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Carne cultivada en laboratorio: los investigadores cultivan células musculares en fibras comestibles

diciembre 25, 2019
Redaccion

La carne cultivada en laboratorio o cultivada podría revolucionar la producción de alimentos, proporcionando una alternativa más ecológica, sostenible y ética a la producción de carne a gran escala. 

por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences

Pero llevar carne cultivada en laboratorio de la placa de Petri al plato requiere resolver varios problemas importantes, que incluyen cómo hacer grandes cantidades y cómo hacer que se sienta y sepa más a carne real.

Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) han cultivado células musculares de conejo y vaca en andamios de gelatina comestibles que imitan la textura y la consistencia de la carne , lo que demuestra que los productos cárnicos realistas pueden eventualmente producirse sin el necesidad de criar y sacrificar animales.

La investigación se publica en Nature Science of Food .

Kit Parker, profesor de bioingeniería y física aplicada de la familia Tarr en SEAS y autor principal del estudio, comenzó su incursión en la comida después de juzgar un programa de competencia en Food Network.

«La experiencia en ciencia de materiales de los chefs fue impresionante», dijo Parker. «Después de discutir con ellos, comencé a preguntarme si podríamos aplicar todo lo que sabíamos sobre medicina regenerativa al diseño de alimentos sintéticos. Después de todo, todo lo que hemos aprendido sobre la construcción de órganos y tejidos para la medicina regenerativa se aplica a los alimentos: células sanas y los andamios saludables son los sustratos de construcción, las reglas de diseño son las mismas y los objetivos son los mismos: la salud humana. Este es nuestro primer esfuerzo para llevar el diseño de ingeniería y la fabricación escalable a la creación de alimentos «.

Textura real para carne de laboratorio.
Comparación a microescala de fibras de gelatina (arriba) y músculo esquelético natural de conejo (abajo). Las imágenes de microscopía electrónica de barrido muestran un diámetro y textura de fibra similar para andamios de gelatina o músculo esquelético. Crédito: Universidad de Harvard

La carne animal se compone principalmente de músculo esquelético (y tejido adiposo) que crece en fibras largas y delgadas, como se puede ver en el grano de un filete o al desmenuzar carne de cerdo o pollo. La reproducción de estas fibras es uno de los mayores desafíos en la bioingeniería de la carne.

«Las células musculares son tipos de células adherentes, lo que significa que necesitan algo a lo que aferrarse a medida que crecen», dijo Luke Macqueen, primer autor del estudio y becario postdoctoral en SEAS y el Instituto Wyss de Ingeniería Bioinspirada. «Para cultivar tejidos musculares que se parecieran a la carne, necesitábamos encontrar un material de ‘andamio’ que fuera comestible y que permitiera que las células musculares se unieran y crecieran en 3-D. Era importante encontrar una manera eficiente de producir grandes cantidades de estos andamios para justificar su uso potencial en la producción de alimentos «.

Para superar estos desafíos, los investigadores utilizaron una técnica desarrollada por Parker y su Grupo de Biofísica de Enfermedades conocida como Rotary Jet-Spinning de inmersión (iRJS), que utiliza la fuerza centrífuga para hacer girar nanofibras largas de formas y tamaños específicos. El equipo hiló fibras de gelatina seguras para alimentos para formar la base para el crecimiento de las células. Las fibras imitan la matriz extracelular del tejido muscular natural, el pegamento que mantiene unido el tejido y contribuye a su textura.

El equipo sembró las fibras con células musculares de conejo y vaca , que se anclaron a la gelatina y crecieron en estructuras largas y delgadas, similares a la carne real. Los investigadores utilizaron pruebas mecánicas para comparar la textura de su carne cultivada en laboratorio con conejo real, tocino, lomo de res, jamón y otros productos cárnicos.

«Cuando analizamos la microestructura y la textura, encontramos que, aunque los productos cultivados y naturales tenían una textura comparable, la carne natural contenía más fibras musculares , lo que significa que eran más maduras», dijo Macqueen. «La maduración de células musculares y grasas in vitro sigue siendo un gran desafío que requerirá una combinación de fuentes avanzadas de células madre, formulaciones de medios de cultivo sin suero, andamios comestibles como el nuestro, así como avances en los métodos de cultivo de biorreactores para superar».

Textura real para carne de laboratorio.
Pelar las fibras de gelatina producidas por el hilado rotativo por inmersión. Estas fibras imitan fibras musculares largas y delgadas. Crédito: Universidad de Harvard

Aún así, esta investigación muestra que la carne cultivada en laboratorio es posible.

«Nuestros métodos siempre mejoran y tenemos objetivos claros porque nuestras reglas de diseño se basan en las carnes naturales. Eventualmente, creemos que es posible diseñar carnes con texturas, sabores y perfiles nutricionales definidos, un poco como la elaboración de cerveza», dijo Macqueen .

«En el futuro, los objetivos son contenido nutricional, sabor, textura y precios asequibles. El objetivo a largo plazo es reducir la huella ambiental de los alimentos «, dijo Parker.

«El desarrollo de carne cultivada implica una serie de desafíos técnicos, incluida la formulación de un material de andamio que puede soportar con éxito las células y el desarrollo de líneas celulares que sean susceptibles de cultivo para el consumo a escala», dijo Kate Krueger, Directora de Investigación de New Harvest, una institución de investigación de agricultura celular, que no participó en la investigación. «Los autores de esta publicación han desarrollado materiales de andamios que muestran una gran promesa en estas áreas».

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