当婴儿生活在母亲的子宫里，受到羊水的缓冲和外界的保护时，他们与细菌和病毒等微生物的接触非常少。出生后不久，新生儿的微生物群——微生物群落——就开始随着一系列细菌在他们的肠道中定居而发展。
许多因素，如分娩方式(剖宫产或阴道分娩)和抗生素的使用，都会影响细菌的数量。在此之后，母乳是将更多细菌引入婴儿体内的主要途径，因为母乳中含有多达700种不同的细菌。
作为一名化学家，在我的研究中，我一直在关注母乳中所含的复合糖。我和我的同事们对这些糖分子如何帮助塑造婴儿的微生物群并对整体健康做出贡献很感兴趣。最终，我们希望通过对母乳中单个分子的更多了解，能够开发出更好的婴儿配方奶粉，用于无法母乳喂养的情况。
你可能听说过母乳提供了婴儿所需的所有能量、维生素和营养。事实上，世界卫生组织建议，在可能的情况下，在婴儿出生后的前六个月完全母乳喂养。不幸的是，母乳喂养是一项挑战，有很多原因;事实上，只有大约四分之一的美国婴儿符合这一标准。
母乳有很多健康益处，不仅仅是让婴儿吃得好。与配方奶喂养的婴儿相比，纯母乳喂养的婴儿死亡率较低，原因包括常见的儿童疾病，如腹泻、肺炎、尿路感染、耳朵感染、坏死性小肠结肠炎和婴儿猝死综合征(SIDS)。母乳中的抗体意味着母乳喂养可以帮助婴儿在生病时更快康复。
研究人员知道，人类的牛奶含有两种简单的蛋白质，乳清和酪蛋白，它们很容易消化。它还含有复杂的蛋白质，包括乳铁蛋白，抑制铁依赖细菌的生长，分泌IgA，保护婴儿免受病毒和致病菌的侵害。它提供了一些必要的脂肪，是大脑发育，维生素吸收和神经系统发育所必需的。
还有一种被称为人乳寡糖或HMOs的复合糖，长期以来一直被科学界所忽视。作为一名训练有素的有机化学家，我的团队对HMOs感兴趣，正是因为对它们知之甚少。一些研究发现，这些糖是有益细菌的食物，但不是致病细菌的食物。似乎这个故事还有更多的内容。我们也知道我们能够在实验室合成任何我们认为重要的分子。
母乳中的这些复合糖似乎为有益细菌提供了生长优势。例如，母乳喂养的婴儿体内有两种细菌:拟杆菌和双歧杆菌。这两个物种都是共生体，这意味着它们每天都和我们生活在一起，但通常不会造成伤害。它们生活在人的肠道中，利用人乳寡糖作为能量来源生长，而病原体则没有。母乳喂养的婴儿更容易在较小程度上受到传染性物种的殖民，这意味着他们生病的几率更小。
母乳的许多保护特性都归因于其HMO成分。例如，研究表明，补充HMO可缩短轮状病毒感染的持续时间——轮状病毒是婴儿腹泻的主要原因之一。
然而，大多数配方奶粉所含的低聚糖成分可以忽略不计。此外，牛乳寡糖缺乏HMOs结构的复杂性和多样性。因此，配方奶喂养的婴儿无法获得与母乳喂养的婴儿类似的寡糖培养保护。
基于这些已知的人乳寡糖的作用，我的研究组对B组链球菌产生了兴趣。所有准妈妈在妊娠晚期进行B组链球菌筛查;虽然这种细菌对健康的成年人没有太大的威胁，但它可以在分娩过程中传染给婴儿，增加感染的风险。
我们注意到，即使母乳中含有B组链球菌，母乳喂养的儿童感染B组链球菌的风险并不会增加。为什么?HMOs是否可以提供对这种细菌的保护?
为了进行研究，我们的团队分离了捐赠的母乳中所含的复合糖。有了这些分子，我们开始测试HMOs是否对B组链球菌有抗菌作用。在最初的研究中，我们试图在存在和不存在HMOs的情况下培养B组链球菌。结果表明，HMOs确实能抑制B组链球菌的生长。
我们还观察到，不同的女性产生的HMOs具有不同程度的抗生素活性。这并不奇怪，因为母乳中有超过200种不同的HMOs。每个女人都会产生一组不同的糖，它们在哺乳期会发生变化。在后续研究中，我们发现HMOs对包括葡萄球菌在内的许多其他病原体具有抗菌特性。
展望未来，我们的目标是弄清楚这些糖是如何起作用的，以及为什么特定的女性生产的糖比其他女性的抗菌性更强。一旦研究人员进一步了解哪些HMOs是母乳中对婴儿健康最重要的成分，这些化合物就可以合成并添加到婴儿食品中。一种质量更好、更接近人类母乳的婴儿配方奶粉，可能有助于缩小母乳喂养婴儿和配方奶粉喂养婴儿之间的健康差距。
