Группа иммунологов из университета Ланда (Швеция), работающая под руководством Катарины Сванборг (Catharina Svanborg), уже давно начала изучать механизмы, с помощью которых грудное молоко защищает младенцев от инфекционных болезней. Недавно для повышения воспроизводимости результатов опыта ученые решили заменить всегда неидентичные нормальные клетки клетками опухолевого клона рака легкого. То, что произошло, резко изменило направление исследований группы – молоко убило опухолевые клетки.
В настоящее время на основе различных компонентов грудного молока уже разрабатываются средства для борьбы с вирусами и бактериями, для улучшения пищеварения, а также для лечения широкого спектра заболеваний, начиная от артрита и заканчивая септическим шоком.
Некоторые из полезных компонентов содержатся и в молоке животных, некоторые – исключительно в человеческом грудном молоке, а их «нечеловеческие» аналоги гораздо менее полезны для человека. Это приводит к определенным трудностям с получением сырья, которые ученые пытаются преодолеть с помощью генетически модифицированных бактерий, растений, коз и коров.
Молоко и бактерии
Способность грудного молока защищать младенцев от бактерий очевидна. По данным статистики, находящиеся на грудном вскармливании дети в два раза реже страдают диареей, чем дети, вскармливаемые сухими смесями.
Частично объяснение этому феномену в 50-х годах нашел шведский иммунолог Ларс Хансон (Lars Hanson) из Гетеборского университета. Он обнаружил, что в грудном молоке содержатся синтезируемые организмом матери антитела, защищающие младенца от болезнетворных агентов, с которыми организму матери довелось столкнуться в течение жизни.
Однако наличие антител в грудном молоке не объясняет все сделанные учеными наблюдения. Например, микрофлора вскормленных грудью младенцев существенно отличается от микрофлоры детей, находящихся на искусственном вскармливании. В желудочно-кишечном тракте первых содержится больше полезных микроорганизмов, способствующих перевариванию пищи, таких как ацидофильные бактерии и бифидобактерии, и в то же время меньше представителей Escherichia coli и других небезопасных для здоровья штаммов.
Анализ грудного молока показал, что его третьим по уровню содержания компонентом, составляющим около 1% от объема, является смесь неусваиваемых организмом углеводов – олигосахаридов, многие из которых можно встретить исключительно в грудном молоке.
Изначально считалось, что олигосахариды являются побочным продуктом синтеза грудного молока, однако это выглядело бы напрасной тратой драгоценных сил материнского организма.
Эту загадку решили ученые Массачусетской больницы под руководством Дэвида Ньюбурга (David Newburg), создавшие генетически модифицированных мышей, в молоке которых также содержалось большое количество олигосахаридов. Добавление в рацион вскармливаемых таким молоком мышат бактерий, вызывающих диарею, не привело к развитию заболевания.
В отличие от присутствующих в грудном молоке антител, олигосахариды способны защитить младенцев даже от патогенов, против которых у их матерей нет иммунитета. Попадающие в пищеварительный тракт патогены обычно связываются с углеводами слизистой оболочки. Вот тут-то на помощь и приходят олигосахариды, определенные фрагменты молекул которых идентичны углеводам клеток слизистой. Связавшись с неусваиваемыми олигосахаридами, бактерии благополучно перемещаются по кишечнику и выводятся наружу.
Удивительно, но полезные для пищеварения бактерии в присутствии олигосахаридов процветают. Диетолог из Калифорнийского университета Брюс Герман (Bruce German) считает, что этот феномен является результатом совместной эволюции человека и населяющей его кишечник микрофлоры. Подтверждением этого является то, некоторые из населяющих пищеварительный тракт человека бактерий уникальны и не встречаются больше нигде.
Ученые считают, что употребление олигосахаридов полезно не только для искусственно вскармливаемых детей, но и для пожилых людей с ослабленным иммунитетом. Олигосахариды полезно также употреблять людям, прошедшим курс антибиотиков – с целью восстановления баланса микрофлоры кишечника. Путешественники и военные могут принимать олигосахариды в качестве профилактической меры при угрозе встречи с неизвестными патогенами.
Важен тот факт, что бактерии не могут приобрести устойчивость к олигосахаридам, так как в этом случае они потеряют способность связываться со слизистой оболочкой кишечника и инфицировать организм.
Биоинженерное молоко
Просто научить бактерии синтезировать олигосахариды – это только первый шаг на пути к цели, поставленной перед собой группой Дэвида Ньюбурга. Для того, чтобы защитить себя от болезнетворных микроорганизмов, людям придется регулярно поедать достаточно большое количество олигосахаридов. Поэтому для запуска промышленного производства содержащих достаточные количества олигосахаридов добавок бактерии необходимо заставить синтезировать много олигосахаридов при малых финансовых затратах.
На рисунке: вызывающие пневмонию бактерии атакуют клетку слизистой горла (вверху) прикрепляясь к углеводным цепочкам ее поверхности. В растворе олигосахаридов пневмококки связываются с растворенными молекулами и оставляют в покое клетку слизистой (внизу).С другой стороны, более крупные трансгенные животные уже используются для экономичного синтеза больших количеств других составляющих грудного молока: лизоцима (козы, 1998 г.) и лактоферрина (коровы, 2002 г.).
Белок грудного молока лактоферрин обладает массой полезных свойств. В организме младенцев он, в зависимости от ситуации, либо подавляет воспаление, либо стимулирует иммунитет. Даже после расщепления белка в пищеварительном тракте его компоненты, выводящиеся с мочой, борются с возбудителями инфекций мочеполового тракта. Благодаря способности подавлять гиперактивность иммунной системы лактоферрин можно использовать для лечения артрита, рассеянного склероза и септического шока.
Лизоцим, напротив, имеет лишь одно полезное качество – он расщепляет бактериальную стенку. Причем он избирательно уничтожает только болезнетворные микроорганизмы, оставляя полезные бактерии в неприкосновенности.
Молоко против рака
Катарине Сванборг и ее коллегам, впервые продемонстрировавшим противоопухолевую активность грудного молока, удалось идентифицировать и изолировать компонент-киллер. Им оказался белок альфа-лактальбумин. Однако этот белок опасен только при условии повышенной кислотности среды, способствующей принятию его молекулой активной формы. Эту активную форму ученые окрестили HAMLET – аббревиатура от «human alpha-lactalbumin made lethal to tumors» (человеческий альфа-лактальбумин в уничтожающий опухоли модификации).
В экспериментах на культурах клеток HAMLET продемонстрировал способность уничтожать опухоли 40 типов. Через семь недель после введения непосредственно в имплантированные в мозг крыс человеческие опухоли активной и неактивной форм лактальбумина новообразования у животных второй группы были в среднем в семь раз больше, чем у крыс, получившей инъекцию HAMLET.
В клинических испытаниях HAMLET показал себя эффективным средством для борьбы с бородавками. Кроме того, Сванборг утверждает, что результаты заканчивающихся в ближайшее время испытаний метода лечения рака мочевого пузыря с помощью HAMLET очень обнадеживают. При этом, кроме выраженного терапевтического эффекта, введение препарата не вызывало у пациентов никаких побочных эффектов, и фармацевтические компании уже активно работают над созданием препарата активированного альфа-лактальбумина для клинического использования.
Таким образом, все указывает на то, что молоко является не только идеальным источником питательных веществ, но и превосходным лекарством от множества болезней. Причем можно с уверенностью утверждать, что его потенциал раскрыт далеко не полностью. Возможно, в скором времени все мы сможет воспользоваться целительными свойствами этого замечательного продукта.
Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» по материалам