В летний день 2013 года Лейла Стрикленд она с восторгом наблюдала, как Марк Пост представляет первый выращенный в лаборатории гамбургер: тысячи пластин для культивирования тканей, заполненных бычьими стволовыми клетками, смешанными с эмбриональной телячьей сывороткой и другими питательными веществами, которые дифференцируются в мышечные клетки.
Это, без сомнения, интересно, но мысли Лейлы Стрикленд (Biomilq) уже были заняты другим потенциальным применением клеточной культуры: грудным молоком человека. Как и многие матери, Стрикленд надеялась кормить обоих своих детей грудью в течение первых шести месяцев после их рождения.
Медицинский истеблишмент считает грудное вскармливание золотым стандартом детского питания. Грудное молоко, по-видимому, снижает вероятность проблем с пищеварением, кожных высыпаний и (что наиболее важно) некротизирующего энтероколита, редкого, но потенциально смертельного кишечного заболевания у недоношенных детей.
Как родилась идея
Как и многим матерям, Лейле Стрикленд было трудно кормить грудью. Ее первый ребенок, родившийся тремя годами ранее, изо всех сил пытался захватить ее сосок. Теперь он испытывал аналогичные проблемы со своей маленькой дочерью. Так Лейла Стрикленд задумалась о том, как вырастить не искусственное мясо, а клетки, вырабатывающие грудное молоко. Беременной женщине могли сделать биопсию молочной железы во время беременности, и она могла вырастить клетки и вырабатывать молоко еще до рождения ребенка.
Несколько дней спустя она и ее муж собрали сбережения в размере 5.000 долларов и купили огромную биологический капюшон, микроскоп, инкубатор и центрифуга. В течение многих лет она боролась за сохранение проекта и была на грани сдачи. Но в мае 2020 г. БиомилкКомпания, которую он основал, привлекла 3,5 миллиона долларов от группы инвесторов во главе с Биллом Гейтсом.
Biomilq теперь конкурирует с конкурентами из Сингапура и Нью-Йорка, чтобы встряхнуть мир детского питания невиданным ранее образом.
Грудное молоко, почему оно так важно
Грудное вскармливание входило и выходило из моды с древних времен. Поручение грудного вскармливания кому-либо, кроме матери, восходит, по крайней мере, к Древней Греции. В 1851 году была изобретена первая современная бутылочка, что поставило грудное вскармливание на грань исчезновения. Вскоре после этого немецкий химик Юстус фон Либих изобрел первую коммерческую детскую смесь: коровье молоко, пшеницу, солодовую муку и щепотку бикарбоната калия. Вскоре его стали считать идеальной пищей для младенцев, и прощай, грудное молоко.
К 20 веку использование детских смесей резко возросло, чему способствовало море рекламы. В то же время все больше и больше женщин присоединяются к рабочей силе, что усложняет грудное вскармливание. Представление о том, что молочная смесь столь же безопасна и эффективна, если не более того, ускорило грудное вскармливание. В 70-е годы исторический минимум. Сегодня этот показатель снова стремительно растет, и врачи сходятся во мнении: грудное молоко обеспечивает лучшее питание для новорожденных. Однако многих кормят грудью только первые несколько месяцев, затем процент падает.
Поворотный момент Biomilq
Первый шаг, который предприняла Лейла Стрикленд для создания грудного молока в лаборатории, был далеко не гламурным. Она не могла позволить себе покупать линии клеток молочной железы человека, которые могут стоить сотни или даже тысячи долларов. Вот почему он решил начать с коровьих клеток. Он получил небольшой кусочек вымени от (уже забитой) коровы и начал над ним работать.
Грудное молоко образуется из двух типов клеток молочных протоков и альвеол: небольшие мешочки в молочной железе, где скапливается молоко. Клетки люминального эпителия поглощают питательные вещества из кровотока и превращают их в молоко. Рядом с ними, которые выстилают протоки и альвеолы, находятся гладкие мышечно-подобные миоэпителиальные клетки. Когда ребенок начинает сосать, он заставляет миоэпителиальные клетки сокращаться, выталкивая молоко из клеток просвета через протоки в рот ребенка.
В течение трех лет Стрикленд брала свой ноутбук в крошечное арендованное лабораторное помещение, чтобы проводить эксперименты с клетками коровьего вымени. В 2016 году у него закончились деньги, и ему пришлось приостановить бизнес. Но она никогда не отказывалась от этой идеи.
