מדענים מפתחים פיגום לתרבית תאים על בסיס צמחי עבור בשר מתורבת זול ובר-קיימא יותר

מדענים מפתחים פיגום לתרבית תאים על בסיס צמחי עבור בשר מתורבת זול ובר-קיימא יותר

חותמת זמן: 1 במאי 2023 3:53
צומת המקור: 2621356
01 במאי 2023 (חדשות Nanowerk) צוות מחקר מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור (NUS) השתמש בהצלחה בחלבונים צמחיים נפוצים כדי להדפיס בתלת-ממד פיגום של תרבית תאים אכיל, מה שמאפשר להגיש לשולחן בשר שגדל במעבדה במחירים נוחים וברי קיימא יותר. ככל שהצרכנים הופכים מודעים יותר להשלכות הסביבתיות והאתיות של האוכל שלהם, בשר שגדל במעבדה, המכונה גם בשר מתורבת או בשר מבוסס תאים, הופך למקור יותר ויותר פופולרי לחלבון תזונתי. בשר מתורבת מיוצר על ידי לקיחת תאי שריר שלד מבעלי חיים וגידולם על מבנים תלת מימדיים הנקראים פיגומים, המספקים תמיכה מבנית כאשר התאים מתרבים ומתפתחים לרקמות. עם זאת, פיגומי תרבית תאים עשויים בדרך כלל מחומרים סינתטיים או על בסיס בעלי חיים, שהם יקרים מדי או בלתי אכילים. בחיפוש אחר אלטרנטיבה, הצוות בראשות פרופסור הואנג דג'יאן, סגן ראש המחלקה למדע וטכנולוגיה של המזון ב-NUS, פנה לחלבונים מהצומח, הידועים כמתכלים ביולוגיים ותואמים ביולוגיים עם תאים של בעלי חיים. באופן מכריע, חלבונים מהצומח גם עומדים בדרישות הנפוצות לצריכת מזון, מה שהופך את הפיגום שנוצר להתאים לגידול בשר. "על ידי שימוש בפרולאמיני דגנים זמינים כחומרים ביולוגיים לטכנולוגיית הדפסה תלת מימדית ברמת דיוק גבוהה, אנו פותחים שיטה חדשה לייצור פיגומים אכילים ומובנים לייצור פרוסות בשר שריר מתורבתות עם איכויות סיביות", אמר פרופ' הואנג. עבודת הצוות, בהתאם למטרה של NUS לייצר מחקר קיימות מתקדם, פורסמה בכתב העת חומרים מתקדמים (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). בשר חזיר מתורבת שגדל במעבדה בשר חזיר מתורבת שגדל באמצעות פיגומי תרבית תאים אכילים. (תמונה: האוניברסיטה הלאומית של סינגפור)

