Bilim adamları daha ucuz, daha sürdürülebilir kültürlü et için bitki bazlı hücre kültürü iskelesi geliştiriyor

Bilim adamları daha ucuz, daha sürdürülebilir kültürlü et için bitki bazlı hücre kültürü iskelesi geliştiriyor

Zaman Damgası: 1 Mayıs 2023 3:53
Kaynak Düğüm: 2621356
01 Mayıs 2023 (Nanowerk HaberleriSingapur Ulusal Üniversitesi'nden (NUS) bir araştırma ekibi, yenilebilir bir hücre kültürü iskelesinin 3 boyutlu baskısını yapmak için yaygın bitki proteinlerini başarıyla kullanarak laboratuvarda yetiştirilen etin daha uygun fiyatlı ve sürdürülebilir şekilde masaya servis edilmesini sağladı. Tüketiciler yiyeceklerinin çevresel ve etik sonuçları konusunda daha bilinçli hale geldikçe, kültürlü et veya hücre bazlı et olarak da bilinen laboratuvarda yetiştirilen et, giderek daha popüler bir diyet proteini kaynağı haline geliyor. Kültürlenmiş et, hayvanlardan iskelet kası hücrelerinin alınması ve hücrelerin çoğalıp dokulara dönüşmesi sırasında yapısal destek sağlayan iskele adı verilen üç boyutlu yapılar üzerinde büyütülmesiyle üretiliyor. Bununla birlikte, hücre kültürü iskeleleri tipik olarak ya çok pahalı ya da yenmez olan sentetik veya hayvan bazlı malzemelerden yapılır. NUS Gıda Bilimi ve Teknolojisi Bölümü Başkan Yardımcısı Profesör Huang Dejian liderliğindeki ekip, bir alternatif arayışı içinde, biyolojik olarak parçalanabilen ve hayvan hücreleriyle biyolojik olarak uyumlu olduğu bilinen bitki proteinlerine yöneldi. En önemlisi, bitki proteinleri aynı zamanda gıda tüketimine yönelik ortak gereksinimleri de karşılayarak ortaya çıkan yapı iskelesini et kültürü için uygun hale getiriyor. Prof Huang, "Yüksek hassasiyetli 3D baskı teknolojisi için biyomateryal olarak kolayca bulunabilen tahıl prolaminlerini kullanarak, lifli niteliklere sahip kültürlü kas eti dilimleri üretmek için yenilebilir ve yapılandırılmış yapı iskeleleri üretmek için yeni bir yöntem açıyoruz" dedi. Ekibin NUS'un ileri düzey sürdürülebilirlik araştırmaları üretme çabasıyla uyumlu çalışması dergide yayınlandı Gelişmiş malzemeler (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). Laboratuvarda yetiştirilen kültürlü domuz eti Yenilebilir hücre kültürü iskeleleri kullanılarak yetiştirilen kültürlü domuz eti. (Resim: Singapur Ulusal Üniversitesi)

