به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، گوشت کشت شده (یعنی گوشت تولید شده در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از تکنیک‌های مهندسی بافت) به عنوان جایگزینی بالقوه سالم‌تر و کارآمدتر برای گوشت‌های معمولی در حال توسعه است. برای اینکه کشاورزی سلولی ( تکنیکی که گوشت را در بیورآکتورها پرورش می‌دهد) بتواند موجب تغذیه موفقیت آمیز میلیون‌ها نفر شود، باید موانع تکنولوژیکی متعددی برطرف شود. بنابراین باید تولید سلول‌های عضلانی از منابعی مانند مرغ، ماهی، گاو و غیره باید به حدی افزایش یابد که سالانه میلیون‌ها تن گوشت تولید شود. در همین راستا محققان مرکز کشاورزی سلولی دانشگاه تافتس (TUCCA) با توسعه سلول‌های بنیادی عضلانی ای نامیرا گاو (iBSCs) به سمت این هدف گام برداشته اند. زیرا این سلول‌ها دارای سرعت رشد سریع و توانایی تقسیم صدها بار، به طور بالقوه حتی به طور نامحدود هستند، که قادرند پتانسیل تولید گوشت در مقیاس بزرگ را افزایش دهند. این پیشرفت که در مجله ACS Synthetic Biology توضیح داده شده است، به این معنی است که محققان و شرکت‌ها در سراسر جهان می‌توانند بدون نیاز به منبع سلولی مکرر از بیوپسی حیوانات مزرعه، به محصولات جدیدی دسترسی داشته باشند و آنها را توسعه دهند.

مهندسی بافت و تولید بافت‌های بیولوژیک

پیشرفت‌های اخیر در مهندسی بافت و فناوری ساخت بیولوژیک، تعداد زیادی از بافت‌های بیولوژیکی را به وجود آورده است. در این میان، مهندسی ماهیچه‌های مصنوعی به دلیل تطبیق پذیری استثنایی و طیف گسترده ای از کاربردهای آن متمایز است. از صنایع غذایی گرفته تا بخش فناوری و پزشکی، نشان داده است که توسعه این بافت این پتانسیل را دارد که بسیاری از صنایع مختلف را به طور همزمان تحت تاثیر قرار دهد. با این حال، تا به امروز، ساخت بیولوژیک گوشت پرورش‌یافته، امکان پذیر و مطرح نبوده است. ولی با ادغام تخصص‌های مختلف، جهش‌های هم افزایی از نوآوری که الهام بخش یکدیگر هستند می‌توان در آینده از هر سه صنعت انتظارات فراوانی داشت.

 تولید گوشت سلولی

تولید گوشت سلولی به سلول‌های عضلانی ای و چربی با ظرفیت بسیار بالا برای رشد و تقسیم نیاز دارد. در حالی که گوشت رشد یافته از سلول توجه رسانه‌ها را با نمونه‌هایی مانند تایید اولیه FDA از مرغ پرورشی و حتی یک همبرگر رشد یافته با DNA ماستودون به خود جلب کرده است، این محصولات هنوز گران هستند و به سختی قابل افزایش هستند.

سلول‌های بنیادی عضلانی و مزایای آن آنها در تولید گوشت

سلول‌های بنیادی عضلانی طبیعی که از حیوانات زنده برای شروع یک کشت گرفته می‌شوند، معمولاً فقط حدود 50 برابر قبل از شروع «پیر شدن» تقسیم می‌شوند و دیگر قابل دوام نیستند. در حالی که از نظر تئوری امکان تولید مقدار قابل توجهی گوشت برای این سلول‌های بنیادی وجود دارد، سلول‌های نامیرا توسعه یافته توسط تیم TUCCA چندین مزیت را ارائه می‌دهند. مزیت اول امکان تولید توده بیشتر برای تولید گوشت است. مزیت دیگر این است که با در دسترس قرار دادن سلول‌های نامیرا‌شده،  می‌توان سبب ورود سایر محققان برای کشف کشاورزی سلولی  شد، می‌توان راه‌هایی جدید برای کاهش هزینه‌ها پیدا کرد و درنهایت می‌توان بر چالش‌های تولید بیشتر گوشت غلبه کرد.

چالش تهیه و جداسازی سلول‌های بنیادی

اندرو استات، دانشجوی فارغ التحصیل در TUCCA و سرپرست ارشد، گفت: «معمولاً، محققان مجبور بودند جداسازی سلول‌های بنیادی خود را از حیوانات انجام دهند که گران و پر زحمت است، یا از رده‌های سلولی از گونه‌های کمتر مرتبط مانند سلول‌های عضلانی موش استفاده کنند. محقق این پروژه، "با استفاده از این رده‌های سلولی جدید گاوی، گفته است مطالعات آنها می‌تواند با تهیه این سلول‌ها مرتبط‌تر باشد و به معنای واقعی کلمه سریعتر میت‌وانند به اصل موضوع برسند."

