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母乳这么好,能工业化生产吗? 精选

已有 6955 次阅读 2017-8-31 08:33 |个人分类:创新速递|系统分类:科普集锦

6年前,中国农业大学科研人员在国际学术期刊《公共科学图书馆•综合(PLoS ONE)》上发表了一篇人溶菌酶基因工程奶牛的研究论文,意外引起英国每日电讯、美国全国广播公司、美国福克斯新闻网等数十家国际著名媒体的跟踪报道,媒体惊呼“‘人乳化’牛奶来了”。最近,同一个研究小组培育出新的基因工程奶牛,似乎向大规模工业化生产“母乳”的时代又靠近了一步。

母乳好得超乎想象

大多数婴儿出生后,多少能吃到一些母乳,以至于人们将母乳看成很平常的一种食物,甚至没有得到应有的重视和珍惜。其实,妈妈的乳汁对于婴幼儿来说,是最好的食物,除了提供婴幼儿的身体发育所需的全部营养成分之外,其它好处则超乎想象,有些好处则伴随一生。母乳这么好,能工业化生产吗?

据世界卫生组织对14项关于母乳喂养与智商相关性的研究进行统计,发现母乳喂养的孩子智商比没有母乳喂养的孩子平均提高3.5个点。2015年4月《柳叶刀全球健康》杂志对巴西近6000个新生儿进行了长达30年的跟踪研究,发现母乳喂养超过12月的孩子比低于1个月的孩子的智力平均高出3.76个点,而且月工作收入也提高了341巴西雷亚尔(约合750元人民币)。

研究显示,母乳还能显著增强婴幼儿的免疫力,大大降低儿童和青少年患上腹泻、呼吸道疾病、肥胖和糖尿病等疾病的风险,甚至能减少儿童罹患癌症的风险。据以色列海法大学的一项研究表明,母乳喂养可以将儿童罹患白血病和淋巴瘤的风险减少64%。令人惊奇的是,母乳喂养还能降低妈妈们的乳腺癌、子宫癌和糖尿病患病风险。据国际著名医学期刊《柳叶刀》报告预测,如果能将母乳喂养完全普及,每年将可挽救82万婴幼儿的生命。

母乳之所以有这么多好处,主要在于,与牛奶相比,母乳更适合婴幼儿食用和消化,还有丰富的活性成分,如多种免疫球蛋白,乳铁蛋白,溶菌酶和多不饱和脂肪酸等。因此,世界卫生组织推荐纯母乳喂养时间至少6个月,并建议婴儿应当在持续母乳喂养的基础上接受补充食品直到2岁甚至更长时间。

有些宝宝却吃不到母乳

不过遗憾的是,据《柳叶刀》报告显示,过去20年里,全球母乳喂养率并未显著提高,其中中低收入国家目前只有37%的婴儿得到6个月纯母乳喂养,而高收入国家则更低,如美国仅为20%。据国家卫生与计划生育委员会统计,目前我国纯母乳喂养率也不到30%,而城市中母乳喂养率只有16%。

母乳这么好,能工业化生产吗?据调查,年轻妈妈工作压力大是母乳喂养率低的最重要原因之一,也有的妈妈为了保持身材放弃母乳喂养,另外有些妈妈因为疾病、早产等原因奶水不足。据世界卫生组织估计,每年全球约有1500万个早产儿出生,其中约有100万个5岁以下的婴幼儿死于早产相关问题,中低收入国家早产死亡率则更高,而无法获得充足的母乳喂养是主要原因之一。

为了给这些早产儿等婴幼儿提供母乳,很多国家设立了公益性的母乳银行或母乳库,将一些哺乳期年轻妈妈捐献的母乳收集和储存,以较低成本价格提供给需要母乳的婴幼儿。美国是最早开设母乳银行的国家,从1985年设立第一家母乳银行,目前北美母乳银行联合会已有18家母乳银行,服务对象遍布全美和加拿大。广州市妇女儿童医疗中心也于2013年5月建立了中国第一家“母乳库”。但是整体来说母乳还是非常稀缺,难以满足需要。

在无法进行母乳喂养的情况下,妈妈们只能选择配方奶粉,但是婴幼儿配方奶粉在营养、功能和吸收率上均无法与母乳相比,导致缺乏母乳喂养的婴幼儿出现肥胖、体质差、易患病等一系列问题,给整个社会都带来巨大的医疗负担。

奶牛挤出“人乳”

世界卫生组织和各国卫生部门都在积极采取各种政策措施,争取到2025年将纯母乳喂养6个月的比率提高到50%以上。针对很多婴幼儿特别是早产儿无法摄入足够的母乳,科学家们也在积极努力,希望利用基因工程技术培育出奶牛新品种,大规模生产富含人乳成分的“人乳化”牛奶。

母乳这么好,能工业化生产吗?在这一研究领域,走在最前面的是荷兰科学家。2002年,荷兰法铭(Pharming)生物制药公司研究人员利用显微注射法培育出一种基因工程奶牛,其所产的牛奶中含有人乳铁蛋白,约占乳蛋白的10%,这种人乳铁蛋白与母乳中的乳铁蛋白具有相同的结构、理化性质和生物功能。在进行了一系列安全评价之后,2005年该公司向美国FDA递交的重组人乳铁蛋白上市申请,不过为了专注于基因工程家兔研究,不久主动撤回了重组人乳铁蛋白上市申请,之后该公司开发出了国际上第一个基因工程家兔生产的重组蛋白药物——重组人C1酯酶抑制剂(商品名:Ruconest),于2010年和2014年分别在欧盟和美国获准上市,也正在与中国医药集团合作开发新的基因工程动物医药产品。

由于基因工程奶牛制作效率低、周期长且成本高,国际上从事基因工程奶牛研发的机构和科学家并不多,中国科学家后来居上,成为该领域的领军者。在荷兰法铭公司在《自然·生物技术》公布其研究成果3年之后,中国农业大学研究人员利用体细胞克隆技术相继培育出了表达水平更高的人乳铁蛋白、人α乳清白蛋白和人溶菌酶的基因工程奶牛,目前基因工程群体规模已达到300多头。这些蛋白都是母乳中的重要蛋白质,含量也远远高于牛奶中的同类蛋白,其中人乳铁蛋白具有促进铁吸收、抗菌、提高免疫力、预防癌症等多种生理功能;人α乳清白蛋白则含有人体所需的全部必须氨基酸,能促进睡眠和神经发育,与油酸结合后还能杀死引起子宫瘤、尖锐湿疣等疾病的乳头状瘤病毒;人溶菌酶也是人乳中重要的防御因子,具有抑菌和增强免疫力等功能。

这些含有人乳蛋白的基因工程奶牛研究成果在《公共科学图书馆•综合》等学术期刊公布后,英国每日电讯、美国全国广播公司、美国福克斯新闻网等数十家国际媒体对这一研究成果进行了跟踪报道,这些媒体纷纷惊呼“人乳化”牛奶来了,在国际上引起巨大反响。

之后中国农业大学研究人员对这些“人乳化”牛奶产品进行深入的安全评价和功能评价,并对一些前期表达水平不理想的品种进行重新培育,其中新的人溶菌酶基因工程奶牛采用了新的全人源基因结构,重组人溶菌酶含量从原来每升牛奶中的不到1毫克提高到了3克,同样具有天然人溶菌酶一样的生物功能,更具产业化开发价值。该研究成果于2016年5月发表在英国《自然(Nature)》杂志子刊《科学报告(Scientific Report)》上。据中国农业大学“人乳化”牛奶项目负责人戴蕴平介绍,目前该研究团队正在进行基因工程奶牛品种选育和“人乳化”牛奶产品开发等工作,希望尽快推动“人乳化”牛奶产品上市。

除了在牛奶中引入人乳蛋白和不饱和脂肪酸之外,牛奶中还存在很多过敏源,如β乳球蛋白、αs1酪蛋白等,这些过敏蛋白在人乳中不存在或非常微量,将这些过敏源去除或减少也是牛奶“人乳化”的重要步骤。2011年中国农业大学研究人员在《细胞研究》杂志发表论文,宣布首次利用锌指酶技术将奶牛的两个β乳球蛋白基因都删除了,之后在这些奶牛所产牛奶中检测不到β乳球蛋白,这也是国际上首次培育出基因编辑奶牛,目前这些牛已经繁殖到第三代了。2012年新西兰AgResearch研究中心的科学家们另辟蹊径,利用RNA干涉技术使β乳球蛋白基因沉默而不能正常表达,也基本实现了去除牛奶中β乳球蛋白的目的,还令人意外的使牛奶的酪蛋白含量提高了不少。

“人乳化”牛奶安全吗

这些“人乳化”基因工程奶牛转入了人乳蛋白基因,在牛奶中分泌出重组人乳蛋白,与母乳中的蛋白结构和功能都是基本一致的,其安全性是不言自明的。自有人类以来,大多数婴幼儿都必须摄入富含人乳蛋白的母乳才能存活下来,可以说人类至少已有数十万年的人乳蛋白食用历史,因此食用含有人乳蛋白的“人乳化”牛奶也基本不存在安全性问题。

当然,严谨的科学家并不能依赖推理来确定“人乳化”牛奶是否可以安全食用,还需要按照相关法律法规的要求进行严格的安全检测和评价,并获得相关部门的批准才能上市销售。据戴蕴平介绍,“人乳化”牛奶经过了长期严格的安全评价,而且这些安全检测工作都是通过政府指定的权威检测机构进行,检测内容包括重组人乳蛋白会不会引起过敏,会不会对实验动物的遗传性能造成伤害,实验动物食用一个月和三个月后会不会引起中毒反应或其它不良反应。通过严格的检测,不同机构的检测结果都一致证明,含有重组人乳蛋白的“人乳化”牛奶与普通牛奶一样可以安全食用。这些检测结果也被公开发表在《药物与化学毒理学》、《食品和农业免疫学》和《中国食品卫生杂志》等国内外学术期刊上,接受国内外所有同行和读者的公开监督和评价。

与此同时,中国疾病预防控制中心和国家食品风险评估中心等机构的研究人员还对“人乳化”牛奶进行了功能检测,相继在英国《食品与功能》、《分子生物学报告》、《北京大学学报》等杂志上发表研究论文,揭示了含有人乳铁蛋白的“人乳化”牛奶或重组人乳铁蛋白能促进小鼠的生长发育,缓解小鼠的沙门氏菌感染症状,增强新生小猪的免疫能力,减少腹泻和改善缺铁性贫血。

值得一提的是,荷兰法铭公司培育的人乳铁蛋白基因工程奶牛并没有销声匿迹,而是被委托给美国加州大学戴维斯分校进行后续安全评价和功能评价,据研究人员发表在英国《食品与功能》和美国《奶牛科学杂志》等期刊上的论文显示,重组人乳铁蛋白具有显著增强胃肠道功能。

可以看出,这些基因工程奶牛由于基因工程技术引入人乳中的功能蛋白,如人乳铁蛋白、人α乳清白蛋白和人溶菌酶等单一功能成分,或者采用基因编辑技术删除β乳球蛋白等过敏蛋白,使得这些牛奶含有一部分人乳成分,但是这只是“人乳化”牛奶改造的开始,未来还可能出现更加接近母乳的“人乳化”牛奶,比如通过基因工程技术将主要的人乳蛋白等人乳成分引入牛奶中,同时去除牛奶中的所有过敏源蛋白和大部分不适合人类消化吸收的乳糖、酪蛋白等牛乳成分,将奶牛改造成“母乳”生产工厂,有望为那些早产儿甚至是癌症病人提供巨大的帮助。

-该文原发表在《南方周末》




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