Снимка: Shoji Takeuchi, The University of Tokyo
Нова биореакторна система използва кухи влакна, за да доставя хранителни вещества на отглежданите в лаборатория тъкани, което позволява мащабируемо производство на култивирано пилешко месо с реалистична текстура.
Нов биореактор, който възпроизвежда функцията на кръвоносната система, позволява производството на повече от 10 грама пилешка мускулна тъкан, което допринася за развитието на култивираното месо. Доставяйки кислород и хранителни вещества директно в изкуствената тъкан, системата подпомага устойчивия растеж на клетките. Откритията са публикувани в списание Trends in Biotechnology.
„Нашето изследване представя мащабируема стратегия отгоре надолу за производство на култивирано месо от цели парчета с помощта на перфузионен биореактор с кухи влакна“, казва старшият автор Шоджи Такеучи от Университета в Токио. "Тази система дава възможност за разпределение на клетките, подреждане, свиваемост и подобрени свойства, свързани с храната. Тя предлага практическа алтернатива на методите, базирани на съдовете, и може да повлияе не само на производството на храни, но и на регенеративната медицина, тестването на лекарства и биохибридната роботика."
Едно от основните предизвикателства при инженерството на мащабни тъкани е невъзможността на дифузията сама по себе си да доставя достатъчно хранителни вещества и кислород на големи разстояния. Без интегрирана кръвоносна система дебелината на тъканите обикновено е ограничена до по-малко от 1 милиметър. Това ограничение затруднява отглеждането на по-големи, плътно клетъчни тъкани, като например тези, необходими за култивирано месо или медицински приложения.
„Използваме полупропускливи кухи влакна, които имитират кръвоносните съдове по отношение на способността им да доставят хранителни вещества до тъканите“, казва Такеучи. "Тези влакна вече се използват често в домашните филтри за вода и в апаратите за диализа на пациенти с бъбречни заболявания. Вълнуващо е да открием, че тези миниатюрни влакна могат също така ефективно да помогнат за създаването на изкуствени тъкани и евентуално на цели органи в бъдеще."
Биореакторът с кухи влакна демонстрира пробив
Авторите демонстрират биопроизводството на сантиметрови тъкани на пилешки скелетни мускули с помощта на биореактор от кухи влакна (HFB), състоящ се от масив от 50 кухи влакна. Освен това те са приложили система за сглобяване с помощта на робот за производството на HFB с 1 125 влакна и са произвели цялостно нарязано пилешко месо с тегло над 10 g, използвайки пилешки фибробластни клетки, които изграждат съединителната тъкан.
„Култивираното месо предлага устойчива и етична алтернатива на конвенционалното месо“, казва Такеучи. "Въпреки това възпроизвеждането на текстурата и вкуса на месото от цели парчета остава трудно. Нашата технология позволява производството на структурирано месо с подобрена текстура и вкус, което потенциално ускорява търговската му жизнеспособност. Освен върху храните, тази платформа може да окаже влияние и върху регенеративната медицина и меката роботика."
Според Такеучи допълнителните предизвикателства пред бъдещите изследвания включват определяне на дългосрочните ефекти на перфузията върху качеството на тъканта, адаптиране на технологията за производство на органи и биохибридна роботика, както и по-нататъшно подобряване на механичните свойства и структурната цялост на тъканта, за да се имитират по-добре характеристиките на естествената мускулна тъкан.
„Преодоляхме предизвикателството да постигнем перфузия в дебели тъкани, като подредихме кухите влакна с микромащабна прецизност“, казва Такеучи. "Оставащите предизвикателства включват подобряване на доставката на кислород в по-големи тъкани, автоматизиране на отстраняването на влакната и преминаване към безопасни за храните материали. Решенията могат да включват използването на изкуствени носители на кислород, които да имитират червени кръвни клетки, механизми за отстраняване на снопове, които ефективно отстраняват влакната с една операция, и ядливи или рециклируеми кухи влакна."
