Evaluation of a Novel Recombinant Human Protein Formula Compared to Donor Human Milk and Standard Formula in Neonatal Piglets

母乳は、乳児の成長と病気への抵抗力を助ける、栄養素と保護因子の複雑なブレンドを提供することから、理想的な食品として広く認識されています。生後6か月間は、それが主要な食事として推奨されます。しかし、すべての母親が母乳を与えることができるわけではなく、それができない場合、乳児用粉ミルクが不可欠な代替手段となります。今日のほとんどの粉ミルクは、牛乳または植物由来の成分から作られています。これらは成長のための基本的な構成要素を提供しますが、感染を防いだり消化を助けたりするタンパク質のような、母乳に見られる特定の生物学的機能が欠けていることがよくあります。幼児における食物アレルギーが増加するにつれ、栄養価が高いだけでなく、免疫系に優しく、母親の体が自然に生成するものに近い組成を持つ粉ミルクへのニーズが高まっています。

このギャップに対処するため、研究者たちは、現在の選択肢よりも人間の母乳の独特な特性をより密接に模倣するように設計された、新しいタイプの乳児用粉ミルクを開発しました。「H1」として知られるこの実験的な粉ミルクは、動物性タンパク質を、研究室で作成されたヒト由来のタンパク質に置き換えています。これらのタンパク質（アルブミン、ラクトフェリン、リゾチームを含む）は、ヒトの母乳に含まれるものと同一ですが、組換え技術を用いて、動物から抽出するのではなく細胞内で培養されたものです。その目的は、アレルギー反応を引き起こすことなく、母乳や標準的な粉ミルクと同様に赤ちゃんの発達をサポートできる、低アレルギー性の製品を作ることでした。この新しいアプローチが安全かつ効果的に機能するかどうかをテストするために、科学者たちは、人間の乳児の生理機能を密接に反映したモデルである、新生仔の子豚を利用しました。

この研究において、研究者たちは18頭の新生仔の子豚を管理された環境下で育て、すべての個体が同じ発達段階で生まれるように帝王切開によって出産させました。出生直後、精密な給餌とモニタリングを可能にするために、子豚にはチューブが装着されました。チームは子豚を3つのグループに分けました。1つのグループには、比較のためのゴールドスタンダード（標準）としてドナーのヒト母乳を与えました。2つ目のグループには、牛乳から作られた標準的な市販の乳児用粉ミルクを与えました。3つ目のグループには、新しい実験的な粉ミルクであるH1を与えました。10日間にわたり、子豚にこれらの食事を与え、研究者たちはその成長、血液化学、および内臓の健康状態を注意深く追跡しました。研究の終了時、組織の詳細な検査を行うため、子豚は人道的な方法で安楽死させられ、炎症の兆候、臓器の発達、および栄養の吸収率を調べました。

結果は、新しい粉ミルクが極めて良好に機能したことを示しました。H1の粉ミルクを与えられた子豚は、ヒト母乳や標準的な粉ミルクを与えられた子豚と同じ速度で成長し、期待通りに体重が増加しました。これは、新しい粉ミルクが健康な発達をサポートするために十分なエネルギーと栄養を提供していることを示しています。科学者が内臓を調べたところ、H1グループの肝臓と胃は、他のグループと比較して体格に対する相対的なサイズがわずかに小さいことがわかりました。これは健康状態の悪化を示すものではなく、むしろH1の粉ミルクが胃で処理しやすいか、あるいは消化のために肝臓が行うべき代謝作業が少ないことを示唆しています。感染に対する重要な障壁である小腸の粘膜は、3つのグループすべてにおいて健康的かつ正常であり、損傷や過度の炎症の兆候は見られませんでした。

身体的成長を超えて、研究では子豚の免疫系が異なる食品に対してどのように反応するかを調査しました。研究者たちは、炎症や免疫活動を示す血液および組織内のさまざまなマーカーを測定しました。その結果、グループ間で全体的な免疫反応に有意な差は見られず、新しい粉ミルクが有害なストレスやアレルギー反応を引き起こさないことが示唆されました。実際、標準的な牛乳ベースの粉ミルクを与えられた子豚は、過去のデータと比較して特定の白血球レベルがわずかに高く、新しいヒトベースの粉ミルクの方が免疫系に優しい可能性を示唆しています。また、H1を与えられた子豚は、タンパク質の構成要素である特定のアミノ酸の血中濃度が高く、体内で栄養を効率的に吸収し利用していることが示されました。

新しいタンパク質が意図通りに機能しているかを確認するため、研究者たちは研究室でそれらの性能をテストしました。彼らは、組換えヒトタンパク質が自然なヒトタンパク質と同じ生物学的タスクを実行できるかどうかを測定しました。ラボで作られたバージョンは、自然界のものよりもわずかに活性が低い場合もありましたが、依然として十分に機能していました。例えば、細菌の細胞壁を分解するのを助ける組換えリゾチームは、天然のヒトのリゾチームの約3分の2の活性を保持していました。鉄と結合して有害な細菌を飢えさせる組換えラクトフェリンは、強い結合能力を示し、一部の天然の牛由来タンパク質をも上回る性能を見せました。これらのテストにより、新しい粉ミルクに含まれるタンパク質は単に存在するだけでなく、活性があり、母乳に関連する保護的な恩恵を提供できることが確認されました。

本研究は、この新しいヒトタンパク質ベースの粉ミルクが、新生児の栄養における安全かつ効果的な代替手段であると結論付けています。それはヒト母乳や標準的な粉ミルクと同等に成長と臓器の発達をサポートし、低アレルギー性であるという利点を持つ可能性があります。これらの知見は、ラボで作成されたヒトと同一のタンパク質を使用することが、乳児栄養における有効な道筋であり、現在の子どもたちが求めるものと、現在の粉ミルクが提供できるものとの間のギャップを埋める可能性があることを示唆しています。これは子豚を用いた短期的な研究ではありますが、結果は、これらの高度な粉ミルクが長期的に人間の乳児にどのような利益をもたらすかについてのさらなる研究に向けた強力な基礎を提供するものです。