Storbritannien-baserade forskare har konstruerat växter för att producera en olja som efterliknar den kemiska strukturen hos bröstmjölkfett, en viktig komponent i bröstmjölk. Tidigare studier tyder på den mänskliga formen av denna molekyl, triacylglycerol, underlättar absorptionen av viktiga näringsämnen i spädbarnets tarm, men få modersmjölksersättningar innehåller något liknande.

Nu, ett team från Rothamsted Research har hittat ett sätt att modifiera växternas biokemiska vägar så att de kan producera den mänskliga formen av detta viktiga näringsämne.

Ungefär hälften av kalorierna i bröstmjölk kommer från triacylglycerol, och i modersmjölksersättning kommer detta fett huvudsakligen från växter – men vegetabiliska oljor har en annan kemisk struktur än det fett som mödrar producerar i deras mjölk.

Det är det unika mänskliga arrangemanget av fettsyror - de beståndsdelar som utgör triacylglycerol - som tros ge fördelar. Dessa inkluderar absorption av kalcium, som är avgörande för benutveckling.

Även om vissa mjölkersättningar redan innehåller triacylglycerol som efterliknar strukturen av bröstmjölkfett, dessa Human Milk Fat Substitutes (HMFS) är dyra att tillverka, medan processen genererar lösningsmedelsavfall och använder palmolja – vars odling har fått skulden för tropisk avskogning.

Kostnaderna är en av huvudorsakerna till att HMFS finns i endast cirka 10 procent av modersmjölksersättningar, särskilt premiumprodukter formulerade och marknadsförda för att underlätta matsmältningen.

Även om bröstmjölk är det bästa och första valet för spädbarnsnäring, teamet hoppas att deras genombrott kan leda till förbättringar i alla sorters modermjölksersättning för spädbarn som behöver det.

Ledande forskare, Dr Peter Eastmond sa att oljan från de konstruerade växterna har triacylglycerolmolekyler i denna mänskliga konfiguration i liknande proportioner som i modersmjölk.

"I bröstmjölkfett, mättade fettsyror är fästa vid mittpunkten av den centrala "ryggraden" i triacylglycerolmolekylen, ger den en distinkt struktur, och bevis från flera kliniska prövningar har föreslagit att detta underlättar upptaget av näringsämnen i spädbarnets tarm. Dock, fettet som används i de flesta modersmjölksersättningar kommer från växter, där dessa mättade fettsyror nästan alltid binder till ändarna av "ryggraden" istället."

Skriver i journalen Proceedings of the National Academy of Sciences , teamet rapporterar att de tillverkar triacylglycerol där mer än 70 procent av de mättade fettsyrorna är i den avgörande "mitten" positionen, jämfört med mindre än 3 procent i den omodifierade anläggningen – en mer än 20-faldig ökning.

"Vi har konstruerat metabolismen av en växt så att fettet den producerar har den struktur som finns i bröstmjölk, inte vegetabilisk olja, " sa Dr Eastmond.

Marknaden för modersmjölksersättning beräknas för närvarande använda nästan en halv miljon ton vegetabiliskt fett per år.

Enligt Dr Eastmond, tillämpa metabolisk ingenjörsteknik på oljeproducerande grödor, eller till och med oljeproducerande mikroorganismer, kan ge en ny källa till kostnadseffektiva, bröstmjölksfettersättning för spädbarnsnäring.

"Flera oljeväxter skulle kunna vara kandidater för HMFS-produktion, som solros och raps."

I denna BBSRC-finansierade studie, teamet modifierade generna som är ansvariga för en metabolisk väg i oljeväxten Arabidopsis thaliana , en art som ofta används som testbädd i biologisk forskning, för att visa att det kunde göras.

De flyttade ett enzym, lysofosfatidinsyra acyltransferas (LPAT), varifrån den vanligtvis finns i cellens ljusfångande kloroplaster, till det endoplasmatiska retikulum, ett område i cellen där fett tillverkas.

Detta ledde till att LPAT införlivades i fettproduktionsvägen, vilket resulterar i triacylglycerol producerat i mänsklig form.

"Att kunna modifiera växters metaboliska vägar öppnar många potentiella dörrar och visar hur liknande tillvägagångssätt kan ge fördelar för flera olika sektorer inklusive människors hälsa och miljön, " sa Dr Eastmond.