Actualmente, replicar el perfil nutricional completo de la leche materna sigue siendo un enorme desafío para la industria alimentaria. Esto se debe en parte a que la leche materna humana contiene una mezcla única de aproximadamente 200 moléculas de azúcar prebióticas que ayudan a prevenir enfermedades y favorecen el crecimiento de bacterias intestinales saludables. La mayoría de estos azúcares siguen siendo difíciles, si no imposibles, de fabricar.

En un nuevo estudio publicado en la revista Nature Food, investigadores de la Universidad de Berkeley, UC Davis y la Universidad Estatal de Carolina del Norte reprogramaron la maquinaria de producción de azúcar de las plantas para producir una amplia gama de estos azúcares de la leche humana, también llamados oligosacáridos de la leche humana. Los hallazgos podrían conducir a una fórmula más saludable y asequible para los bebés, o a una leche vegetal no láctea más nutritiva para los adultos. “Las plantas toman la luz solar y el dióxido de carbono de nuestra atmósfera y los utilizan para producir toda una diversidad de azúcares simples y complejos”, recuerda el autor principal del estudio, Patrick Shih, profesor asistente de biología vegetal y microbiana e investigador del Instituto de Genómica Innovadora de la Universidad de California, Berkeley.

Para convencer a las plantas para que produzcan oligosacáridos de la leche humana, el primer autor Collin Barnum diseñó los genes responsables de las enzimas que forman los enlaces específicos que conectan los azúcares simples (monosacáridos) que componen dichos oligosacáridos. Trabajando con Daniela Barile, David Mills y Carlito Lebrilla en UC Davis, luego introdujo los genes en la planta Nicotiana benthamiana, un pariente cercano del tabaco. Las plantas genéticamente modificadas produjeron 11 oligosacáridos conocidos de la leche humana, junto con una variedad de otros azúcares complejos con patrones de enlace similares.

“Hicimos los tres grupos principales de oligosacáridos de la leche humana. Que yo sepa, nadie ha demostrado nunca que se puedan formar estos tres grupos simultáneamente en un solo organismo”, asegura Shih. Luego, Barnum trabajó para crear una línea estable de plantas de N. benthamiana que fueron optimizadas para producir un único oligosacárido de la leche humana llamado LNFP1, que se supone que es realmente beneficioso, pero hasta ahora no se puede producir a escala utilizando métodos tradicionales de fermentación microbiana.

Actualmente, se puede fabricar un pequeño puñado de oligosacáridos de la leche humana utilizando bacterias E. coli modificadas genéticamente. Sin embargo, aislar las moléculas beneficiosas de otros subproductos tóxicos es un proceso costoso y sólo un número limitado de fórmulas para bebés incluyen estos azúcares en sus mezclas.

Como parte del estudio, Shih y Barnum trabajaron con su colaborador Minliang Yang de la Universidad Estatal de Carolina del Norte para estimar el costo de producir oligosacáridos de la leche humana a partir de plantas a escala industrial y descubrieron que probablemente sería más barato que usar plataformas microbianas. El trabajo estuvo apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, el Departamento de Energía de EE. UU. y el Centro Nacional de Salud Complementaria e Integrativa.

^{Referencia
Barnum, C. R., Paviani, B., Couture, G. et al. Engineered plants provide a photosynthetic platform for the production of diverse human milk oligosaccharides. Nat Food 5, 480–490 (2024). https://doi.org/10.1038/ s43016-024-00996-x}