הכנת פיגום אכיל

פרולמינים הם משפחה של חלבוני אגירה צמחיים שבשל פרופיל חומצות האמינו הספציפי שלהם, יש להם ערך תזונתי נמוך. למעשה, פרולמינים נוצרים כפסולת בתעשיות העמילן והשמנים הצמחיים. עם זאת, פרופ' הואנג וצוותו מינפו את המאפיינים הללו של פרולמינים כדי להמציא משאב בר-קיימא לתרבות בשר. באופן ספציפי, החוקרים השתמשו בתערובות של פרולמינים המופקים מקמח תירס, שעורה ושיפון, הידועים גם כזינים, הורדיינים וסקלינים, בהתאמה. תערובות אלו שימשו אז כדיו להדפסה אלקטרו-הידרודינמית, טכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית בעלת דיוק גבוה המופעלת בדרך כלל ביישומים ביו-רפואיים. כדי להעריך אם מבני הפרולמין מתאימים לגידול בשר, הם הוטבלו במצע התרבות התא ונבדקו שבעה ימים לאחר מכן כדי לבחון שינויים מבניים כלשהם. תחת מיקרוסקופ אלקטרוני סורק, הפיגומים החזיקו את המבנה שלהם ולא קרסו, אם כי אכן התפתחו חורים מרובים על פני השטח שלהם. עם זאת, לדברי החוקרים, הנקבוביות הללו נובעות יותר מאנזימים המופרשים על ידי התאים התרבותיים ולא עדות לחולשות מבניות. כדי שהפיגומים יהיו מועילים בגידול בשר, הם צריכים להיות תואמים ביולוגיים עם תאי שריר מבעלי חיים חקלאיים, כלומר הם צריכים להיות מסוגלים להכיל תאים אלה ולתמוך בצמיחתם ובהתפתחותם. כדי לבדוק זאת, פרופ' הואנג והצוות זרעו את מבני הפרולמין עם תאי גזע משרירי שלד חזירים ומדדו את התפשטות התאים במהלך הימים הבאים. הם גילו שהתאים התחלקו באופן נרחב על הפיגומים, והגיעו לספירה מקסימלית 11 ימים לאחר חיסוןם. תאי הגזע גדלו בצורה דומה גם בפיגומי זיין/הורדאין וגם בפיגומי זיין/סקלין. יש משמעות, בהשוואה לפיגום פולי-קפרולקטון סטנדרטי, כלי נפוץ בהנדסת רקמות, תאי חזיר שנזרעו על מבני הפרולמין התרבו הרבה יותר מהר, מה שמוכיח שהפיגום המבוסס על חלבון צמחי היה ריאלי יותר לייצור בשר מתורבת מאשר פולימרים סינתטיים סטנדרטיים. "פיגומים העשויים מחלבונים צמחיים הם אכילים ויש להם רצפי פפטידים מגוונים ומשתנים שיכולים להקל על התקשרות תאים, לעורר התמיינות ולהאיץ את צמיחת הבשר. לעומת זאת, לפיגומים סינתטיים כמו חרוזי פלסטיק המשמשים לבשר מתורבת אין קבוצה תפקודית מה שמקשה על תאי בעלי חיים להיצמד ולהתרבות. בנוסף, פיגומים סינתטיים אינם אכילים ונדרשים שלבים נוספים להפרדת הפיגומים מתרבות הבשר", הרחיב פרופ' הואנג. כהוכחה למושג, צוות המחקר ניסה לייצר פרוסת בשר אמיתית על ידי טיפוח תאי גזע של עור חזיר על פיגום זיין/סקלין, ולאחר מכן אפשר להם להתמיין, או להתבגר, לשריר. תמצית סלק שימשה כדי לדמות את צבעו האדמדם של הבשר. הניסוי שלהם התברר כמוצלח. תוך 12 ימים הצליח צוות המחקר לתרבת בשר שהיה דומה במרקם ובמראה הכללי לבשר אמיתי של בעלי חיים. "מכיוון שהפיגום היה אכיל, לא היה צורך בהליכים מיוחדים או נוספים כדי לחלץ אותו מהמוצר הסופי", משתף פרופ' הואנג.

התפתחויות נוספות

פרופ' הואנג וצוותו עובדים באופן פעיל על חידוד הטכנולוגיה המבוססת על חלבון צמחי. לדוגמה, יש צורך במחקרים נוספים כדי לקבוע טוב יותר כיצד המבנה וההרכב הספציפיים של מבני הפרולמין עשויים להשפיע על הצמיחה של תאי גזע של בעלי חיים וכיצד הם יוצרים רקמת שריר. "יתרה מכך, עלינו להבטיח שמוצרי הבשר המתקבלים יהיו מוכנים לשוק, עם פרופילי בטיחות שיענו על דרישות רגולטוריות קפדניות והרכבים תזונתיים שימלאו את הצרכים התזונתיים המומלצים", אומר פרופ' הואנג. "כמובן, גם הם צריכים להיות מעוררי תיאבון. הטעם, הארומה והמרקם צריכים להיות מכוילים בקפידה כדי להתחרות עם מוצרי בשר מעובדים מסורתיים".

בול זמן:

עוד מ ננוווק