과학자들은 더 저렴하고 지속 가능한 배양육을 위한 식물 기반 세포 배양 스캐폴드를 개발합니다.

과학자들은 더 저렴하고 지속 가능한 배양육을 위한 식물 기반 세포 배양 스캐폴드를 개발합니다.

타임 스탬프 : 1 년 2023 월 3 일 오전 53시 XNUMX 분
소스 노드 : 2621356
01 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 싱가포르 국립대학교(NUS)의 연구팀은 일반적인 식물성 단백질을 사용하여 식용 세포 배양 비계를 3D 프린팅하는 데 성공했으며, 이를 통해 실험실에서 재배한 고기를 보다 저렴하고 지속 가능하게 식탁에 올릴 수 있게 되었습니다. 소비자들이 식품이 환경적, 윤리적으로 미치는 영향에 대한 인식이 높아지면서 배양육 또는 세포 기반 고기라고도 알려진 실험실에서 재배한 고기는 점점 더 인기 있는 식이 단백질 공급원이 되고 있습니다. 배양육은 동물의 골격근 세포를 채취하여 비계라고 불리는 3차원 구조물에서 성장시켜 생산됩니다. 비계는 세포가 증식하여 조직으로 성장할 때 구조적 지지를 제공합니다. 그러나 세포 배양 지지체는 일반적으로 합성 또는 동물 기반 재료로 만들어지는데, 이는 너무 비싸거나 먹을 수 없습니다. 대안을 찾기 위해 NUS 식품과학기술부 부국장인 Huang Dejian 교수가 이끄는 팀은 생분해성이고 동물세포와 생체적합성이 있는 것으로 알려진 식물성 단백질로 눈을 돌렸습니다. 결정적으로 식물성 단백질은 식품 소비에 대한 일반적인 요구 사항도 충족하므로 생성된 비계가 고기 배양에 적합합니다. Huang 교수는 “고정밀 XNUMXD 프린팅 기술을 위한 생체 재료로 쉽게 구할 수 있는 시리얼 프롤라민을 사용함으로써 섬유질 품질을 지닌 배양된 근육 고기 조각을 생산하기 위한 식용 및 구조화된 지지체를 제조하는 새로운 방법을 열었습니다”라고 말했습니다. 최첨단 지속 가능성 연구를 생산하려는 NUS의 추진력에 맞춰 팀의 작업이 저널에 게재되었습니다. 고급 재료 (“세포 기반 육류 배양을 위한 3D 프린팅 프롤라민 지지체”). 실험실에서 재배한 배양돼지 식용세포배양 지지체를 이용하여 배양한 돼지고기입니다. (이미지 : 싱가포르 국립 대학교)

먹을 수 있는 비계 만들기

프롤라민은 특정 아미노산 프로필로 인해 영양가가 낮은 식물 저장 단백질 계열입니다. 실제로 프롤라민은 전분 및 식물성 기름 산업에서 폐기물로 생성됩니다. 그럼에도 불구하고 황 교수와 그의 팀은 프롤라민의 이러한 특성을 활용하여 육류 문화를 위한 저렴하고 지속 가능한 자원을 찾아냈습니다. 구체적으로 연구진은 옥수수, 보리, 호밀가루에서 추출한 프롤라민 혼합물(제인, 호르데인, 세칼린으로도 알려져 있음)을 사용했습니다. 이 혼합물은 생체의학 분야에 일반적으로 사용되는 고정밀 3D 프린팅 기술인 전기유체역학 프린팅용 잉크로 작용했습니다. 프롤라민 구조물이 육류 재배에 적합한지 평가하기 위해 세포 배양 배지에 담그고 XNUMX일 후에 검사하여 구조적 변화를 조사했습니다. 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 지지체는 구조를 유지하고 붕괴되지 않았으나 표면에 여러 개의 구멍이 생겼습니다. 그러나 연구원들에 따르면 이러한 구멍은 구조적 약점의 증거라기보다는 배양된 세포에서 분비된 효소의 결과일 가능성이 더 높습니다. 비계가 고기를 재배하는 데 사용되려면 농업 동물의 근육 세포와 생체 적합성이 있어야 합니다. 즉, 비계가 이러한 세포를 수용하고 성장과 발달을 지원할 수 있어야 합니다. 이를 테스트하기 위해 황 교수와 팀은 돼지 골격근의 줄기 세포를 프롤라민 구조물에 주입하고 다음 날에 걸쳐 세포 증식을 측정했습니다. 그들은 세포가 지지대 위에서 광범위하게 분열하여 접종 후 11일 만에 최대 개수에 도달한다는 것을 발견했습니다. 줄기 세포는 zein/hordein 및 zein/secalin 지지체 모두에서 비교적 잘 자랐습니다. 중요한 점은 조직 공학의 일반적인 도구인 표준 폴리카프로락톤 지지체와 비교할 때 프롤라민 구조물에 주입된 돼지 세포가 훨씬 더 빠르게 증식하여 식물성 단백질 기반 지지체가 표준 합성 폴리머보다 배양육 생산에 더 적합하다는 것을 입증했습니다. “식물성 단백질로 만든 지지체는 먹을 수 있고 세포 부착을 촉진하고 분화를 유도하며 고기의 성장을 가속화할 수 있는 다양하고 가변적인 펩타이드 서열을 가지고 있습니다. 반면 배양육에 사용되는 플라스틱 비드 등 합성 지지체는 관능기가 없어 동물세포의 부착과 증식이 어렵다. 게다가 합성 지지체는 먹을 수 없으며 고기 배양물에서 지지체를 분리하려면 추가 단계가 필요합니다.”라고 Huang 교수는 설명했습니다. 개념 증명으로 연구팀은 돼지 피부 줄기 세포를 제인/세칼린 지지체에서 배양한 다음 근육으로 분화 또는 성숙시켜 실제 고기 조각을 생산하려고 했습니다. 비트 추출물을 사용하여 고기의 붉은 색을 시뮬레이션했습니다. 그들의 실험은 성공으로 판명되었습니다. 연구진은 12일 만에 실제 동물 고기와 질감과 전체적인 외관이 유사한 고기를 배양할 수 있었다. 황 교수는 “비계는 먹을 수 있었기 때문에 최종 제품에서 추출하는 데 특별하거나 추가적인 절차가 필요하지 않았습니다.”라고 말했습니다.

추가 개발

황 교수와 그의 팀은 식물 단백질 기반 기술을 개선하기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다. 예를 들어, 프롤라민 구조의 특정 구조와 구성이 동물 줄기 세포의 성장에 어떤 영향을 미칠 수 있는지, 그리고 근육 조직을 형성하는 방법을 더 잘 결정하려면 더 많은 연구가 필요합니다. “게다가 우리는 엄격한 규제 요구 사항을 충족할 수 있는 안전성 프로필과 권장 식단 요구 사항을 충족할 수 있는 영양 성분을 갖춘 육류 제품이 시장에 출시될 수 있도록 보장해야 합니다.”라고 Huang 교수는 말합니다. “물론 맛도 좋아야 합니다. 전통 방식으로 재배된 육류 제품과 경쟁하려면 맛, 향, 질감을 세심하게 조정해야 합니다.”

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