Исследователи из США сконструировали стволовые клетки мышц быка, которые можно выращивать в среде без факторов роста. Сверхэкспрессия гена фактора роста фибробластов FGF2 или мутанта RasG12V в таких клетках позволяет им расти и дифференцироваться без экзогенного FGF2. Такой подход может снизить стоимость выращивания искусственного мяса, хотя он требует усовершенствования: сконструированные клетки дифференцировались и сливались хуже, чем контрольные клетки, растущие обычных условиях. Результаты опубликованы в Cell Reports Sustainability.
Искусственное мясо могло бы позволить людям снизить воздействие промышленного производства мяса на окружающую среду и лучше контролировать качество производимого продукта. Но сейчас выращивать мясо в пробирке дорого — и большая часть затрат приходится на питательную среду, такую как фетальная бычья сыворотка (FBS) или коктейль рекомбинатных белков. Два года назад исследователи разработали бессывороточную среду для культивации бычьих сателлитных клеток Beefy-9, однако в ней содержались дорогие ингредиенты — рекомбинантный фактор роста фибробластов 2 (FGF2) и рекомбинантный альбумин. Спустя год альбумин заменили изолятом белка рапса, однако FGF2 все еще был необходим — без него клетки не растут.
Чтобы культивировать бессмертные стволовые клетки мышц быка (iBSC) в среде без FGF2, исследователи из Универстита Тафтса под руководством Дэвида Каплана (David Kaplan) решили заставить эти клетки экспрессировать FGF2 и включать все необходимые для деления и роста пути самостоятельно. Ранее было показано, что миобласты (клетки-предшественники мышечных клеток) мышей экспрессируют некоторое количество FGF2, но их пролиферация все еще зависит от экзогенного FGF2. Сверхэксперссия FGF2 в этих клетках ослабляет эту зависимость, но не полностью. К похожему эффекту приводит сверхэкспрессия онкогенного мутанта RasG12V, которая, вероятно, усиливает действие эндогенного FGF2 и помимо прочего сама способствует пролиферации клеток. Опираясь на эти данные, исследователи предположили, что если заставить бычьи сателлитные клетки сверхэкспрессировать FGF2 или RasG12V, то они смогут расти в среде, которая не содержит факторов роста.
Ученые создали клетки iBSC, которые сверхэкспрессировали FGF2, RasG12V или одновременно FGF2 и RasG12V и попробовали вырастить их в среде с экзогенным FGF2 и без него. Также они культивировали в таких средах и контрольные клетки iBSC. Контрольные клетки без фактора роста делиться не смогли, а вот сконструированные клетки продолжали расти непрерывно. При этом одновременная экспрессия FGF2 и RasG12V работала лучше, чем что-то одно. Среднее время, за которое количество клеток удваивалось в среде без FGF2 составляло 60 часов для клеток FGF2/RasG12V, 82 часа — для клеток, сверхэкспрессирующих только FGF2 и 68 часов — для клеток, сверхэкспрессирующих RasG12V. Количество контрольных клеток в среде с FGF2 удваивалось за 55 часов. Это достаточно медленный рост: в среде, содержащей сыворотку, iBSC растут намного быстрее — их количество удваивается примерно за 15 часов.
Сконструированные iBSC сохраняли фенотип сателлитных клеток, то есть в них обнаруживались все белки, которые есть в контрольных клетках, растущих в среде с экзогенным FGF2. Однако экспрессия маркеров дифференцировки в сконструированных клетках несколько отличалась, такие клетки хуже дифференцировались, чем контрольные, и хуже сливались в многоядерные мышечные трубочки (миотубы).
Таким образом, подход, предложенный исследователями, еще предстоит оптимизировать — так, чтобы клетки быстрее делились и лучше дифференцировались. Тем не менее результаты показывают, что создать инженерные клетки, которые могут расти в среде без факторов роста, возможно.
Чуть больше полугода назад Минсельхоз США разрешил продавать в стране куриное мясо двух производителей, выращенное в пробирке. До этого реализовывать искусственное мясо в США было нельзя.