Американские ученые вырастили из культуры адипоцитов мыши и свиньи полноценный участок жировой ткани. Это удалось с помощью выращивания плоской культуры клеток, из которой затем сформировали трехмерную структуру ткани. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале eLife, текстура и строение искусственной ткани были такими же, как и у настоящей.
Хотя ученые уже умеют выращивать искусственное мясо, состоящее из полноценных мышечных тканей, существует проблема низкого содержания жира в таких образцах. Из-за этого искусственное мясо сильно отличается по вкусу от настоящего: жир отвечает за видоспецифический привкус мяса, поскольку большинство летучих ароматических соединений, которые выделяются при готовке, происходят из липидов. Лишь однажды ученые вырастили образец мяса говядины, который на 36 процентов состоял из жира.
Основной проблемой выращивания больших объемов искусственной жировой (и не только) ткани считается тот факт, что кислород и питательные вещества могут диффундировать лишь через несколько сотен микрон плотной ткани. Обычно это ограничение обходят с помощью перфузионных каналов, однако в жировой ткани не удается достигнуть необходимой плотности, поэтому адипоциты перестают расти на расстоянии примерно одного миллиметра.
Дэвид Каплан (David Kaplan) из Университета Тафтса попытался преодолеть эти проблемы. Для начала ученые под его руководством культивировали плоскую культуру мышиных клеток 3T3-L1, имеющих фенотип адипоцитов. В течение месяца клетки находились в среде для накопления липидов. Как говорят сами ученые, ключевым элементом в сохранении культуры была ее бережная обработка, например, при смене среды. Она позволяла не разрывать уже сформировавшийся пласт тканей. К 30 дню размер липидных капель составлял 11,1 микрометра, что соответствовало адипоцитам семидневной мыши.
Плоскую культуру собрали с помощью скребка, получившийся комок массой примерно 0,8 грамма выглядел как жировая ткань. Для сохранения трехмерной структуры в массу добавляли альгинат натрия или микробную трансглютаминазу, которые стабилизировали ковалентные связи и стабилизировали клеточную массу. Измеренные с помощью одноосного сжатия текстуры объемных тканей, которые состоят из 15- и 30-дневных культур, оказались сопоставимы. После дополнительного обогащения образца жирными кислотами и триглицеридами качественный состав липидов в искусственных адипоцитах приблизился к показателям нативных адипоцитов.
Для прикладного использования методики ученые опробовали ее для выращивания адипоцитов свиньи. После 30 дней адипогенеза культивируемые адипоциты свиней также успешно обрабатывали альгинатом для образования макромасштабных культивируемых жировых конструкций. Вместо одной крупной жировой капли, как в нативных адипоцитах свиньи, курицы или коровы, липиды в культивируемых адипоцитах формировали множество мелких жировых включений в цитоплазме.
Обогащение жирными кислотами и триглицеридами искусственных свиных адипоцитов проходило эффективнее, чем обогащение мышиных адипоцитов. Единственным отличием в составах липидов искусственных и нативных свиных адипоцитов было нарушенное соотношение фосфолипидов, которое не влияло на физико-химические свойства ткани.
Таким образом, выращивание плоской культуры клеток делает диффузию кислорода и питательных веществ из среды простой и доступной, а последующее применение стабилизаторов позволяет добиться полноценной трехмерной структуры жировой ткани. В дальнейшем ученым нужно проверить, можно ли использовать такой жир для готовки, и можно ли интегрировать его выращивание in vitro в выращивание мяса.
Мясо выращивают не только из мышечных клеток, но и с помощью какао-масло. Получается, правда, растительное мясо, которое может быть актуально для вегетарианцев.