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Nature子刊:世界首款生物3D打印牛排,拥有大理石花纹

 食研私享 2021-11-12


在过去十年,细胞培养肉从伦理、经济、环境和公共健康等方面引起了极大的关注,尽管它仍在争论中。最近,尝起来像肉但基于植物蛋白的人造肉已经实现商业化(例如:人造肉第一股 Beyond Meat 公司)。尽管细胞培养肉存在的挑战与植物基人造肉不同,但由于其可以通过控制风味、肌肉/脂肪细胞的比例和质地来模仿真正的肉,因此细胞培养肉受到了高度关注。

目前,用于培养肉的牛细胞可以通过两种方法获得。一种是从牛身上获取可食用的肌肉组织,将其细胞分离成肌肉卫星细胞、成体干细胞和多能干细胞等各种类型细胞,然后进行培养以增加细胞数量。另一种是将体细胞转化为诱导多能干细胞 (iPSC) ,并将它们分化为每种细胞类型。

近期,一项最新研究开发了一种改良的支撑浴辅助细胞打印方法,即肌腱-凝胶集成生物打印技术(TIP),研究人员通过该技术总共构建了 72 根纤维(包括 42 个肌肉纤维、28 个脂肪组织和2根毛细血管),并通过手工将肌肉、脂肪、毛细血管纤维组装在一起,最后形成了一块直径为 5 mm、长度为 10 mm 的牛排状肉。


将肌细胞纤维、脂肪细胞纤维和血管细胞纤维组装成培养牛排(人造牛排)


该研究由日本大阪大学工程研究生院高级细胞调控化学联合研究实验室 (TOPPAN INC.)完成,该研究以:Engineered whole cut meat-like tissue by the assembly of cell fibers using tendon-gel integrated bioprinting 为题,于2021年8月24日发表在 Nature 子刊 Nature Communications上。


该研究团队向我们展示了制备3D打印牛排的三步策略:(1)从日本和牛(一种良种肉牛)中收集可食用牛卫星细胞(bSCs)和牛脂肪干细胞(bADSCs)并进行扩增;(2) 开发-肌腱凝胶集成生物打印技术 (TIP),用于制备细胞纤维及其向骨骼肌、脂肪和毛细血管纤维的分化;(3)模拟牛排的组织结构,将分化后的细胞纤维组装成工程化牛排状肉(下图b)


 a. 真肉牛排的结构
b. 生物3D打印牛排的构建过程示意图

肌腱-凝胶集成生物打印(TIP)细胞示意图

肌腱-凝胶集成生物打印(TIP)牛卫星细胞

该研究团队表示,这项研究是首次报道制备全切培养肉样组织,该组织由从可食用肉块中分离出的三种原代牛细胞组成,并被模拟成真肉的结构。

但是,该项研究所展示的培养的牛排样组织是小块且不可食用的,因此未来将需要考虑到基于肌腱-凝胶集成生物打印技术(TIP)的细胞打印可扩展性以及培养和细胞打印相关材料的可食用性。此外,为了打印牛细胞用于细胞培养肉(人造肉),该研究团队预计 TIP 也将有利于未来肌肉组织工程应用。

论文链接:
https:///10.1038/s41467-021-25236-9


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