Выращивание мяса в лаборатории: мышечные клетки вырастили на съедобных волокнах
Культивируемое мясо может произвести революцию в производстве продуктов питания, став более экологичной, устойчивой и этичной альтернативой крупномасштабному животноводству. Однако для его перехода из чашки Петри на обеденную тарелку необходимо решить несколько серьёзных проблем, включая масштабирование производства и достижение текстуры и вкуса, близких к настоящему мясу.
Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) вырастили мышечные клетки кролика и коровы на съедобных желатиновых каркасах, имитирующих текстуру и консистенцию мяса. Это демонстрирует, что в будущем реалистичные мясные продукты могут производиться без необходимости выращивания и забоя животных.
Исследование опубликовано в журнале Nature Science of Food.
Инженерия вместо животноводства
Профессор Кит Паркер, старший автор исследования, начал работу в области пищевых технологий, вдохновившись мастерством шеф-поваров в материаловедении. Он задался вопросом, можно ли применить принципы регенеративной медицины к созданию синтетических продуктов.
«Здоровые клетки и здоровые каркасы — это строительные субстраты, правила проектирования те же, и цели те же: здоровье человека. Это наша первая попытка применить серьёзное инженерное проектирование и масштабируемое производство к созданию пищи», — заявил Паркер.
Ключевая задача: воспроизвести волокна
Мясо животных в основном состоит из скелетных мышц, растущих длинными тонкими волокнами. Воспроизведение этой структуры — одна из самых больших проблем в биоинженерии мяса.
«Мышечные клетки — это адгезивные типы клеток, то есть им нужно за что-то цепляться, чтобы расти, — пояснил первый автор исследования Люк Маккуин. — Нам нужно было найти материал для «каркаса», который был бы съедобным и позволял клеткам прикрепляться и расти в 3-D».
Технология создания каркаса
Для решения этой задачи исследователи использовали разработанную ранее технику центробежного формования струй (immersion Rotary Jet-Spinning, iRJS). С её помощью они создали длинные нановолокна из пищевого желатина. Эти волокна имитируют внеклеточный матрикс натуральной мышечной ткани — основу, которая удерживает ткань и формирует её текстуру.
На эти волокна были помещены мышечные клетки кролика и коровы. Клетки закрепились на желатине и выросли в длинные тонкие структуры, аналогичные настоящему мясу. Механические тесты показали, что текстура лабораторного мяса сопоставима с текстурами настоящего мяса кролика, бекона, вырезки и прошутто.
Текущие ограничения и будущие цели
«Хотя культивируемые и натуральные продукты имели сопоставимую текстуру, натуральное мясо содержало больше мышечных волок, то есть было более зрелым, — отметил Маккуин. — Созревание мышечных и жировых клеток in vitro по-прежнему остаётся большой проблемой».
Несмотря на это, исследование доказывает принципиальную возможность создания полноценного мяса в лаборатории.
«В конечном итоге мы считаем, что можно будет проектировать мясо с заданной текстурой, вкусом и питательным профилем — почти как при пивоварении», — сказал Маккуин.
«Долгосрочная цель — снижение экологического следа пищи», — добавил Паркер.
Кейт Крюгер, исследователь из института New Harvest, не участвовавшая в работе, отметила: «Авторы этой публикации разработали материалы для каркаса, которые показывают большую перспективу в решении ключевых технических задач».