母乳成分復雜，有多種一直在不斷改變的成分，包括蛋白質、脂肪和糖類，這些成分可以保護嬰兒免受細菌的侵染。
過去，科學家一直致力于研究母乳中蛋白的抗菌能力。然而，范德堡大學的一個由化學家和醫生組成的跨學科組發現人母乳中的一些碳水化合物不僅有抗菌能力，而且能增強抗菌蛋白的抗菌效能。
“這是第一次在人乳中發現碳水化合物具有廣譜的抗菌能力。”這項研究的負責人副教授 Steven Townsend說。“這些化合物的最引人注目的性質之一，它們是無毒的，不像大多數抗生素一樣。”這項結果發表在《ACS Infectious Diseases》雜志上。
這項研究最基本的動力是因為現在細菌對抗生素產生抗性這個問題越來越嚴重了，據美國疾病預防與控制中心估計，每年有23000人因為這個問題死亡。
“我們開始嘗試使用不同的方法來對抗病原菌。為了這個目標，我們研究一中特殊的細菌——B族鏈球菌，一種造成全世界范圍內新生兒感染的主要病原菌。我們懷疑這種菌的主要宿主——孕婦是不是會產生一種分子抑制或者殺死它們。”Townsend說。
Townsend和他的同事把注意力轉向母乳中的具有抗菌能力的糖類而不是蛋白質，而之前認為這種研究更困難。
Townsend說：“在上個世紀，生化學家一直認為蛋白質是最重要的，而糖類不過是輔助。大部分人都相信他們的說辭，即使沒有足夠的數據支持這種說法。我們對于糖類的作用了解非常少，作為一名糖蛋白化學家，我想去了解這些糖類的作用。”
為了實現這個目的，研究者從獲得的母乳樣本中篩選低聚糖，并利用質譜技術對它們進行了鑒定。然后研究者將這些糖類加入到鏈球菌培養基中并在顯微鏡下進行觀察，發現一些低聚糖不僅可以直接殺死細菌，還可以分解細菌用來保護自身的生物膜。
在預實驗中，Townsend實驗室一共收集了5個樣，他們發現其中一個樣的糖類幾乎殺死了所有的鏈球菌；在另一個樣中，糖類的殺傷力稍弱一些，而在另外三個樣中，細菌的活動能力減弱。在接下來的研究中，他們額外測試了超過24個樣，其中兩個可以分解細菌的生物膜和殺死細菌，有四個可以分解生物膜但是不能殺死細菌，還有兩個能殺死細菌但不能分解它們的生物膜。
Townsend表示：“我們的結果顯示這些糖類對細菌有連續暴擊的能力。首先，它們可以讓細菌變得敏感，然后再殺死它們。生物學家稱這個為‘多重毀滅’，這項研究發現可以為制造新的抗菌藥提供思路。”
把從母乳中獲取的糖類和從人類唾液中分離得到的抗菌多肽與鏈球菌培養基混勻，研究者發現糖類不僅可以分解細菌的生物膜還可以提高其他抗菌物質的殺傷力。在接下來的實驗中，這個團隊還證明母乳中的糖類還具有廣譜殺菌能力，包括引起全世界范圍內住院感染的主要病原菌“ESKAPE”中的兩種。