Para hacer posible que la agricultura celular, el proceso de cultivo de carne en biorreactores, alimente a millones de personas, se deberán superar varios desafíos técnicos.
Será necesario cultivar células musculares de pollo, pescado, vacas y otras fuentes de alimentos para producir millones de toneladas métricas por año. Con este objetivo, los investigadores del Centro de Agricultura Celular de la Universidad de Tufts (TUCCA) han desarrollado células madre de músculo bovino inmortalizadas (iBSC) que pueden crecer rápidamente y dividirse cientos de veces, y posiblemente indefinidamente.
Este avance, descrito en la revista ACS Synthetic Biology , significa que los investigadores y las empresas de todo el mundo pueden tener acceso y desarrollar nuevos productos sin tener que obtener células repetidamente de biopsias de animales de granja.
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La producción de carne cultivada en células requerirá células musculares y grasas con una capacidad muy alta para crecer y dividirse. Si bien la carne cultivada en células ha atraído la atención de los medios con ejemplos como la aprobación preliminar de la FDA de pollo cultivado e incluso una hamburguesa cultivada con ADN de mastodonte, los productos aún son costosos y difíciles de ampliar.
Las células madre musculares normales extraídas de animales vivos para comenzar un cultivo generalmente se dividen solo unas 50 veces antes de que comiencen a envejecer y ya no sean viables. Si bien es teóricamente posible que estas células madre produzcan una cantidad sustancial de carne, las células inmortalizadas desarrolladas por el equipo de TUCCA ofrecen varias ventajas. Una es la posibilidad de producir significativamente más masa para la producción de carne .
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Otra ventaja es que al hacer que las células inmortalizadas estén ampliamente disponibles, reducirán la barrera de entrada para que otros investigadores exploren la agricultura celular, encontrando formas de reducir costos y superar los desafíos para aumentar la producción.
«Por lo general, los investigadores han tenido que hacer sus propios aislamientos de células madre de animales, lo cual es costoso y laborioso, o usar líneas celulares modelo de especies menos relevantes, como células musculares de ratón», dijo Andrew Stout, estudiante de posgrado en TUCCA y líder investigador del proyecto, «Usando estas nuevas líneas celulares bovinas persistentes, sus estudios pueden ser más relevantes, literalmente yendo directo al meollo del asunto».
Dos pasos fueron clave para transformar las células madre de músculo bovino regulares en las células madre de músculo bovino inmortalizadas. La mayoría de las células, a medida que se dividen y envejecen, comienzan a perder ADN en los extremos de sus cromosomas, que se denominan telómeros, como cuerdas gastadas que se deshilachan con el uso. Esto puede dar lugar a errores cuando se copia o repara el ADN. También puede provocar la pérdida de genes y, finalmente, la muerte de células.
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Los investigadores diseñaron las células madre bovinas para reconstruir constantemente sus telómeros, manteniendo efectivamente sus cromosomas «juveniles» y listos para otra ronda de replicación y división celular.
El segundo paso para inmortalizar las células fue hacer que produjeran continuamente una proteína que estimula una etapa crítica de la división celular. Esto acelera efectivamente el proceso y ayuda a que las células crezcan más rápido.
Las células madre musculares no son el producto final que uno quiere comer. No solo deben dividirse y crecer, sino también diferenciarse en células musculares maduras como, o al menos muy similares, las células musculares que comemos en un bistec o filete. Stout y su equipo de investigación encontraron que las nuevas células madre sí se diferenciaron en células musculares maduras, aunque no del todo idénticas a las células musculares animales oa las células musculares de las células madre bovinas convencionales .
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«Es posible que estén lo suficientemente maduros para replicar el sabor y la textura de la carne natural», dijo Stout, «Eso es algo que tendremos que explorar más a fondo. Se están duplicando a un ritmo muy rápido, por lo que es posible que necesiten un poco más de tiempo». alcanzar la plena madurez».
«Si bien algunos pueden cuestionar si es seguro ingerir células inmortalizadas, de hecho, cuando las células se recolectan, almacenan, cocinan y digieren, no existe un camino viable para el crecimiento continuo», dijo David Kaplan, profesor de Stern Family. de ingeniería biomédica en Tufts y director de TUCCA. «Al igual que la carne natural que comemos hoy, las células simplemente se convierten en material inerte que esperamos tenga un sabor delicioso y brinde una amplia gama de beneficios nutritivos».
Más información: Andrew J. Stout et al, Células satélite bovinas inmortalizadas para aplicaciones de carne cultivada, Biología sintética de ACS (2023). DOI: 10.1021/acssynbio.3c00216
