علمی، پژوهشی و فناوری

مهندسی ژنتیک در خدمت بشریت،

گیاهی که شیر مادر تولید می‌کند!

به گزارش «خبرگزاری علم و فناوری»،دانشمندان موفق شده‌اند یکی از بستگان نزدیک گیاه تنباکو را برای تولید مواد مغذی موجود در شیر مادر مهندسی ژنتیکی کنند.

برای هزاران سال شیر مادر به عنوان منبع تغذیه ایده‌آلی برای نوزادان در نظر گرفته شده است که سرشار از مواد مغذی ضروری و ترکیبات تقویت‌کننده سیستم ایمنی و شروعی عالی برای یک زندگی سالم است.

اما برای برخی از مادران، شیردهی همیشه امکان‌پذیر نیست. این موضوع منجر به ساخت شیر خشک برای نوزادان شده است، اما اغلب فاقد قندهای پیچیده موجود در شیر مادر به نام الیگوساکاریدهای شیر انسان(HMOs) است.

اکنون دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برکلی گامی بزرگ رو به جلو برداشته‌اند و با مهندسی ژنتیک گیاهی برای تولید این HMOهای حیاتی راه را برای نسل جدیدی از شیر خشک نوزادان و حتی جایگزین‌های گیاهی سالم‌تر برای بزرگسالان هموار کرده‌اند.

این تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر پاتریک شی نشان داده است که این گیاه اصلاح شده ژنتیکی موسوم به نیکوتیانا بنسامیانا(Nicotiana benthamiana) می‌تواند HMO تولید کند.

پتانسیل HMO

شیر مادر حاوی حدود 200 HMO مختلف است. در حالی که HMOها برای نوزاد شیرخوار قابل هضم نیستند، به عنوان یک منبع غذایی مهم برای باکتری‌های مفید روده در هفته‌های اولیه زندگی عمل می‌کنند.

با ترویج باکتری‌های سالم روده، HMOها با کاهش خطر عفونت‌های ویروسی و باکتریایی مرتبط هستند و به طور بالقوه مزایای سلامتی دیگری را نیز ارائه می‌دهند.

در حال حاضر تنها تعداد محدودی از HMOها را می‌توان با استفاده از باکتری E. coli مهندسی شده ترکیب کرد، روشی که هم چالش برانگیز و هم پرهزینه است. تولید کنندگان عمده شیر خشک برای نوزادان شروع به گنجاندن این HMOها در محصولات خود کرده‌اند، اما پیچیدگی و هزینه این فرآیند، استقرار گسترده آنها را محدود کرده است.

اکنون این گیاه اصلاح شده ژنتیکی یک جایگزین امیدوارکننده ارائه می‌دهد که قادر به تولید مجموعه وسیع‌تری از HMOها به شکل مؤثرتر است.

پیشرفت‌های مهندسی ژنتیک

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برکلی در مطالعه خود فرآیندهای تولید شکر در این گیاه را دوباره برنامه‌ریزی کردند. آنها ژن‌هایی را وارد کردند که برای تولید آنزیم‌های خاص مورد نیاز برای جمع‌آوری قندهای پایه به نام مونوساکاریدها در ساختارهای پیچیده HMO طراحی شده بودند.

این گیاه اصلاح شده ژنتیکی قادر به تولید 11 HMO شناخته شده بود که یک پیشرفت قابل توجه در این زمینه است.

پاتریک شی می‌گوید: ما هر سه گروه اصلی الیگوساکاریدهای شیر انسان را ساختیم. تا آنجا که من می‌دانم، تاکنون هیچ‌کس هرگز نشان نداده بود که می‌توان هر سه گروه را به طور همزمان در یک ارگانیسم واحد ساخت.

این دستاورد شامل تولید LNFP1 بود که یک HMO مرتبط با کاهش عفونت‌های نوزادان است.

پیامدها و چالش‌های آینده

پاتریک شی آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن شیرخشک نوزاد می‌تواند به طور قابل توجهی با ترکیب این HMOهای تولید شده در گیاه بهبود یابد که به طور بالقوه منجر به گزینه‌های سالم‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای نوزادان می‌شود.

وی می‌گوید: تصور کنید بتوانید تمام الیگوساکاریدهای شیر انسان را در یک گیاه بسازید. سپس می‌توانید آن گیاه را آسیاب کنید، همه الیگوساکاریدها را به طور همزمان استخراج کنید و مستقیماً به شیر خشک اضافه کنید.

شی، ضمن اذعان به چالش‌های موجود در پیاده‌سازی و تجاری‌سازی این راهکار، نسبت به پتانسیل این فناوری خوش‌بین است.

به گفته وی، پیامدهای این تحقیق فراتر از تغذیه نوزادان به کاربردهای رژیمی و سلامتی گسترده‌تر نیز گسترش می‌یابد. وی خاطرنشان کرد: این فناوری نه تنها می‌تواند شیرهای گیاهی را برای نوزادان بهبود بخشد، بلکه برای بسیاری از جنبه‌های دیگر رژیم غذایی و سلامت بزرگسالان نیز مفید است.

شی همچنین افزود که قبلاً گیاهان مهندسی ژنتیکی شده‌ بودند تا روغن‌ها و اسیدهای چرب سالم‌تری تولید کنند و این تنها نمونه‌ای از راه‌هایی است که ما می‌توانیم گیاهان را برای افزایش سلامت انسان دستکاری کنیم.

این رویکرد جدید می‌تواند راه را برای شیرهای گیاهی غیر لبنی مغذی‌تر برای بزرگسالان هموار کند و به طور بالقوه منجر به تولید داروهای جدید مبتنی بر HMO شود.

این مطالعه در مجله Nature Food منتشر شده است.