Przełom w pracach nad hodowlą mięsa w laboratorium?

Pełnowartościowy stek stworzony w warunkach laboratoryjnych? Naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Barcelonie przekonują, że ta technologia jest coraz bliżej. Opracowali nowatorską metodę hodowli samorganizujących się tkanek wołowych, które zawierają komórki mięśniowe, nerwowe oraz naczynia krwionośne. To przełomowe osiągnięcie może znacząco przyspieszyć rozwój technologii produkcji mięsa bez hodowli zwierząt. Opisuje je w najnowszym numerze czasopismo "Nature Communications".

Tkanka 3D zawierająca struktury przypominające włókna mięśniowe i naczynia krwionośne. Fot. Marina Sanaki-Matsumiya/EMBL /materiały udostępnione

Mięso produkowane z komórek zwierzęcych w laboratorium, od lat postrzegane jest jako bardziej zrównoważona alternatywa dla tradycyjnej hodowli zwierząt. Dotychczasowe technologie pozwalały jednak głównie na wytwarzanie mięsa mielonego, a odtworzenie złożonej struktury steka pozostawało ogromnym wyzwaniem. Kluczowym problemem była trudność w uzyskaniu różnorodności typów komórek i ich wzajemnych interakcji, które są niezbędne do odtworzenia naturalnej tkanki mięśniowej.

Kluczowe osiągnięcie 

Zespół badawczy kierowany przez prof. Miki Ebisuya wykorzystał linię komórek macierzystych pochodzących z zarodków bydła. W przeciwieństwie do komórek pobieranych od dorosłych zwierząt, komórki zarodkowe mogą dzielić się przez długi czas i mają zdolność różnicowania się w wiele typów komórek. Dzięki precyzyjnemu sterowaniu procesem rozwoju, naukowcom udało się uzyskać trzy kluczowe składniki tkanki mięśniowej: komórki mięśni szkieletowych, neurony oraz komórki śródbłonka, które tworzą naczynia krwionośne.

Jednym z największych osiągnięć zespołu EMBL było wykazanie, że komórki zarodkowe mogą nie tylko rozwijać się w różne typy komórek, ale także samodzielnie organizować się w trójwymiarowe struktury przypominające naturalne tkanki. W ciągu 15 dni udało się wyhodować takie „tkanki” o średnicy 0,6 mm, w których włókna mięśniowe współistniały z sieciami naczyń krwionośnych oraz neuronami rdzenia kręgowego. To dowód na to, że możliwe jest uzyskanie złożonych, wielokomórkowych struktur bez konieczności ręcznego łączenia poszczególnych typów komórek.

Obecność komórek śródbłonka i tworzenie się sieci naczyń krwionośnych to szczególnie istotny krok naprzód. W naturalnych tkankach naczynia krwionośne dostarczają tlen i składniki odżywcze, umożliwiając wzrost i zdrowie większych struktur. Choć sieci naczyniowe uzyskane w badaniu są jeszcze prymitywne, stanowią ważny etap na drodze do hodowli większych i bardziej złożonych tkanek.

Weryfikacja koncepcji

Naukowcy podkreślają, że ich osiągnięcie to na razie tylko weryfikacja pomysłu, a nie gotowa receptura na produkcję steków z laboratorium. Wyhodowane tkanki są wciąż bardzo małe, a do uzyskania steka o odpowiedniej wielkości i strukturze konieczne będzie opracowanie metod pozwalających na wzrost większych tkanek oraz rozwinięcie bardziej zaawansowanych sieci naczyniowych.

Kolejną barierą jest koszt. Hodowla komórek zarodkowych i sterowanie ich rozwojem wymaga obecnie bardzo drogich pożywek i odczynników, co czyni produkcję na skalę przemysłową nieopłacalną. Jednak zdaniem badaczy, ich praca otwiera nowe możliwości nie tylko dla przemysłu spożywczego, ale także dla medycyny regeneracyjnej i inżynierii tkankowej.

Opracowany przez zespół EMBL model trójwymiarowych tkanek wołowych stanowi również cenne narzędzie do badań nad rozwojem mięśni i interakcjami różnych typów komórek. Pozwala to na prowadzenie eksperymentów, które dotychczas, w prostszych hodowlach komórkowych, były niemożliwe.