دانشمندان داربست کشت سلولی مبتنی بر گیاه را برای گوشت ارزان‌تر و پایدارتر تولید می‌کنند

دانشمندان داربست کشت سلولی مبتنی بر گیاه را برای گوشت ارزان‌تر و پایدارتر تولید می‌کنند

تمبر زمان: 1 مه 2023، 3:53 صبح
گره منبع: 2621356
01 مه 2023 (اخبار نانوورکیک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) با موفقیت از پروتئین‌های گیاهی رایج برای پرینت سه بعدی داربست کشت سلولی خوراکی استفاده کرده است که به این ترتیب امکان می‌دهد گوشت‌های تولید شده در آزمایشگاه مقرون به صرفه‌تر و پایدارتر روی میز سرو شود. همانطور که مصرف کنندگان بیشتر از پیامدهای زیست محیطی و اخلاقی مواد غذایی خود آگاه می شوند، گوشت آزمایشگاهی که به عنوان گوشت کشت شده یا گوشت مبتنی بر سلول نیز شناخته می شود، در حال تبدیل شدن به یک منبع محبوب پروتئین رژیمی است. گوشت پرورشی با گرفتن سلول‌های ماهیچه‌ای اسکلتی از حیوانات و رشد آن‌ها بر روی ساختارهای سه‌بعدی به نام داربست تولید می‌شود که با تکثیر سلول‌ها و تبدیل شدن به بافت‌ها، پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند. با این حال، داربست های کشت سلولی معمولاً از مواد مصنوعی یا حیوانی ساخته می شوند که بسیار گران هستند یا غیرقابل خوردن هستند. در جستجوی جایگزینی، تیم به رهبری پروفسور هوانگ دجیان، معاون رئیس بخش علوم و فناوری غذایی NUS، به پروتئین‌های گیاهی روی آوردند که به عنوان زیست تخریب‌پذیر و زیست سازگار با سلول‌های حیوانی شناخته می‌شوند. مهمتر از همه، پروتئین های گیاهی نیز نیازهای رایج برای مصرف غذا را برآورده می کنند و داربست حاصل را برای کشت گوشت مناسب می کنند. پروفسور هوانگ گفت: «با استفاده از پرولامین‌های غلات به‌عنوان مواد زیستی برای فناوری پرینت سه بعدی با دقت بالا، روش جدیدی را برای ساخت داربست‌های خوراکی و ساختاری برای تولید برش‌های گوشت ماهیچه‌ای پرورش‌یافته با کیفیت فیبری باز می‌کنیم.» کار این تیم، در راستای تلاش NUS برای تولید تحقیقات پایداری پیشرفته، در مجله منتشر شد. مواد پیشرفته (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). گوشت خوک پرورش داده شده در آزمایشگاه گوشت خوک کشت شده با استفاده از داربست های کشت سلولی خوراکی. (تصویر: دانشگاه ملی سنگاپور)

