Учёные вырастили в лаборатории мышечные волокна коровы, которые гораздо ближе к настоящим мышцам, чем предыдущие попытки. Это исследование может проложить путь к улучшению лабораторного мяса.
Выращенная в чашке Петри говядина
Говядина растёт в чашке Петри под руководством профессора ETH Ория Бар-Нура, эксперта в области регенеративной биологии и биологии мышц. Однако он ещё не пробовал культивируемое мясо, потому что для потребления человеком в Швейцарии требуется официальное одобрение.
У Бар-Нура есть коллеги, которые участвовали в одобренных дегустациях лабораторно выращенной говядины. Они описывают вкус и консистенцию как похожие на настоящее мясо. В конце концов, это говядина, единственная разница в том, что для её получения не нужно убивать корову.
Бар-Нур и его команда производят мясо в клеточной культуре из клеток крупного рогатого скота. Они используют клетки-предшественники, известные как миобласты, которые формируют мышечные волокна. Эти клетки можно получить, взяв биопсию у живой коровы. Для своих исследований они выделили клетки из стандартных говяжьих отрубов: филе, филе-миньон, щеквы и пашины.
Хотя ранее учёным удавалось получить мышечные волокна из миобластов крупного рогатого скота в лаборатории, эти волокна обычно были довольно тонкими. Исследователям ETH удалось создать трёхмерную мышечную ткань, состоящую из толстых волокон миобластов.
Эта ткань также больше похожа на естественную ткань мышц крупного рогатого скота на молекулярном и функциональном уровнях; в ней активны те же гены и белки, что и в естественной мышечной ткани крупного рогатого скота, и она сокращается так же, как её природный аналог. Этого не было в случае с мышечной тканью, полученной с использованием предыдущего метода; в клетках отсутствовали некоторые белки, обнаруженные в естественных мышцах.
Перспективы революционного изменения производства мяса
Бар-Нур работает в области с многообещающим будущим — той, которая призвана революционизировать производство мяса. Во всём мире десятки стартапов стремятся разработать доступное лабораторно выращенное мясо, ожидая спроса со стороны потребителей на производство мяса без необходимости содержания коровников, транспортировки скота и боен.
Кроме того, для производства такого мяса требуется меньше земли. Оно также может быть более экологичным с точки зрения климата, хотя это остаётся предметом споров.
В Сингапуре курица, произведённая в лаборатории из культивируемых клеток животных, уже доступна коммерчески. В случае с лабораторно выращенной говядиной развитие ещё не достигло такого уровня. Новые открытия могут ускорить разработки в этой области.
Производство толстых и функциональных мышечных волокон
Чтобы получить толстые и функциональные мышечные волокна, исследователи ETH Zurich добавили в среду для культивирования клеток — богатую питательными веществами жидкость, используемую для выращивания клеток в лабораторных чашках, — коктейль из трёх молекул. Добавленные молекулы играют ключевую роль в дифференцировке клеток. Бар-Нур изначально разработал коктейль семь лет назад во время своей постдокторской работы в Гарвардском университете.
Тогда он работал в основном с мышами. Его основные исследования были связаны с культивированием мышечных клеток вне тела для лечения наследственных заболеваний, связанных с дегенерацией мышц. Исследования мышечной дистрофии продолжают оставаться ключевым направлением для Бар-Нура в ETH Zurich. Более того, он обнаружил, что его подход с использованием трёх молекул подходит для получения высококачественных клеток мышц коровы в лаборатории.
Для получения мышечных волокон исследователи используют среду культивирования клеток с тремя молекулами только на ранних стадиях формирования мышечных волокон. После этого молекулы необходимо удалить из среды культивирования клеток в процессе производства. Любой будущий коммерческий продукт не будет их содержать.
Тем не менее необходимы дополнительные разработки для достижения рыночной зрелости.
«Среда для культивирования клеток требует дальнейшей оптимизации, чтобы сделать её более доступной и безопасной для потребления. Кроме того, нам нужно изучить способы производства этих мышечных волокон в больших количествах», — говорит Кристин Траутманн, докторант в группе Бар-Нура и один из двух ведущих авторов исследования.
Пока исследователи произвели всего несколько граммов мышц, но теперь они изучают способы увеличения производства.
«Эти инновационные новые пищевые продукты должны пройти длительную и сложную процедуру авторизации, прежде чем они появятся на полках магазинов и, в конечном итоге, на наших тарелках», — объясняет Адхидеб Гош, учёный в группе Бар-Нура и один из двух ведущих авторов исследования.
Чтобы продолжить развитие этой технологии и вывести её на рынок, Бар-Нур рассматривает возможность запуска стартапа. Он хочет помочь обеспечить возможность производства в будущем доступных и безопасных с этической точки зрения бургеров.
Это исследование получило финансовую поддержку от Good Food Institute — фонда, занимающегося продвижением альтернатив мясу, а также гранта от Swiss Food Research association и Innosuisse.
Исследование опубликовано в Advanced Science.
Источник: ETH Zurich