Tutkijat kehittävät kasvipohjaisia ​​soluviljelytelineitä halvempaa ja kestävämpää viljeltyä lihaa varten

Tutkijat kehittävät kasvipohjaisia ​​soluviljelytelineitä halvempaa ja kestävämpää viljeltyä lihaa varten

Aikaleima: 1. toukokuuta 2023 klo 3
Lähdesolmu: 2621356
01. toukokuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Singaporen kansallisen yliopiston (NUS) tutkimusryhmä on menestyksekkäästi käyttänyt yleisiä kasviproteiineja syötävän soluviljelytelineen 3D-tulostukseen, mikä mahdollistaa edullisemman ja kestävämmän laboratoriossa kasvatetun lihan tarjoilun pöytään. Kun kuluttajat ovat tietoisempia elintarvikkeidensa ympäristöllisistä ja eettisistä vaikutuksista, laboratoriossa kasvatetusta lihasta, joka tunnetaan myös viljellynä lihana tai solupohjaisena lihana, on tulossa yhä suositumpi ravinnon proteiinin lähde. Viljeltyä lihaa tuotetaan ottamalla eläimistä luurankolihassoluja ja kasvattamalla niitä kolmiulotteisilla rakenteilla, joita kutsutaan telineiksi, jotka tarjoavat rakenteellista tukea solujen lisääntyessä ja kehittyessä kudoksiksi. Soluviljelytelineet valmistetaan kuitenkin tyypillisesti synteettisistä tai eläinperäisistä materiaaleista, jotka ovat joko liian kalliita tai syömättömiä. Etsiessään vaihtoehtoa NUS:n elintarviketieteen ja teknologian osaston apulaisjohtajan professori Huang Dejianin johtama ryhmä kääntyi kasviproteiineihin, joiden tiedetään olevan biohajoavia ja biologisesti yhteensopivia eläinsolujen kanssa. Ratkaisevaa on, että kasviproteiinit täyttävät myös yleiset elintarvikkeiden kulutuksen vaatimukset, joten syntyvä teline soveltuu lihan viljelyyn. "Käyttämällä helposti saatavilla olevia viljaprolamiinia biomateriaaleina korkean tarkkuuden 3D-tulostusteknologiassa avaamme uuden menetelmän syötävien ja strukturoitujen rakennustelineiden valmistamiseksi viljeltyjen lihasten lihaviipaleiden valmistamiseksi, joilla on kuitupitoisia ominaisuuksia", sanoi professori Huang. Ryhmän työ, joka vastaa NUS:n pyrkimystä tuottaa huippuluokan kestävän kehityksen tutkimusta, julkaistiin lehdessä Advanced Materials (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). Laboratoriossa kasvatettu viljelty sianliha Viljelty sianliha, joka on kasvatettu syötävillä soluviljelytelineillä. (Kuva: Singaporen kansallinen yliopisto)

