程，以生产多种母乳糖，也称为母乳低聚糖。这一发现可能会为婴儿提供更健康、更实惠的配方奶粉，或为成年人提供更有营养的非乳制品植物奶

该研究的资深作者、植物和微生物生物学助理教授、加州大学伯克利分校创新基因组研究所研究员Patrick Shih表示：“植物是一种非凡的生物，它们从大气中吸收阳光和二氧化碳，并利用它们来制造糖。它们不仅制造一种糖，还制造多种简单和复杂的糖。”。“我们想，既然植物已经有了这种潜在的糖代谢，为什么我们不试着改变它的路线来制造母乳低聚糖呢？”

所有复杂的糖&mdash；包括母乳低聚糖；由单糖组成，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的将单糖连接在一起的特定连接或规则

为了说服植物生产母乳低聚糖，研究第一作者Collin Barnum对负责产生这些特定连接的酶的基因进行了改造。随后，他与加州大学戴维斯分校的Daniela Barile、David Mills和Carlito Lebrilla合作，将这些基因引入烟草的近亲本氏烟草植物中

转基因植物产生了11种已知的母乳低聚糖，以及具有类似连锁模式的各种其他复合糖

“我们生产了三大类母乳低聚糖，”施说。“据我所知，从来没有人证明你可以在一个生物体中同时产生这三个组。”

Barnum随后致力于创建一个稳定的本氏N.benthamiana植物系，这些植物经过优化，可以生产一种称为LNFP1的母乳低聚糖。

“LNFP1是一种五单糖长的母乳低聚糖，本应非常有益，但到目前为止，还不能使用传统的微生物发酵方法大规模生产，”Barnum说，他在加州大学戴维斯分校读研究生时完成了这项工作。“我们认为，如果我们能开始生产这些更大、更复杂的母乳低聚糖，我们就能解决该行业目前无法解决的问题。”

目前，少数母乳低聚糖可以使用工程大肠杆菌生产。然而，从其他有毒副产品中分离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含有这些糖

作为这项研究的一部分，Shih和Barnum与北卡罗来纳州立大学的合作者Minliang Yang合作，估计了从工厂大规模生产母乳低聚糖的成本，并发现这可能比使用微生物平台更便宜

Shih说：“想象一下，能够在一种植物中生产所有母乳低聚糖。然后你可以把这种植物磨碎，同时提取所有低聚糖，并直接添加到婴儿配方奶粉中。”。“在实施和商业化方面会有很多挑战，但这是我们正在努力实现的大目标。”

其他作者包括加州大学戴维斯分校的Bruna Paviani、Garret Couture、Chad Masarweh、Ye Chen、Yu Ping Huang、David a.Mills、Carlito B.Lebrilla和Daniela Barile；加州大学伯克利分校的Kasey Markel；和北卡罗来纳州立大学的杨敏亮