从牛身上挤出人乳?科学家的野心

0

牛乳与人乳的差别

哺乳类动物的乳汁含有六大成分,分别是水、碳水化合物 (乳糖为主)、脂肪、蛋白质、维生素、与其他矿物质。与人乳相比,牛乳含有较多饱和脂肪酸,酪蛋白与乳清蛋白的比例也有所差异,所以人类婴儿其实比较不容易消化。此外,牛乳也缺乏许多有益生长的重要成分,如 DHA、β胡萝卜素、牛磺酸、与各种矿物质,可能影响初期脑部、视力、和免疫力的发育。更值得注意的是,牛乳含有人乳所没有的蛋白质及乳糖,是产生过敏反应与乳糖不耐症等问题的罪魁祸首。不过喂哺新生儿虽然都建议以母乳为首选,但考量到方便性或母体产乳不顺等因素,其他乳源仍有其必要性。现今市面上已有琳瑯满目之“母乳化”配方奶粉,不过其高昂价格往往令人望之却步;于是长久以来科学家不断尝试借由基因改造的方式,使牛、羊直接分泌出满足人类所需的乳汁,进而减少额外加工的成本。

增加牛乳营养价值的研究

饱和脂肪酸一般被认为是“不健康”的脂肪酸,而多元不饱和脂肪酸则是生长发育不可或缺之原料。不饱和脂肪酸又分为 omega-6 及 omega-3 两大族群,专家一般建议两者的摄取比例达到 2:1 (比值为 2) 最适合人体所需。若摄取比值过高,可能会衍生癌症、心血管疾病、及各种精神疾病等问题 [注 1]。一般牛乳的饱和脂肪酸含量较高,而且不饱和脂肪酸的 omega-6/omega-3 比值在 5 以上,远高于建议比值的 2 [注 2]。故为了增加牛乳中 omega-3 不饱和脂肪酸的比例,研究人员借由选择适当的牧草已成功将omega-6/omega-3 比值从 5.77 降低到 2.28 [注 2];不过此法费时且所费不赀,实不足以应付全球广大人口的需求。因此有研究团队选择以基因改造的方法,企图改写牛只产乳的基因蓝图。内蒙古大学李广鹏教授的研究团队率先将可产生 omega-3 的去饱和酵素 (可使饱和脂肪酸转换为 omega-3 不饱和脂肪酸) 的 mfat-1 基因送入移植体细胞 (donor cell);接着挑出成功转殖者,使其与去细胞核之卵子细胞融合,再经活化手续形成胚胎细胞后即置于培养基培养。到第七天,胚胎就能以非手术方式放进代理孕母牛只使其怀孕,而经过完整孕期后,研究团队最后成功得到两只小牛,其中一只转染成功带有 mfat-1 基因,而另一只则转染失败。待转染成功的牛只长大后,其身体组织与乳汁分析显示 omega-6/omega-3 比值只有一般牛只的 25%,显示转殖外来基因确实可以增加组织及乳汁中 omega-3 不饱和脂肪酸的含量,增加其营养价值。

45955812_xxl

延伸阅读:基因突变开启人类的牛奶人生?!

避免过敏反应与乳糖不耐症的研究

在已开发国家,约 2-3% 一岁以下婴儿会对牛乳产生过敏反应 [注 3]。而牛乳所含的 β-lactoglobulin (BLG) 由于不存在于人类乳汁之中,因此被认为是最主要的过敏原 [注 4]。为了降低牛乳中的 BLG,过去曾尝试用酵素将其水解;但水解后的胜肽片段会让牛乳变苦 [注 5] ,而且酵素价格颇贵,反倒使市场的接受度更低。后来,Yu 等人同样利用转核复制技术成功得到一匹剔除 (knockout) BLG 基因之小牛 [注 6],而 Jabed 等人则将微小 RNA (miRNA) 组合转染进乳牛纤维母细胞后,以转核复制技术得到一只基因转殖小牛,其乳汁不含 BLG 且酪蛋白的量也显著提升 [注 7]。至于会造成乳糖不耐症之主因―乳糖,内蒙古大学周欢敏教授的团队在 2012 年时也宣布成功以基因转殖技术,培育出拥有乳糖分解酵素基因的小牛。

基改产品的安全性考量

目前欧美各国对牛乳的基因改造管理甚严,因此基改牛乳的研究多集中在法规相对较开放的中国,并以畜牧重镇的内蒙古为中心。而随着 CRISPR 等基因修饰技术愈来愈发达,基因改造牛乳已经不是技术层面的问题,而是医学、市场、和道德的问题。目前尚不知道 BLG 基因的剃除,或去饱和酵素、乳糖分解酵素基因的加入,到底对牛乳成分会有什么意料之外的影响;尤其当食用对象可能是发育中的幼儿时,各种检验标准势必就需要再提高。另外,基因改造牛只是否可能出现发育不良或产乳寿命缩短等问题而造成基因改造牛乳价格居高不下,也是值得探讨的问题。基因改造可能对环境造成的污染亦须注意。因此当基因改造牛乳未来开始叩关各国市场时,期望主管机关可做到确实把关和审核的义务,让人民喝得安心!

延伸阅读:表观遗传疾病有药可救吗?

©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因线上版权所有 未经授权不得转载。合作请联系:service@geneonlineasia.com

参考文献:
1. Riediger ND et al. J Am Diet Assoc 2009; 109:668-79.
2. Benbrook CM et al. PLoS One 2013; 8:e82429.
3. Høst A. Ann Allergy Asthma Immunol 2002; 89:33-7.
4. Wal JM. Allergy 1998; 53:1013-22.
5. Saha BC & Hayashi K. Biotechnol Adv 2001;19:355-70.
6. Yu S et al. Cell Res 2011; 21:1638-40.
7. Jabed A et al. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109:16811-6.

一指订阅
接轨全球生技医疗

周周接收编辑精选文章
为你掌握全球生医趋势

订阅电子报,接轨全球生技医疗