دو مرحله کلیدی برای نامیرا شدن سلول‌های بنیادی عضلانی گاوی

برای تبدیل سلول‌های بنیادی عضلانی گاوی به سلول‌های بنیادی عضله گاوی نامیرا، دو مرحله کلیدی وجود داشت. با توجه به اینکه بیشتر سلول‌ها، با تقسیم و پیر شدن، شروع به از دست دادن DNA در انتهای کروموزوم‌های خود می‌کنند که تلومر نامیده می‌شوند، مانند طناب‌های فرسوده ای می‌شوند که در اثر استفاده از بین می‌روند. این خود می‌تواند منجر به خطا در هنگام کپی یا تعمیر DNA شود. همچنین می‌تواند باعث از بین رفتن ژن‌ها و در نهایت مرگ سلول‌ها شود. بنابراین محققان سلول‌های بنیادی گاو را به نحوی مهندسی کردند تا تلومرهای خود را به طور مداوم بازسازی کنند و به طور موثر کروموزوم‌های آنها را "جوان" و آماده برای دور دیگری از تکثیر و تقسیم سلولی نگه دارند. گام دوم برای جاودانگی سلول‌ها این بود که آنها را به طور مداوم پروتئینی تولید کنیم که مرحله مهمی از تقسیم سلولی را تحریک می‌کرد. بنابراین این فرآیند به طور موثر توربوشارژ می‌شود و به رشد سریعتر سلول‌ها کمک می‌کند.

تمایز سلول‌های عضلانی به سلول‌های عضلانی حیوانی

سلول‌های بنیادی عضلانی محصول نهایی نیستند که فرد بخواهد بخورد. آنها نه تنها باید تقسیم شوند و رشد کنند، بلکه باید به سلول‌های عضلانی بالغ نیز تمایز پیدا کنند، درست مانند یا حداقل بسیار شبیه به سلول‌های عضلانی که در استیک یا فیله می‌خوریم. Stout و تیم تحقیقاتی او دریافتند که سلول‌های بنیادی جدید واقعاً به سلول‌های عضلانی بالغ تمایز می‌یابند، اگرچه کاملاً مشابه سلول‌های عضلانی حیوانی یا سلول‌های عضلانی از سلول‌های بنیادی گاو معمولی نیستند. استوت گفت: «این امکان وجود دارد که آنها به اندازه کافی بالغ شده باشند تا طعم و بافت گوشت طبیعی را تکرار کنند، این چیزی است که ما باید بیشتر بررسی کنیم. آنها با سرعت بسیار زیادی در حال دو برابر شدن هستند، بنابراین ممکن است برای رسیدن به بلوغ کامل به زمان بیشتری نیاز داشته باشند.

تولید سالانه میلیون‌ها تن گوشت

برای موفقیت در تولید بالای گوشت کشت‌شده، سلول‌های ماهیچه‌ای باید از گونه‌های مرتبط تهیه شده و در شرایط آزمایشگاهی به روشی سریع و قابل اعتماد گسترش داده شوند تا سالانه میلیون‌ها تن زیست‌توده تولید شود. برای رسیدن به این هدف، ما به این نتیجه رسیدیم که سلول‌های جاودانه‌شده ژنتیکی مزایای قابل‌توجهی نسبت به سلول‌های اولیه ارائه می‌کنند، از جمله رشد سریع، فرار از پیری سلولی، و جمعیت‌های سلولی شروع ثابت برای تولید. تا اینجای کار ما توانستیم سلول‌های عضلانی گاو (iBSCs) را از طریق بیان سازنده رونوشت معکوس تلومراز گاوی (TERT) و کیناز 4 وابسته به سیکلین (CDK4) توسعه ‌دهیم. این سلول‌ها در زمان انتشار بیش از 120 بار دو برابر می‌شوند و ظرفیت خود را برای تمایز میوژنیک حفظ می‌کنند. بنابراین آنها ابزار ارزشمندی را در این زمینه ارائه می‌دهند که امکان تحقیق و توسعه بیشتر برای پیشرفت گوشت پرورشی را فراهم می‌کند.

آیا خوردن سلول‌های نامیرا بی‌خطر است؟

دیوید کاپلان، استاد خانواده استرن، گفت: «در حالی که برخی ممکن است این سوال را مطرح کنند که آیا خوردن سلول‌های نامیرا بی‌خطر است، در واقع، تا زمانی که سلول‌ها برداشت، ذخیره، پخته و هضم شوند، هیچ مسیر مناسبی برای رشد مداوم وجود ندارد». مهندسی زیست پزشکی در Tufts و مدیر TUCCA. مانند گوشت طبیعی که امروزه می‌خوریم، سلول‌ها به سادگی تبدیل به مواد بی اثر می‌شوند که امیدواریم طعم لذیذی داشته باشد و طیف وسیعی از فواید مغذی را به همراه داشته باشد.

پایان مطلب/.