Чтобы клеточное «животноводство» — процесс выращивания мяса в биореакторах — могло прокормить миллионы людей, необходимо преодолеть несколько технических проблем. Для производства миллионов тонн в год необходимо выращивать достаточно мышечных клеток кур, рыб, коров и других источников мяса. Для достижения этой цели исследователи из Центра клеточного земледелия Университета Тафтса (TUCCA) разработали иммортализованные стволовые клетки мышц крупного рогатого скота (IBSC).
Иммортализованный дословно обозначат «тот, кого обессмертили» или «получивший бессмертие». Иммортализованная клеточная линия — это популяция клеток, которые благодаря мутации избежали нормального старения и вместо этого продолжают делиться. Такие IBSC могут быстро расти и делиться сотни раз или даже бесконечно.
Достижение описали в ACS Synthetic Biology — это журнал Американского химического общества, посвящённый синтетической биологии. Успех биологов из частного университета в Бостоне означает, что исследователи и компании по всему миру могут иметь доступ к новым продуктам и разрабатывать их без необходимости повторно добывать клетки из сельхозживотных.
Нормальные мышечные стволовые клетки, взятые у живых животных, обычно делятся около 50 раз, прежде чем начинают «стареть»и утрачивать жизнеспособность. Из «бессмертных» стволовых клеток возможно производить значительное количество мяса. Так что IBSC, разработанные командой TUCCA, обладают рядом иных преимуществ. Одно из них — возможность получения куда большей массы для выпуска мяса. Ещё одно заключается в том, что, сделав IBSC широко доступными, биологи снизили для других исследователей барьер входа в клеточное сельское хозяйство.
О пороге для входа в тематику для новичков рассказал Эндрю Стаут, аспирант TUCCA и ведущий исследователь проекта. Исследователям обычно приходится самостоятельно выделять стволовые клетки из животных, что дорого и трудоёмко. Либо они должны использовать модельные клеточные линии менее значимых видов, то есть мышиные клетки. А теперь, используя IBSC, эти новые устойчивые линии клеток крупного рогатого скота (КРС), исследования станут более актуальными и сосредоточенными сразу на сути вопроса.
В преобразования обычных стволовых клеток КРС в IBSC было два важных этапа. Большинство клеток по мере их деления и старения начинают терять ДНК на концах своих хромосом, которые называются теломерами. Это похоже на износ верёвок, которые ветшают при использовании. Старение может привести к ошибкам при копировании или восстановлении ДНК, а также к потере генов и, в конечном счёте, к гибели клеток. Так что исследователи изменили стволовые клетки КРС таким образом, чтобы они постоянно восстанавливали свои теломеры, эффективно сохраняя хромосомы «молодыми» и готовыми к следующему раунду репликации и деления.
Второй шаг к «бессмертию» клеток — это способ заставить их непрерывно вырабатывать белок, который стимулирует важнейшую стадию клеточного деления. Он эффективно ускоряет процесс и помогает клеткам расти быстрее.
Мышечные стволовые клетки — это не конечный продукт, который хочется есть. Они должны не только делиться и расти, но и и перерастать в зрелые мышечные клетки, очень похожие на те, которые мы едим в виде бифштекса или филе. Эндрю Стаут и его коллеги обнаружили, что новые стволовые клетки действительно выросли в зрелые мышечные клетки, хотя и не полностью идентичные мышцам животных или полученным из обычных стволовых клеток КРС. В общем, способность получить из IBSC мясо со вкусом и строением, как у выращенного на ферме, ещё предстоит уточнить.
Некоторые могут усомниться в безопасности употребления иммортализованных клеток. Но на самом деле, когда клетки сварены или пожарены, пути для их дальнейшего роста больше не существует. Подобно натуральному мясу, которое мы едим сегодня, клетки просто становятся инертным материалом. Который, как мы надеемся, будет вкусным и содержащим много полезных веществ
— Дэвид Каплан, профессор биомедицинской инженерии семьи Стерн в Tufts и директор TUCCA.
