离农场又一步永生干细胞培育出的肉

为了使细胞农业(在生物反应器中种植肉类的过程)能够养活数百万人，必须克服一些技术挑战。来自鸡、鱼、牛和其他食物来源的肌肉细胞必须经过培养才能每年生产数百万吨。为实现这一目标，塔夫茨大学细胞农业中心 (TUCCA) 的研究人员开发了永生化的牛肌肉干细胞 (iBSC)，它们可以快速生长并分裂数百次，甚至可能无限期分裂。ACS Synthetic Biology期刊中描述的这一进步意味着全球的研究人员和公司可以访问和开发新产品，而无需从农场动物活检中重复获取细胞。

细胞培养肉的生产需要具有非常高生长和分裂能力的肌肉和脂肪细胞。虽然细胞培养肉已经引起了媒体的关注，例如 FDA 初步批准了培养鸡，甚至是用乳齿象 DNA 培养的汉堡包，但这些产品仍然很昂贵且难以扩大规模。

从活体动物身上提取的正常肌肉干细胞开始培养时，通常只会分裂约 50 次，然后它们就会开始变“老”，无法再存活。虽然理论上这些干细胞有可能产生大量的肉，但 TUCCA 团队开发的永生化细胞具有几个优势。一是有可能为肉类生产生产更多的产品。

另一个优势是，通过广泛使用永生化细胞，它们将降低其他研究人员探索细胞农业的进入门槛——寻找降低成本和克服扩大生产挑战的方法。

“通常情况下，研究人员不得不自己从动物身上分离干细胞，这既昂贵又费力，或者使用来自不太相关物种的模型细胞系，比如小鼠肌肉细胞，”TUCCA 的研究生和领导者安德鲁·斯托特 (Andrew Stout) 说。该项目的研究人员，“使用这些新的持久性牛细胞系，他们的研究可以更具相关性，从字面上切入问题的本质。”

两个步骤是将普通牛肌肉干细胞转化为永生化牛肌肉干细胞的关键。大多数细胞，随着它们的分裂和衰老，开始丢失染色体末端的 DNA，这被称为端粒，就像磨损的绳索一样会因使用而磨损。当复制或修复 DNA 时，这可能会导致错误。它还可能导致基因丢失，最终导致细胞死亡。

研究人员对牛干细胞进行了工程改造，使其不断重建端粒，有效地保持染色体“年轻”，并为新一轮的复制和细胞分裂做好准备。

使细胞永生化的第二步是让它们不断产生一种蛋白质，刺激细胞分裂的关键阶段。这有效地加速了该过程并帮助细胞更快地生长。

肌肉干细胞不是人们想吃的最终产品。它们不仅要分裂和生长，还要分化成成熟的肌肉细胞，就像我们在牛排或鱼片中吃的肌肉细胞一样，或者至少非常相似。Stout 和他的研究团队发现，新的干细胞确实可以分化成成熟的肌肉细胞，尽管与动物肌肉细胞或来自传统牛干细胞的肌肉细胞并不完全相同。

“它们有可能成熟到足以复制天然肉的味道和质地，”Stout 说，“这是我们必须进一步探索的东西。它们正在以非常快的速度翻倍，因此它们可能只需要多一点时间就可以完全成熟。”

“虽然有些人可能会质疑摄入永生化细胞是否安全，但事实上，当细胞被收获、储存、烹调和消化时，就没有继续生长的可行途径，”斯特恩家族教授大卫卡普兰说塔夫茨大学生物医学工程博士和 TUCCA 主任。“就像我们今天吃的天然肉一样，细胞只是变成惰性物质，我们希望它们味道鲜美并提供广泛的营养价值。”