Однако три года спустя, в 2019 году, с рождением новых компаний по производству продуктов питания в лаборатории, Лейла Стрикленд была убеждена начать все заново и основала стартап: Биомилк. на этот раз тема была горячей и нашла финансирование. Качественного скачка сейчас не было, потому что эти небольшие деньги скоро закончатся.
Biomilq была на грани закрытия, когда группа инвесторов во главе с Breakthrough Energy Ventures, основанной Биллом Гейтсом для поддержки технологий, снижающих выбросы углекислого газа, изменила все. Весной 2020 года на счета стартапа поступило 3 с половиной миллиона долларов, и теперь предстоит принять вызов.
Стремление к грудному молоку, рожденное в лаборатории
Как уже упоминалось, Biomilq — не единственная компания, стремящаяся создать новый тип искусственного грудного молока. Используя аналогичный подход, Лаборатории Черепахового Дерева По словам соучредителя Макса Рая, в Сингапуре надеются в конечном итоге «заменить все молоко, которое сейчас есть на рынке». Компания надеется вывести свою продукцию на рынок в 2021 году.
Между тем Хелайна, базирующаяся в Нью-Йорке, будет имитировать грудное молоко путем ферментации. Лаура Кац, основатель, планирует использовать микробы для синтеза составляющих соединений молока (белков, углеводов и жиров) и рекомбинации их в питательную жидкость. Поскольку подобные процессы уже получили одобрение FDA США для таких продуктов, как Невозможные бургеры, изготовленная из ферментированного соевого белка, надеется столкнуться с меньшими нормативными препятствиями, чем ее конкуренты.
Что происходит сейчас?
Ни один из этих подвигов не будет легким, потому что о грудном молоке известно относительно мало. Большинство исследований эпителиальных клеток груди человека, как правило, сосредоточено на их роли в развитии рака груди, а не на производстве молока.
А само молоко - это богатый и потрясающий элемент, состоящий из тысяч химических веществ. Мы знаем питательную ценность белков, углеводов и жиров, которые они содержат. Мы знаем, что присутствуют некоторые конкретные биоактивные молекулы, такие как олигосахариды (сложные сахара, которые питают здоровые бактерии в кишечнике ребенка), IgA (основное антитело, присутствующее в грудном молоке) и другие вещества, общепризнанные как полезные. Но грудное молоко также содержит короткие цепочки РНК, присутствие которых было обнаружено только в 2010 году и роль которых в развитии ребенка до сих пор не изучена.
По этой причине Biomilq планирует использовать масс-спектрометрию — метод измерения массы различных молекул в образце — для изучения того, как белки, олигосахариды и жиры, содержащиеся в их продукте, ведут себя по сравнению с компонентами грудного молока, выделяемого из одной груди.
Но самая важная проблема заключается в другом: как стандартизировать вещество, уникальное для каждой матери.
Состав грудного молока меняется по мере роста ребенка. В первые несколько дней после родов у матери вырабатывается молозиво — густое желтое концентрированное молоко, богатое такими соединениями, как антитела IgA и лактоферрин — обильный белок, который повышает иммунитет ребенка. Вскоре молозиво заменяется «переходным молоком», более жидким, но с большим количеством жира и лактозы. Примерно через две недели грудное молоко считается «зрелым». Но даже тогда он может менять состав в течение одного кормления. Заднее молоко, или последнее молоко, оставшееся в груди, имеет более высокое содержание жира, чем молоко, произведенное ранее, поэтому женщинам часто советуют опорожнить одну грудь, прежде чем переходить к другой.
Компания Biomilq признает, что не может повторить ни эту сложность, ни все антитела и микробы в грудном молоке, но заявляет, что их продукт будет более персонализированным, чем у конкурентов.Они планируют работать с беременными женщинами, беря образцы их эпителиальных клеток молочной железы и выращивая их. им создавать индивидуальное молоко, которое можно будет использовать, когда родятся их дети. Далее они надеются создать более дешевый вариант-генерик с использованием донорских клеток. И то, и другое, настаивает Эггер, будет лучше, чем сухое молоко.
Грудное молоко в лаборатории: где мы сейчас?
Стрикленд и Эггер уже создали жидкость, содержащую как лактозу, так и казеин, основные белки и сахарные соединения, содержащиеся в грудном молоке. Сейчас они тестируют его, чтобы увидеть, могут ли они обнаружить другие компоненты, такие как олигосахариды и липиды. В настоящее время они пытаются выяснить, какая комбинация приближает их к составу натурального грудного молока. По их оценкам, чтобы найти достаточно хорошую пару, потребуется около двух лет.