ساخت داربست خوراکی

پرولامین‌ها خانواده‌ای از پروتئین‌های ذخیره‌سازی گیاهی هستند که به دلیل مشخصات اسید آمینه خاص خود، ارزش غذایی پایینی دارند. در واقع پرولامین ها به عنوان زباله در صنایع نشاسته و روغن نباتی تولید می شوند. با این وجود، پروفسور هوانگ و تیمش از این ویژگی‌های پرولامین استفاده کردند تا منبعی مقرون‌به‌صرفه و پایدار برای فرهنگ گوشت به دست آورند. به طور خاص، محققان از مخلوط پرولامین های مشتق شده از آرد ذرت، جو و چاودار استفاده کردند که به ترتیب به نام های زین، هوردین و سکولین نیز شناخته می شوند. سپس این مخلوط ها به عنوان جوهر برای چاپ الکتروهیدرودینامیک عمل کردند، یک فناوری پرینت سه بعدی با دقت بالا که معمولاً در کاربردهای زیست پزشکی استفاده می شود. برای ارزیابی اینکه آیا ساختارهای پرولامین برای کشت گوشت مناسب هستند یا خیر، آنها را در محیط کشت سلولی غوطه ور کردند و هفت روز بعد برای بررسی هرگونه تغییر ساختاری بازرسی شدند. در زیر یک میکروسکوپ الکترونی روبشی، داربست ها ساختار خود را حفظ کردند و فرو ریختند، اگرچه سوراخ های متعددی روی سطوح آنها ایجاد شد. با این حال، به گفته محققان، این منافذ به احتمال زیاد نتیجه آنزیم‌هایی هستند که توسط سلول‌های کشت‌شده ترشح می‌شوند تا شواهدی از ضعف‌های ساختاری. برای اینکه داربست ها در پرورش گوشت کاربرد داشته باشند، باید با سلول های ماهیچه ای حیوانات کشاورزی سازگاری زیستی داشته باشند، به این معنی که آنها باید بتوانند این سلول ها را در خود جای دهند و از رشد و نمو آنها حمایت کنند. برای آزمایش این موضوع، پروفسور هوانگ و تیم تیم، ساختارهای پرولامین را با سلول‌های بنیادی عضله اسکلتی خوک کاشتند و تکثیر سلولی را در روزهای بعد اندازه‌گیری کردند. آنها دریافتند که سلول ها به طور گسترده روی داربست ها تقسیم می شوند و 11 روز پس از تلقیح به حداکثر تعداد می رسند. سلول های بنیادی در هر دو داربست زین/هوردین و زین/سکالین به خوبی رشد کردند. نکته قابل توجه این است که وقتی با داربست پلی کاپرولاکتون استاندارد، ابزاری رایج در مهندسی بافت مقایسه می‌شود، سلول‌های خوک کاشته‌شده بر روی ساختارهای پرولامین بسیار سریع‌تر تکثیر می‌شوند و نشان می‌دهد که داربست مبتنی بر پروتئین گیاهی برای تولید گوشت کشت‌شده نسبت به پلیمرهای مصنوعی استاندارد امکان‌پذیرتر است. داربست های ساخته شده از پروتئین های گیاهی خوراکی هستند و دارای توالی های پپتیدی متنوع و متغیری هستند که می توانند اتصال سلولی را تسهیل کنند، تمایز را القا کنند و رشد گوشت را تسریع کنند. در مقابل، داربست‌های مصنوعی مانند مهره‌های پلاستیکی که برای گوشت‌های پرورشی استفاده می‌شوند، هیچ گروه عملکردی ندارند که اتصال و تکثیر سلول‌های حیوانی را دشوار می‌کند. علاوه بر این، داربست های مصنوعی خوراکی نیستند و مراحل بیشتری برای جدا کردن داربست ها از فرهنگ گوشت لازم است. به عنوان اثبات مفهوم، تیم تحقیقاتی سعی کردند با کشت سلول های بنیادی پوست خوک بر روی داربست زین/سکالین، یک تکه گوشت واقعی تولید کنند و سپس به آنها اجازه تمایز یا بالغ شدن به عضله را دادند. از عصاره چغندر برای شبیه سازی رنگ قرمز گوشت استفاده شد. آزمایش آنها موفقیت آمیز بود. در عرض 12 روز، تیم تحقیقاتی توانست گوشتی را که از نظر بافت و ظاهر کلی شبیه به گوشت حیوانات واقعی بود، پرورش دهند. پروفسور هوانگ می‌گوید: «از آنجایی که داربست خوراکی بود، برای استخراج آن از محصول نهایی به هیچ روش خاصی یا اضافی نیاز نیست.

تحولات بعدی

پروفسور هوانگ و تیمش فعالانه روی پالایش فناوری مبتنی بر پروتئین گیاهی کار می کنند. به عنوان مثال، مطالعات بیشتری برای تعیین بهتر اینکه چگونه ساختار و ترکیب خاص ساختارهای پرولامین ممکن است بر رشد سلول‌های بنیادی حیوانی و نحوه تشکیل بافت عضلانی تأثیر بگذارد، مورد نیاز است. پروفسور هوانگ می‌گوید: «به‌علاوه، ما باید اطمینان حاصل کنیم که محصولات گوشتی به‌دست‌آمده برای بازار آماده هستند، با پروفایل‌های ایمنی که نیازهای نظارتی دقیق و ترکیبات غذایی را برآورده می‌کند که نیازهای غذایی توصیه‌شده را برآورده می‌کند.» «البته، آنها نیز باید اشتها آور باشند. طعم، عطر و بافت برای رقابت با محصولات گوشتی سنتی باید به دقت کالیبره شوند.

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک