Ema annab rinnapiimaga imikule edasi kõik elu alguseks vajaliku. See on rikkalik segu, milles sisalduvad lisaks kasulikele mikroorganismidele ehk probiootikumidel, ka prebiootikumid ehk suhkrud, mida need head kõhubakterid süüa armastavad. Inimene neid suhkruid ei seedi, bakterid aga küll, kirjutab Tallinna Tehnikaülikooli keemia ja biotehnoloogia instituudi doktorant-nooremteadur Annette Miller.

Valikuliselt just kasulike bakterite toitmine aitab neil mikroorganismidel beebi kõhus hästi koduneda ja paljuneda. Tugev ja rohke bakterikooslus ei lase omakorda last ohustavatel viirustel ja muudel haigustekitajatel imiku sooles liiga kergesti kanda kinnitada. Heade bakterite toidulauale sobivaid seedimatuid suhkruid on inimese rinnapiimas üle paarisaja. Seda on kordades rohkem kui lehma- või teiste imetajate piimas.

Inimese rinnapiima suhkrute mitmekesisus ei kajastu aga praegu müügil olevates piimasegudes, millest enamik on valmistatud lehmapiima baasil. Lihtne lahendus olemasolevate piimasegude rikastamiseks oleks neile juurde lisada tööstuslikult valmistatud suhkruid. Nii, nagu lisatakse praegu kaltsiumi piimale, B-vitamiine jahule või probiootikume jogurtile. Niisama lihtne see aga ei ole, sest praegused prebiootikumide valmistamisviisid on kulukad ja keerulised.

Prebiootikume on raske valmistada, sest need pole üksikud suhkrud, vaid suhkruahelad. Pikki ahelaid saame luua, kui seome lülid omavahel järjest kokku. Õige keti saamiseks on seejuures tähtis nii lülide järjestus kui ka seondumiskoht.

Ühel suhkrulülil pole järgmisega seondumiseks ainult üks asend, vaid neli kuni viis, millest ainult üks on õige. Kontrollimatus protsessis seonduvad lülid kaootiliselt, moodustades suvalise segu erinevate pikkuste ja erinevalt hargnenud ahelatest. Sellist pundart on raske kui mitte võimatu eraldada. Ühtlasi tekitab see protsess palju kõrvalist suhkruprügi. Kuidas siis eri seondumiskohtadel aga vahet teha ja õige ahel saada?

Reaktsiooni saab juhtida katalüsaatori abil. Kui katalüsaatorid on enamasti tuntud kui reaktsiooni kiirendajad, siis selle kõrval on neil keemias ka eristaja roll. Katalüsaator aitab paljude võimaluste seas eelistada õiget tulemust ehk eesmärgiks olevat ainet. Tallinna Tehnikaülikooli keemialaborites disainitakse selliseid eristavaid katalüsaatoreid.

Katalüsaatorit lisatakse väikeses koguses reageerivate suhkrutega reaktsiooninõusse. Seal seondub katalüsaator suhkrulülidega ja aktiveerib nendes õiged ühendumiskohad. Teisisõnu tekitab katalüsaator eri asendite vahel keemilise erinevuse. Üks sidumiskoht muutub energeetiliselt soodsamaks kui teised. Nagu me ise, ei salli ka loodus priiskamist ja otsustab selle koha kasuks.

Kaks lüli, mis enne oleks omavahel juhuslikult seostunud, teevad seda nüüd katalüsaatori mõjutusel õiges kohas. Seda iga järjestikuse lüli ahelasse sidumisel, kuni ahel on valmis. Selliselt saadud suhkruketid vastavad looduslikult rinnapiimas esinevatele suhkrutele ja on seega just nõnda kokkuseotud nagu meil ja imikutel vaja.

Katalüsaator pruugib olla võti reaktsiooni täpsuse parandamiseks, kuid nagu iga võti, ei ava see õnneks või kahjuks kõiki lukke. Minu töö on leida õiged suhkrute ja katalüsaatorite paarid, mis avaldaksid üksteisele kirjeldatud eristavat mõju. Selleks kavatsen ma kolleegidega koostöös katsetada läbi töörühma katalüsaatoriraamatukogu. 

Lisaks juba valmistatud katalüsaatorite katsetamisele, on paljulubav ka idee võtta eeskuju loodusest, tuues keemilisse sünteesi sisse loomulikult esinevaid katalüsaatoristruktuure. On ju inimese rinnanäärmetes juba olemas, küll vähe uuritud, aga töötav bioloogiline suhkrusüntees. 

Leides õiged paarid, saaksime luua soovitud ahelaid keemiliselt ja suurtes kogustes. Taoliste suhkrute kasutamisel võiksid tuleviku piimasegud olla päris rinnapiimale aina lähedasemad. See omakorda võiks tähendada, et meie lapsed oleks tervemad nii imikueas kui ka ülejäänud elus.

Annette Miller on orgaanilise sünteesi doktorant. Annette sõnul toob tema eriala, keemia, inimestes esile kahetisi tundeid – kel hakkab kõhe kooliajale mõeldes, kel löövad silmad särama põnevate paukude-särinate peale mõeldes. Annette igapäevatöö laboris on nende kahe vahepeal. Enese proovilepanek suure tundmatusega silmitsi seistes on pidev ja pinev aga särin on sees, sest terendab ka võimalus ning eesmärk panustada inimkonna teadmiste laienemisse. Selline ongi Annette jaoks teadlaseks olemise võlu.

Artikkel ilmus Eesti Teaduste Akadeemia korraldatava konkursi "Teadus 3 minutiga" raames, mille pidulik finaal toimub 3. veebruaril.