Syötävän telineen valmistus

Prolamiinit ovat kasvien varastoproteiinien perhe, jolla on erityisestä aminohappoprofiilistaan ​​johtuen alhainen ravintoarvo. Itse asiassa prolamiinia syntyy jätteenä tärkkelys- ja kasviöljyteollisuudessa. Siitä huolimatta professori Huang ja hänen tiiminsä hyödynsivät näitä prolamiinien ominaisuuksia löytääkseen edullisen ja kestävän resurssin lihakulttuurille. Erityisesti tutkijat käyttivät maissi-, ohra- ja ruisjauhoista peräisin olevien prolamiinien seoksia, jotka tunnetaan myös zeineinä, hordeineina ja sekaliinina. Nämä seokset toimivat sitten musteena elektrohydrodynaamiseen tulostukseen, joka on erittäin tarkka 3D-tulostustekniikka, jota käytetään yleisesti biolääketieteen sovelluksissa. Sen arvioimiseksi, soveltuivatko prolamiinirakenteet lihan viljelyyn, ne upotettiin soluviljelyalustaan ​​ja tarkastettiin seitsemän päivää myöhemmin mahdollisten rakenteellisten muutosten tutkimiseksi. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin alla telineet pitivät rakenteensa eivätkä romahtaneet, vaikka niiden pinnoille kehittyi useita reikiä. Tutkijoiden mukaan nämä huokoset ovat kuitenkin todennäköisemmin seurausta viljeltyjen solujen erittämistä entsyymeistä pikemminkin kuin todisteita rakenteellisista heikkouksista. Jotta rakennustelineistä olisi mitään hyötyä lihan viljelyssä, niiden on oltava biologisesti yhteensopivia maatalouseläinten lihassolujen kanssa, mikä tarkoittaa, että niiden on kyettävä vastaanottamaan nämä solut ja tukemaan niiden kasvua ja kehitystä. Tämän testaamiseksi professori Huang ja tiimi kylväivät prolamiinikonstruktit sian luurankolihasten kantasoluilla ja mittasivat solujen lisääntymisen seuraavien päivien aikana. He havaitsivat, että solut jakautuivat laajasti rakennustelineille ja saavuttivat enimmäismäärän 11 ​​päivää niiden siirrostuksen jälkeen. Kantasolut kasvoivat verrattain hyvin sekä zein/hordein- että zein/secalin -telineissä. Tärkeää on, että verrattuna tavanomaiseen polykaprolaktonitelineeseen, joka on yleinen työkalu kudostekniikassa, prolamiinirakenteisiin kylvetyt sian solut lisääntyivät paljon nopeammin, mikä osoittaa, että kasviproteiinipohjainen rakennusteline oli käyttökelpoisempi viljellyn lihan tuotantoon kuin tavanomaiset synteettiset polymeerit. ”Kasviproteiineista valmistetut telineet ovat syötäviä ja niissä on monipuoliset ja vaihtelevat peptidisekvenssit, jotka voivat helpottaa solujen kiinnittymistä, indusoida erilaistumista ja nopeuttaa lihan kasvua. Sitä vastoin synteettisissä telineissä, kuten viljellyssä lihassa käytetyissä muovihelmissä, ei ole funktionaalista ryhmää, mikä vaikeuttaa eläinsolujen kiinnittymistä ja lisääntymistä. Lisäksi synteettiset telineet eivät ole syötäviä, ja lisävaiheita tarvitaan rakennustelineiden erottamiseksi lihaviljelmästä”, Prof Huang tarkensi. Todisteeksi konseptista tutkimusryhmä yritti tuottaa todellisen lihaviipaleen viljelemällä sian ihon kantasoluja zeiini/sekaliinitelineellä ja antoi niiden sitten erilaistua eli kypsyä lihaksiksi. Juurikasuutetta käytettiin simuloimaan lihan punertavaa väriä. Heidän kokeilunsa osoittautui onnistuneeksi. Tutkimusryhmä pystyi 12 päivässä viljelemään lihaa, joka oli rakenteeltaan ja ulkonäöltään samanlaista kuin aitoa eläimen lihaa. "Koska rakennusteline oli syötävä, sen poistamiseksi lopputuotteesta ei tarvittu erityisiä tai lisätoimenpiteitä", kertoo professori Huang.

Lisäkehitys

Professori Huang ja hänen tiiminsä työskentelevät aktiivisesti kasviproteiinipohjaisen teknologian jalostamiseksi. Lisää tutkimuksia tarvitaan esimerkiksi sen määrittämiseksi, kuinka prolamiinirakenteiden tietty rakenne ja koostumus voivat vaikuttaa eläinten kantasolujen kasvuun ja miten ne muodostavat lihaskudosta. "Lisäksi meidän on varmistettava, että tuloksena olevat lihatuotteet ovat markkinavalmiita, ja niiden turvallisuusprofiilit täyttävät tiukat sääntelyvaatimukset ja ravintokoostumukset, jotka täyttävät suositellut ruokavaliotarpeet", sanoo professori Huang. "Tietenkin niiden on oltava myös herkullisia. Maku, tuoksu ja rakenne on kalibroitava huolellisesti kilpailemaan perinteisesti viljeltyjen lihatuotteiden kanssa.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Nanowerk