Äidinmaidon oligosakkaridien tuottaminen eri teknologioiden avulla
Varrela, Oona (2025-04-30)
Äidinmaidon oligosakkaridien tuottaminen eri teknologioiden avulla
(30.04.2025)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
suljettu
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025050235100
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025050235100
Tiivistelmä
Äidinmaidon oligosakkaridit (engl. Human milk oligosaccharides, HMO) ovat tärkeitä
äidinmaidon rakenneosia ja merkittäviä vauvan suolistomikrobiston kehitykselle erityisesti Bifidobacterium-suvun bakteereille. HMO:t ovat prebiootteja ja ne toimivat immuunijärjestelmän tukena, edistävät aivojen kehitystä sekä vaikuttavat allergioiden syntymiseen.
HMO:t luokitellaan fukosyloituneihin, ei-fukosyloituneihin neutraaleihin ja sialyloituihin oligosakkarideihin. Ihmisen äidinmaidossa on eniten fukosyloituneita HMO:ita, mutta erot HMO:iden konsentraatiossa voivat olla merkittäviä yksilöiden välillä geeniperimästä johtuen. Isot geneettiset tekijät ovat FUT2- ja FUT3-geenien aktiivisuus, sillä niiden koodaamat entsyymit vaikuttavat fukosyloituneiden HMO:iden tuotantoon. HMO:ita sisältävien äidinmaidon korvikkeiden käyttäminen voi olla siis hyödyllistä myös henkilöille, joilla nämä geenit eivät ole aktiivisia.
Kasvava ymmärrys HMO:iden merkityksestä on saanut aikaan niiden synteettisen tuotannon ja lisäämisen äidinmaidon korvikkeisiin. 2’-fukosyylilaktoosi (engl. 2′-fucosyllactose, 2’-FL) ja lakto-N-neotetraoosi (engl. Lacto-N-neotetraose, LNnT) ovat hyväksytty turvallisiksi käyttää sekä Euroopassa että Yhdysvalloissa ja näitä kahta HMO:ta on osassa korvikkeista. HMO:iden tuottamisessa hyödynnetään usein glykosylaatiota.
Tutkielmassa tarkastellaan HMO:iden tuottamista solutehtaiden sekä entsymaattisen,
kemiallisen ja kemoentsymaattisen synteesin näkökulmista. Solutehtaiden käyttäminen on suosittu menetelmä HMO:iden tuottamiseen ja esimerkiksi geenimuokatun E. colin avulla voidaan tehokkaasti valmistaa yksinkertaisia HMO:ita kuten LNnT:ta ja 2’-FL:ää. Entsymaattinen synteesi on solutehtaiden ohella suosittu menetelmä, jossa hyödynnetään glykosyylitransferaaseja ja glykosidihydrolaaseja. Kemiallinen synteesi on osoittautunut monimutkaiseksi menetelmäksi, jonka takia sen rinnalle on kehitetty kemoentsymaattinen menetelmä, jossa yhdistetään entsyymien tuoma tarkkuus ja kemialliset reaktiot.
Jatkuvaa tutkimusta vaaditaan, jotta yhä useampi HMO pääsisi kaupalliseen käyttöön ja korvikkeisiin lisättäväksi. Menetelmien kehittäminen vaatii HMO:iden rakenteellista mallintamista, HMO-kirjastojen luomista ja uusien entsyymien löytämistä. Kustannustehokkaita menetelmiä tulee kehittää myös monimutkaisempien HMO-rakenteiden syntetisointiin.
äidinmaidon rakenneosia ja merkittäviä vauvan suolistomikrobiston kehitykselle erityisesti Bifidobacterium-suvun bakteereille. HMO:t ovat prebiootteja ja ne toimivat immuunijärjestelmän tukena, edistävät aivojen kehitystä sekä vaikuttavat allergioiden syntymiseen.
HMO:t luokitellaan fukosyloituneihin, ei-fukosyloituneihin neutraaleihin ja sialyloituihin oligosakkarideihin. Ihmisen äidinmaidossa on eniten fukosyloituneita HMO:ita, mutta erot HMO:iden konsentraatiossa voivat olla merkittäviä yksilöiden välillä geeniperimästä johtuen. Isot geneettiset tekijät ovat FUT2- ja FUT3-geenien aktiivisuus, sillä niiden koodaamat entsyymit vaikuttavat fukosyloituneiden HMO:iden tuotantoon. HMO:ita sisältävien äidinmaidon korvikkeiden käyttäminen voi olla siis hyödyllistä myös henkilöille, joilla nämä geenit eivät ole aktiivisia.
Kasvava ymmärrys HMO:iden merkityksestä on saanut aikaan niiden synteettisen tuotannon ja lisäämisen äidinmaidon korvikkeisiin. 2’-fukosyylilaktoosi (engl. 2′-fucosyllactose, 2’-FL) ja lakto-N-neotetraoosi (engl. Lacto-N-neotetraose, LNnT) ovat hyväksytty turvallisiksi käyttää sekä Euroopassa että Yhdysvalloissa ja näitä kahta HMO:ta on osassa korvikkeista. HMO:iden tuottamisessa hyödynnetään usein glykosylaatiota.
Tutkielmassa tarkastellaan HMO:iden tuottamista solutehtaiden sekä entsymaattisen,
kemiallisen ja kemoentsymaattisen synteesin näkökulmista. Solutehtaiden käyttäminen on suosittu menetelmä HMO:iden tuottamiseen ja esimerkiksi geenimuokatun E. colin avulla voidaan tehokkaasti valmistaa yksinkertaisia HMO:ita kuten LNnT:ta ja 2’-FL:ää. Entsymaattinen synteesi on solutehtaiden ohella suosittu menetelmä, jossa hyödynnetään glykosyylitransferaaseja ja glykosidihydrolaaseja. Kemiallinen synteesi on osoittautunut monimutkaiseksi menetelmäksi, jonka takia sen rinnalle on kehitetty kemoentsymaattinen menetelmä, jossa yhdistetään entsyymien tuoma tarkkuus ja kemialliset reaktiot.
Jatkuvaa tutkimusta vaaditaan, jotta yhä useampi HMO pääsisi kaupalliseen käyttöön ja korvikkeisiin lisättäväksi. Menetelmien kehittäminen vaatii HMO:iden rakenteellista mallintamista, HMO-kirjastojen luomista ja uusien entsyymien löytämistä. Kustannustehokkaita menetelmiä tulee kehittää myös monimutkaisempien HMO-rakenteiden syntetisointiin.