从干细胞中培育出的“牛肉”

　　研究人员已经开发出长生不老的牛肌肉干细胞，从而消除了不断地回到活组织动物身上进行培养肉研究和生产的需要。细胞系的快速和持续生长也可以增加细胞培养肉的质量。

　　

   

   

分化的永生化牛干细胞，具有完全表达的肌肉蛋白(蓝色=细胞核；洋红=肌细胞生成素；绿色=肌球蛋白)。比例约1毫米。

细胞培养肉的生产需要肌肉和脂肪细胞具有非常高的生长和分裂能力。虽然细胞培养肉已经引起了媒体的关注，比如美国食品药品监督管理局(FDA)初步批准了培养鸡，甚至用乳齿象DNA培育出了汉堡包，但这些产品仍然很昂贵，而且很难规模化。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，必须克服几个技术挑战。来自鸡、鱼、牛和其他食物来源的肌肉细胞必须被种植，每年生产数百万公吨。为了实现这一目标，塔夫茨大学细胞农业中心(TUCCA)的研究人员开发了长生不老的牛肌肉干细胞(iBSCs)，这种干细胞可以快速生长并分裂数百次，甚至可能无限分裂。ACS Synthetic Biology杂志描述了这一进展，这意味着全球的研究人员和公司可以获得和开发新产品，而不必反复从农场动物活检中获取细胞。

从活体动物身上提取的正常肌肉干细胞进行培养，通常只会分裂约50次，就会开始“衰老”，不再具有活力。虽然从理论上讲，这些干细胞有可能产生大量的肉，但TUCCA团队开发的永生细胞有几个优势。一是有可能生产出更多的肉。

另一个优势是，通过广泛使用永生化细胞，他们将降低其他研究人员探索细胞农业的门槛——寻找降低成本和克服大规模生产挑战的方法。

“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，比如鼠的肌肉细胞，”TUCCA的研究生、该项目的首席研究员Andrew Stout说，“使用这些新的持久牛细胞系，他们的研究可以更相关，实际上是直接进入问题的核心。”

将普通牛肌肉干细胞转化为永生化牛肌肉干细胞的关键是两个步骤。大多数细胞在分裂和衰老的过程中，开始失去染色体末端的DNA，这被称为端粒，就像磨损的绳子一样，随着使用而磨损。当DNA被复制或修复时，这会导致错误。它还会导致基因丢失，最终导致细胞死亡。

研究人员设计了牛干细胞，使其不断重建端粒，有效地保持染色体“年轻”，为下一轮复制和细胞分裂做好准备。

使细胞长生不老的第二步是让它们不断产生一种蛋白质，这种蛋白质可以刺激细胞分裂的关键阶段。这有效地加速了这一过程，帮助细胞生长得更快。

肌肉干细胞并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，或者至少非常类似于，我们在牛排或鱼片里吃的肌肉细胞。斯托特和他的研究小组发现，新的干细胞确实分化为成熟的肌肉细胞，尽管与动物肌肉细胞或传统牛干细胞的肌肉细胞不完全相同。

Stout说:“有可能它们已经成熟到足以复制天然肉的味道和质地，这是我们必须进一步探索的东西。”它们正以非常快的速度翻倍，所以它们可能还需要一点时间才能完全成熟。”

塔夫茨大学斯特恩家族生物医学工程教授、TUCCA主任David Kaplan说:“虽然有些人可能会质疑摄入永生细胞是否安全，但事实上，当细胞被收获、储存、烹饪和消化时，已经没有继续生长的可行途径了。就像我们今天吃的天然肉一样，这些细胞只是变成了惰性物质，我们希望它们味道鲜美，并提供广泛的营养价值。”

Immortalized Bovine Satellite Cells for Cultured Meat Applications