Исследовательская группа из Национального университета Сингапура успешно использовала обычные растительные белки для 3D-печати съедобных каркасов для клеточных культур, что позволило подавать на стол более доступное и экологичное мясо, выращенное в лаборатории.
По мере того, как потребители все больше осознают экологические и этические последствия своей пищи, выращенное в лаборатории мясо, также известное как культивированное мясо или мясо на клеточной основе, становится все более популярным источником диетического белка. Культивированное мясо производится путем взятия клеток скелетных мышц животных и выращивания их на трехмерных конструкциях, называемых каркасами, которые обеспечивают структурную поддержку по мере того, как клетки размножаются и развиваются в ткани.
Однако каркасы для клеточных культур обычно изготавливаются из синтетических материалов или материалов животного происхождения, которые либо слишком дороги, либо несъедобны. В поисках альтернативы команда под руководством профессора Хуан Дэцзяня, заместителя заведующего кафедрой пищевых наук и технологий NUS, обратилась к растительным белкам, которые, как известно, биоразлагаемы и биосовместимы с клетками животных. Важно отметить, что растительные белки также удовлетворяют общие потребности в еде, что делает полученный каркас пригодным для выращивания мяса.
– Используя легкодоступные проламины злаков в качестве биоматериалов для высокоточной технологии 3D-печати, мы открываем новый метод изготовления съедобных и структурированных каркасов для производства ломтиков культивированного мышечного мяса с волокнистыми свойствами, – сказал профессор Хуанг.
Проламины представляют собой семейство растительных запасных белков, которые из-за своего специфического профиля аминокислот имеют низкую пищевую ценность. Фактически, проламины образуются в виде отходов в крахмальной и растительной промышленности. Тем не менее, профессор Хуанг и его команда использовали эти характеристики проламинов, чтобы создать доступный и устойчивый ресурс для выращивания мяса.
В частности, исследователи использовали смеси проламинов, полученных из кукурузной, ячменной и ржаной муки, также известных как зеины, гордеины и секалины соответственно. Эти смеси затем действовали как чернила для электрогидродинамической печати, высокоточной технологии 3D-печати, обычно используемой в биомедицинских приложениях.
Чтобы оценить, подходят ли проламиновые конструкции для выращивания мяса, их погружали в среду для культивирования клеток и через семь дней проверяли на предмет любых структурных изменений. Под сканирующим электронным микроскопом каркасы сохранили свою структуру и не разрушились, хотя на их поверхности образовались множественные отверстия. Однако, по мнению исследователей, эти поры, скорее всего, являются результатом ферментов, выделяемых культивируемыми клетками, а не свидетельством структурных недостатков.
Чтобы каркасы можно было использовать при выращивании мяса, они должны быть биосовместимы с мышечными клетками сельскохозяйственных животных, а это означает, что они должны иметь возможность размещать эти клетки и поддерживать их рост и развитие. Чтобы проверить это, профессор Хуанг и его команда засевали проламиновые конструкции стволовыми клетками скелетных мышц свиньи и измеряли пролиферацию клеток в течение следующих дней. Они обнаружили, что клетки активно делятся на каркасах, достигая максимального количества через 11 дней после инокуляции. Стволовые клетки сравнительно хорошо росли как в каркасах зеин/гордеин, так и в каркасах зеин/секалин.
Важно отметить, что по сравнению со стандартным каркасом из поликапролактона, распространенным инструментом тканевой инженерии, клетки свиньи, посеянные на проламиновые конструкции, размножались намного быстрее, демонстрируя, что каркас на основе растительного белка более подходит для производства культивируемого мяса, чем стандартные синтетические полимеры.
– Каркасы, изготовленные из растительных белков, съедобны и имеют разнообразные и изменчивые пептидные последовательности, которые могут способствовать прикреплению клеток, вызывать дифференцировку и ускорять рост мяса. Напротив, синтетические каркасы, такие как пластиковые шарики, используемые для выращивания мяса, не имеют функциональной группы, которая затрудняет прикрепление и размножение клеток животных. Кроме того, синтетические каркасы несъедобны, и для отделения каркасов от мясной культуры требуются дополнительные шаги, –
пояснил профессор Хуанг.
В качестве доказательства концепции исследовательская группа попыталась получить настоящий кусок мяса путем культивирования стволовых клеток кожи свиньи на каркасе из зеина/секалина, а затем позволила им дифференцироваться или созреть в мышцы. Экстракт свеклы использовали для имитации красноватого цвета мяса. Их эксперимент оказался успешным. В течение 12 дней исследовательская группа смогла вырастить мясо, которое по текстуре и внешнему виду было похоже на настоящее мясо животных.
– Поскольку каркас был съедобным, для его извлечения из конечного продукта не требовалось никаких специальных или дополнительных процедур. Эти результаты еще раз подтверждают потенциал предлагаемых каркасов на основе проламина в производстве культивируемого мяса, – делится профессор Хуанг.
Профессор Хуанг и его команда активно работают над совершенствованием технологии на основе растительного белка. Например, необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше определить, как конкретная структура и состав проламиновых конструкций могут влиять на рост стволовых клеток животных и на то, как они формируют мышечную ткань.
Источник: csn-tv.ru
