Nuggetsy z kurczaka prosto z laboratorium. Sztuczne naczynia krwionośne usprawniły produkcję

Japońscy naukowcy usprawnili technologię hodowli mięsa w laboratorium. Ich nowe podejście pozwala produkować kawałki kurczaka wielkości nuggetsów. Wszystko dzięki specjalnemu bioreaktorowi, który imituje układ krążenia i może dostarczać składniki odżywcze i tlen do sztucznej tkanki.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach czasopisma "Trends in Biotechnology" (DOI: 10.1016/j.tibtech.2025.02.022).

Istotną przeszkodą w rekonstrukcji tkanek na dużą skalę jest tworzenie dobrze rozłożonych sieci naczyniowych. Grubość hodowanych tkanek bez zintegrowanego układu krążenia jest na ogół ograniczona do mniej niż 1 mm. Te kawałki są następnie składane w większy produkt. Stworzenie dużego kawałka mięsa, zamiast sklejania mniejszych kawałków, jest pożądane, bo pomaga lepiej naśladować naturalną strukturę i teksturę mięsa.

Jednak wyhodowanie grubszego, większego produktu do tej pory było niewykonalne. Wszystko przez trudność w dystrybucji składników odżywczych w rosnącej tkance. Bez sieci naczyń krwionośnych składniki odżywcze mogły dotrzeć tylko do pewnego punktu, ale japońscy uczeni opracowali nowy sposób, aby każdej komórce zapewnić dostęp do pożywki i tlenu.

– Nasze badanie przedstawia skalowalną strategię produkcji mięsa hodowanego przy użyciu perfuzyjnego bioreaktora z pustymi włóknami. Ten system umożliwia dystrybucję komórek, ich wyrównanie, kurczliwość i ulepszone właściwości mięsa. Oferuje praktyczną alternatywę dla innych metod i może mieć wpływ nie tylko na produkcję żywności, ale także na medycynę regeneracyjną, testowanie leków i robotykę biohybrydową – powiedział Shoji Takeuchi z University of Tokyo.

System opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Tokijskiego wykorzystuje cieniutkie włókna, które działają jak sztuczne naczynia krwionośne i rozprowadzając składniki odżywcze i tlen po całej tkance. Te włókna nie tylko utrzymują komórki przy życiu, ale także pomagają kierować ich wzrost we właściwym kierunku.

– Używamy półprzepuszczalnych pustych włókien, które naśladują naczynia krwionośne pod względem zdolności do dostarczania składników odżywczych do tkanek. Włókna te są już powszechnie stosowane w domowych filtrach do wody i urządzeniach do dializy dla pacjentów z chorobami nerek. Ekscytujące jest odkrycie, że te maleńkie włókna mogą również skutecznie pomóc w tworzeniu sztucznych tkanek, a w przyszłości być może nawet całych organów – wyjaśnił Takeuchi.

– Mięso hodowane w laboratorium oferuje zrównoważoną, etyczną alternatywę dla mięsa konwencjonalnego. Jednak odtworzenie tekstury i smaku mięsa w całości pozostaje trudne. Nasza technologia umożliwia produkcję mięsa o lepszej teksturze i smaku, co potencjalnie przyspiesza jego komercyjną opłacalność. Oprócz żywności platforma ta może również wpłynąć na medycynę regeneracyjną i miękką robotykę – zaznaczył Takeuchi.

Przy użyciu swojego bioreaktora naukowcy wyhodowali pojedynczy kawałka kurczaka o długości 7 centymetrów, szerokości 4 centymetrów i grubości 2,25 centymetra. Kawałek ważył 11 gramów i był mniej więcej wielkości nuggetsa z kurczaka. Według japońskich badaczy, to największy kawałek mięsa wyhodowany w laboratorium.

Wytworzono go z komórek fibroblastów kurczaka, które tworzą tkankę łączną. Testy pokazały, że ten 11 gramowy kawałek miał więcej białka niż mięso hodowane przy wykorzystaniu dotychczasowych technologii, co sugeruje lepszy smak i konsystencję.

Wykorzystywane w bioreaktorze włókna nie nadają się do spożycia i muszą być wyciągane z mięsa pod koniec procesu produkcji. Naukowcy pracują obecnie nad zautomatyzowaniem usuwania włókien oraz nad wykonaniem ich z czegoś jadalnego, takiego jak celuloza z błonnika pokarmowego. Jednak inne przeszkody w produkcji pozostają, w tym skalowanie procesu, obniżenie kosztów i poprawa smaku oraz konsystencji hodowanego w laboratorium mięsa, aby sprostać oczekiwaniom konsumentów.

Źródło: Cell Press, Nature, Science Alert, fot. Shoji Takeuchi/ The University of Tokyo/ CC BY-SA