细胞培养肉走上餐桌,还要5到10年

孕期手册 | 2020-11-28 06:44

  我科学家用干细胞技术20天培养出50克人造肉,但——
细胞培养肉走上餐桌,还要5到10年

  “目前,我国细胞培养肉的研究,还面临三大挑战,包括高纯度干细胞的提取及干性维持、无血清培养基研发和干细胞的大规模高密度培养。”11月18日,在首届中国细胞培养肉高峰论坛中,南京农业大学教授周光宏与参会学者分享细胞培养肉的研究进展。

  自2009年起,他和团队历时10年获取了高纯度的畜禽干细胞并维持其干性,一年前,他带领团队研发出中国第一块细胞培养肉。

  用畜禽干细胞体外培养生产

  “我们不应为了吃鸡胸肉或鸡翅而养一整只鸡,而应该在合适的培养基中分别培养这些组织。”1931年,英国前首相丘吉尔的这番畅想,被视为世界范围内首次提出培养肉的概念。

  细胞培养肉真正变得看得见摸得着,还是在2013年。当年,荷兰教授马克·普斯特(Mark Post)在荷兰首次研发出可以食用的培养肉,并在英国伦敦举办了全球首次培养牛肉汉堡试吃大会。

  中国的第一块细胞培养肉,诞生于2019年11月18日。周光宏说,研究团队使用第六代猪肌肉干细胞,经过20天的培养,得到重达5克的培养肉。

  细胞培养肉是指用畜禽干细胞经过体外培养生产出来的肉类,它不需要经过动物养殖,直接用细胞培养而来,不同于市面上用植物蛋白加工的“人造肉”。

  “为什么几个细胞能长成5克的培养肉,这就是干细胞的功劳。而提取到高纯度的肌肉干细胞并维持其干性(生长能力)很难。”从2009年起,周光宏的团队尝试各种方法,先从小鼠中分离出肌卫星细胞和间充质细胞,发现这两种细胞都有成为培养肉种子细胞的潜力。顺着这条路,2015年,周光宏团队成员丁世杰和中国科学院合作,分离出高纯度猪肌肉干细胞,两年后,牛干细胞也被分离。

  2017年—2019年,研究团队又研发用于培养肉的猪、牛肌肉干细胞干性维持方法,研制出含食品级抗氧化剂的培养基。“机体内有各种因子调控干细胞的增殖,我们找到了关键的信号传导通路和抑制剂,模拟了细胞体内的生长环境。一年前,在实验室20天可以生产5克人造肉,现已经能培养出50克。”丁世杰说。

  “无血清”细胞培养基等难题尚需攻克

  “与传统肉类生产方式相比,培养肉可以减少30%—50%的能源消耗,降低 70%—90%的温室气体排放量,降低90%以上土地使用, 减少80%—90%的用水量等。”在丁世杰看来,理想中的细胞培养肉既能缩短肉类生产时间,又能节省土地、减少污染,而且物美价廉。

  不过,细胞培养肉走上餐桌,还有多条鸿沟需要跨越。

  首当其冲的便是要开发“无血清”细胞培养基。“培养肉生产中,70%的成本来自培养基中的血清,只有大幅度降低培养基的成本,人造肉才能真正走向产业化。”丁世杰说,血清取材于动物,能提供多种营养,在细胞培养中起到关键作用。但其成本较高,例如,牛血清售价每500毫升就要几千元,所以需研发无血清培养基。

  近一年来,周光宏团队已经在研制各种成分明确的血清替代产品,尝试逐渐替代血清培养基。

  “此外,干细胞的大规模高密度培养也面临挑战,这要解决增殖产生的细胞如何形成肌肉等难题,涉及专用生物反应器的研发、特定模具的研制和三维培养技术开发。另外,产品安全评价与管理规范等问题也不容忽视。”周光宏说,细胞培养肉产业化还有诸多技术需要突破,但是未来可期。

  他认为:“让细胞培养肉成本从每克300元降到3元甚至是3角,才有可能走上餐桌,这一过程大约需要5—10年。”

【编辑:张一凡】