Notícia

Plantas modificadas podem ajudar a tornar fórmulas infantis tão nutritivas quanto o leite materno?

Fonte

Universidade da California em Berkeley

Data

quinta-feira, 13 junho 2024 17:45

Áreas

Biotecnologia. Ciencia e Tecnologia de Alimentos. Engenharia de Alimentos. Nutrição Materno Infantil. Saúde Pública

O leite materno contém uma mistura única de açúcares prebióticos que são difíceis de replicar em fórmulas infantis comerciais. Novas pesquisas mostram que as plantas podem ser os fabricantes perfeitos.

Em todo o mundo, a maioria dos bebês – aproximadamente 75% – bebe fórmulas infantis nos primeiros seis meses de vida, quer como única fonte de nutrição ou como complemento à amamentação. Mas embora a fórmula forneça alimento essencial para os bebês em crescimento, atualmente não reproduz o perfil nutricional completo do leite materno.

Isso ocorre em parte porque o leite materno contém uma mistura única de aproximadamente 200 moléculas de açúcar prebióticas que ajudam a prevenir doenças e apoiam o crescimento de bactérias intestinais saudáveis. No entanto, a maioria destes açúcares continua a ser difícil, se não impossível, de fabricar.

Uma nova pesquisa liderada por cientistas da Universidade da Califórnia em Berkeley, e da Universidade da Califórnia em Davis, mostra como as plantas geneticamente modificadas podem ajudar a fechar esta lacuna.

Num novo estudo publicado na revista científica Nature Food, a equipe de estudo reprogramou a maquinaria de produção de açúcar das plantas para produzir uma gama diversificada destes açúcares do leite humano, também chamados oligossacarídeos do leite humano. As descobertas podem levar a fórmulas mais saudáveis ​​e acessíveis para bebês, ou a leites vegetais não lácteos mais nutritivos para adultos.

“As plantas são organismos fenomenais que retiram a luz solar e o dióxido de carbono da nossa atmosfera e os utilizam para produzir açúcares. E eles não produzem apenas um açúcar – eles produzem toda uma diversidade de açúcares simples e complexos”, disse o autor sênior do estudo, Dr. Patrick Shih, professor assistente de biologia vegetal e microbiana e pesquisador do Innovative Genomics Institute da UC Berkeley. “Pensamos que, uma vez que as plantas já têm esse metabolismo subjacente do açúcar, por que não tentamos redirecioná-lo para produzir oligossacarídeos do leite humano?”

Todos os açúcares complexos – incluindo os oligossacarídeos do leite humano – são feitos de blocos de açúcares simples, chamados monossacarídeos, que podem ser ligados entre si para formar uma vasta gama de cadeias e cadeias ramificadas. O que torna os oligossacarídeos do leite humano únicos é o conjunto específico de ligações, ou regras, para conectar os açúcares simples encontrados nessas moléculas.

Para convencer as plantas a produzir oligossacarídeos do leite humano, o primeiro autor do estudo, Dr. Collin Barnum, projetou os genes responsáveis ​​pelas enzimas que fazem essas ligações específicas. Trabalhando com a Dra. Daniela Barile, Dr. David Mills e o Dr. Carlito Lebrilla na UC Davis, ele introduziu os genes na planta Nicotiana benthamiana, um parente próximo do tabaco.

As plantas geneticamente modificadas produziram 11 oligossacarídeos conhecidos do leite humano, juntamente com uma variedade de outros açúcares complexos com padrões de ligação semelhantes.

“Produzimos todos os três grupos principais de oligossacarídeos do leite humano”, disse o Dr. Shih. “Que eu saiba, ninguém jamais demonstrou que seria possível formar todos esses três grupos simultaneamente em um único organismo.”

O Dr. Barnum então trabalhou para criar uma linha estável de plantas de N. benthamiana que foram otimizadas para produzir um único oligossacarídeo do leite humano chamado LNFP1.

“O LNFP1 é um oligossacarídeo do leite humano com cinco monossacarídeos que supostamente é realmente benéfico, mas até agora não pode ser produzido em escala usando métodos tradicionais de fermentação microbiana”, disse o Dr. Barnum, que concluiu o trabalho como estudante de pós-graduação na UC Davis.  “Pensamos que se pudéssemos começar a produzir esses oligossacarídeos maiores e mais complexos do leite humano, poderíamos resolver um problema que a indústria atualmente não consegue resolver.”

Atualmente, um pequeno punhado de oligossacarídeos do leite humano pode ser fabricado usando bactérias E. coli modificadas. No entanto, isolar as moléculas benéficas de outros subprodutos tóxicos é um processo dispendioso e apenas um número limitado de fórmulas para bebês inclui estes açúcares nas suas misturas.

Como parte do estudo, O Dr. Shih e o Dr. Barnum trabalharam com a colaboradora Dra. Minliang Yang, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, para estimar o custo de produção de oligossacarídeos do leite humano a partir de plantas em escala industrial e descobriram que provavelmente seria mais barato do que usar plataformas microbianas.

“Imagine ser capaz de produzir todos os oligossacarídeos do leite humano em uma única planta. Então você poderia simplesmente moer aquela planta, extrair todos os oligossacarídeos simultaneamente e adicioná-los diretamente na fórmula infantil”, disse o Dr. Shih. “Haveria muitos desafios na implementação e comercialização, mas este é o grande objetivo que estamos tentando alcançar.”

Autores adicionais incluem Bruna Paviani, Dr. Garret Couture, Chad Masarweh, Ye Chen, Dra. Yu-Ping Huang, Dr. David Mills, Dr. Carlito Lebrilla e Dra. Daniela Barile da UC Davis; Dr. Kasey Markel, da UC Berkeley; e Dra. Minliang Yang, da Universidade Estadual da Carolina do Norte.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade da California em Berkeley (em inglês).

Fonte: Kara Manke, Universidade da California em Berkeley.  Imagem: Charles Andres via Wikimedia Commons.

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