Hundratals unika sockerarter utgör skillnaden mellan komjölk och bröstmjölk från människa. Vissa av dessa sockerarter är redan kända för att bidra till barnets immunförsvar, men tills nyligen, mer detaljerad forskning om enskilda sådana var omöjlig eftersom sockerarterna inte lätt kunde erhållas i ren form. Forskare vid Utrecht University och University of Georgia har nu utvecklat en metod för att göra just det. Publikationen om deras fynd publicerades i den vetenskapliga tidskriften PNAS förra veckan.
I artikeln, forskarna beskriver deras principbevis för syntesen av nästan alla komplexa sockerarter som finns i bröstmjölk. "Den nuvarande samlingen av cirka 100 syntetiska sockerarter gör det nu möjligt att börja undersöka varje enskilds inverkan på barnets hälsa. I framtiden, det kan till och med vara möjligt att berika modersmjölksersättning med några av dessa sockerarter, resulterar i betydande hälsofördelar, ", förklarar forskningsledaren Prof. Geert-Jan Boons.
Ungefär 10 procent av human bröstmjölk består av 500 eller fler komplexa sockerarter som inte förekommer i komjölk. Dessa sockerarter är kemiskt relaterade till socker som vi använder som sötningsmedel, men de har mycket större och mer komplexa strukturer. Dessa komplexa sockerarter bidrar till barnets hälsa och t.ex. forskare vet att vissa kan förhindra virus- och bakterieinfektioner, medan andra stimulerar en hälsosam tarmflora.
De yttre membranen av våra kroppsceller är också täckta av komplexa sockerarter, men forskning inom detta område, som kallas glykovetenskap, är fortfarande i sin linda. "Faktiskt, vi har precis börjat upptäcka hur viktiga komplexa sockerarter är, " tillägger Boons. "Så vi behöver verktyg för att upptäcka, analysera och producera dem."
10 byggstenar och 10 enzymer
Tills nu, det hade varit extremt svårt att isolera enskilda komplexa sockerarter från bröstmjölk, så att syntetisera dem verkade vara den bästa lösningen. Att göra så, forskarna undersökte biosyntesen av komplexa sockerarter, och de upptäckte att nästan allt socker kan göras av en kombination av en uppsättning av 10 byggstenar, liknande det sätt som de 20 aminosyrorna är byggstenarna för alla proteiner.
Sockerarterna som blir resultatet av dessa kombinationer är också beroende av enzymer - biologiska katalysatorer - som styr deras konstruktion. Det finns många komplexa sockersyntetiserande enzymer, var och en med sin egen roll. Vad forskarna nu har visat är att de flesta av de komplexa sockerarterna i bröstmjölk kan produceras i labbet med en kombination av de 10 byggstenarna och en uppsättning av 10 enzymer, använder dem i rätt ordning.
"Vi ägnade fem år åt att avslöja den syntetiska vägen för de första 100 komplexa sockerarterna, men nu kan vi få många andra att studera deras bidrag till människors hälsa. Vi förväntar oss att denna forskning inte bara kommer att leda till bättre näring för spädbarn, men också till nya terapier för en mängd olika sjukdomar, " sa Boons.