Yenilebilir bir iskele yapımı

Prolaminler, spesifik amino asit profilleri nedeniyle düşük besin değerine sahip olan bir bitki depolama proteinleri ailesidir. Aslında prolaminler nişasta ve bitkisel yağ endüstrilerinde atık olarak üretilir. Yine de Prof Huang ve ekibi, et kültürü için uygun fiyatlı ve sürdürülebilir bir kaynak bulmak amacıyla prolaminlerin bu özelliklerinden yararlandı. Araştırmacılar özellikle mısır, arpa ve çavdar unundan elde edilen ve sırasıyla zein, hordein ve secalin olarak da bilinen prolamin karışımlarını kullandılar. Bu karışımlar daha sonra biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılan yüksek hassasiyetli bir 3D baskı teknolojisi olan elektrohidrodinamik baskı için mürekkep görevi gördü. Prolamin yapılarının et yetiştiriciliğine uygun olup olmadığını değerlendirmek için bunlar hücre kültürü ortamına batırıldı ve yedi gün sonra herhangi bir yapısal değişikliği incelemek üzere incelendi. Taramalı elektron mikroskobu altında yapı iskeleleri yapılarını korudu ve yüzeylerinde çok sayıda delik oluşmasına rağmen çökmedi. Ancak araştırmacılara göre bu gözenekler, yapısal zayıflıkların kanıtlarından ziyade, kültürlenmiş hücreler tarafından salgılanan enzimlerin sonucu olma ihtimali daha yüksek. İskelelerin et yetiştirmede herhangi bir şekilde kullanılabilmesi için, bunların tarım hayvanlarından elde edilen kas hücreleriyle biyouyumlu olması gerekir, yani bu hücreleri barındırabilmeleri ve büyümelerini ve gelişmelerini destekleyebilmeleri gerekir. Bunu test etmek için Prof Huang ve ekibi, prolamin yapılarını domuz iskelet kasından alınan kök hücrelerle tohumladılar ve sonraki günlerde hücre proliferasyonunu ölçtüler. Hücrelerin iskelelerde geniş ölçüde bölündüğünü ve aşılandıktan 11 gün sonra maksimum sayıya ulaştığını buldular. Kök hücreler hem zein/hordein hem de zein/sekalin yapı iskelelerinde nispeten iyi bir şekilde büyüdü. Önemli olan, doku mühendisliğinde yaygın bir araç olan standart bir polikaprolakton iskeleyle karşılaştırıldığında, prolamin yapılarına ekilen domuz hücrelerinin çok daha hızlı çoğalmasıydı; bu da bitki proteini bazlı iskelenin kültürlü et üretimi için standart sentetik polimerlere göre daha uygun olduğunu gösteriyordu. "Bitki proteinlerinden yapılan iskeleler yenilebilir ve hücre bağlanmasını kolaylaştırabilen, farklılaşmayı tetikleyebilen ve etin büyümesini hızlandırabilen çeşitli ve değişken peptit dizilerine sahiptir. Bunun aksine, kültürlenmiş et için kullanılan plastik boncuklar gibi sentetik yapı iskeleleri, hayvan hücrelerinin tutunmasını ve çoğalmasını zorlaştıran hiçbir fonksiyonel gruba sahip değildir. Ayrıca sentetik iskeleler yenilebilir değil ve iskeleleri et kültüründen ayırmak için ekstra adımlar gerekiyor" diye detaylandırdı Prof Huang. Kavramın bir kanıtı olarak araştırma ekibi, domuz derisi kök hücrelerini bir zein/sekalin iskelesi üzerinde kültürleyerek gerçek bir et dilimi üretmeye çalıştı ve daha sonra bunların kaslara farklılaşmasına veya olgunlaşmasına izin verdi. Etin kırmızımsı rengini simüle etmek için pancar özü kullanıldı. Deneyleri başarılı oldu. Araştırma ekibi, 12 gün içinde doku ve genel görünüm açısından gerçek hayvan etine benzeyen et yetiştirmeyi başardı. Prof Huang, "İskele yenilebilir olduğundan, onu nihai üründen çıkarmak için hiçbir özel veya ek prosedüre ihtiyaç duyulmadı" diye paylaşıyor.

Gelişmeler

Prof Huang ve ekibi, bitkisel protein bazlı teknolojiyi geliştirmek için aktif olarak çalışıyor. Örneğin, prolamin yapılarının özel yapısının ve bileşiminin hayvan kök hücrelerinin büyümesini nasıl etkileyebileceğini ve kas dokusunu nasıl oluşturduklarını daha iyi belirlemek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Prof Huang, "Ayrıca, ortaya çıkan et ürünlerinin sıkı düzenleyici talepleri karşılayacak güvenlik profilleri ve önerilen beslenme ihtiyaçlarını karşılayacak besin bileşimleri ile pazara hazır olmasını sağlamamız gerekiyor" diyor. “Tabii ki iştah açıcı da olmaları gerekiyor. Geleneksel olarak yetiştirilen et ürünleriyle rekabet edebilmek için tat, aroma ve dokunun dikkatli bir şekilde kalibre edilmesi gerekiyor."

Zaman Damgası:

Den fazla nanowerk