我科學家用干細胞技術20天培養(yǎng)出50克人造肉,但——
細胞培養(yǎng)肉走上餐桌,還要5到10年
“目前,我國細胞培養(yǎng)肉的研究,還面臨三大挑戰(zhàn),包括高純度干細胞的提取及干性維持、無血清培養(yǎng)基研發(fā)和干細胞的大規(guī)模高密度培養(yǎng)。”11月18日,在首屆中國細胞培養(yǎng)肉高峰論壇中,南京農(nóng)業(yè)大學教授周光宏與參會學者分享細胞培養(yǎng)肉的研究進展。
自2009年起,他和團隊歷時10年獲取了高純度的畜禽干細胞并維持其干性,一年前,他帶領團隊研發(fā)出中國第一塊細胞培養(yǎng)肉。
用畜禽干細胞體外培養(yǎng)生產(chǎn)
細胞培養(yǎng)肉真正變得看得見摸得著,還是在2013年。當年,荷蘭教授馬克·普斯特(Mark Post)在荷蘭首次研發(fā)出可以食用的培養(yǎng)肉,并在英國倫敦舉辦了全球首次培養(yǎng)牛肉漢堡試吃大會。
中國的第一塊細胞培養(yǎng)肉,誕生于2019年11月18日。周光宏說,研究團隊使用第六代豬肌肉干細胞,經(jīng)過20天的培養(yǎng),得到重達5克的培養(yǎng)肉。
細胞培養(yǎng)肉是指用畜禽干細胞經(jīng)過體外培養(yǎng)生產(chǎn)出來的肉類,它不需要經(jīng)過動物養(yǎng)殖,直接用細胞培養(yǎng)而來,不同于市面上用植物蛋白加工的“人造肉”。
“為什么幾個細胞能長成5克的培養(yǎng)肉,這就是干細胞的功勞。而提取到高純度的肌肉干細胞并維持其干性(生長能力)很難。”從2009年起,周光宏的團隊嘗試各種方法,先從小鼠中分離出肌衛(wèi)星細胞和間充質細胞,發(fā)現(xiàn)這兩種細胞都有成為培養(yǎng)肉種子細胞的潛力。順著這條路,2015年,周光宏團隊成員丁世杰和中國科學院合作,分離出高純度豬肌肉干細胞,兩年后,牛干細胞也被分離。
2017年—2019年,研究團隊又研發(fā)用于培養(yǎng)肉的豬、牛肌肉干細胞干性維持方法,研制出含食品級抗氧化劑的培養(yǎng)基。“機體內(nèi)有各種因子調(diào)控干細胞的增殖,我們找到了關鍵的信號傳導通路和抑制劑,模擬了細胞體內(nèi)的生長環(huán)境。一年前,在實驗室20天可以生產(chǎn)5克人造肉,現(xiàn)已經(jīng)能培養(yǎng)出50克。”丁世杰說。
“無血清”細胞培養(yǎng)基等難題尚需攻克
“與傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)方式相比,培養(yǎng)肉可以減少30%—50%的能源消耗,降低 70%—90%的溫室氣體排放量,降低90%以上土地使用, 減少80%—90%的用水量等。”在丁世杰看來,理想中的細胞培養(yǎng)肉既能縮短肉類生產(chǎn)時間,又能節(jié)省土地、減少污染,而且物美價廉。
不過,細胞培養(yǎng)肉走上餐桌,還有多條鴻溝需要跨越。
首當其沖的便是要開發(fā)“無血清”細胞培養(yǎng)基。“培養(yǎng)肉生產(chǎn)中,70%的成本來自培養(yǎng)基中的血清,只有大幅度降低培養(yǎng)基的成本,人造肉才能真正走向產(chǎn)業(yè)化。”丁世杰說,血清取材于動物,能提供多種營養(yǎng),在細胞培養(yǎng)中起到關鍵作用。但其成本較高,例如,牛血清售價每500毫升就要幾千元,所以需研發(fā)無血清培養(yǎng)基。
近一年來,周光宏團隊已經(jīng)在研制各種成分明確的血清替代產(chǎn)品,嘗試逐漸替代血清培養(yǎng)基。
“此外,干細胞的大規(guī)模高密度培養(yǎng)也面臨挑戰(zhàn),這要解決增殖產(chǎn)生的細胞如何形成肌肉等難題,涉及專用生物反應器的研發(fā)、特定模具的研制和三維培養(yǎng)技術開發(fā)。另外,產(chǎn)品安全評價與管理規(guī)范等問題也不容忽視。”周光宏說,細胞培養(yǎng)肉產(chǎn)業(yè)化還有諸多技術需要突破,但是未來可期。
他認為:“讓細胞培養(yǎng)肉成本從每克300元降到3元甚至是3角,才有可能走上餐桌,這一過程大約需要5—10年。”
關鍵詞: 細胞培養(yǎng)肉 科學家
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