Hodowla mięsa w warunkach in vitro

Komórki, które są odpowiedzialne za tworzenie nowej tkanki mięśniowej to mononuklearne mioblasty (ang. mononuclear myoblasts). Łączą się one, formując multinuklearne miotubule, które dojrzewając, formują włókna mięśniowe. Zlokalizowane pomiędzy blaszką podstawną i sarkolemą, komórki miosatelitowe są w normalnych warunkach w stanie "wyciszonym". Kiedy w warunkach in vivo  następuje zmiana, komórki te dzielą się asymetrycznie w samodzielnie odnawiające się mioblasty i włókna mięśniowe. Ilość takich komórek w tkance mięśniowej uzależniona jest od wieku i składu włókien. Ich zdolność do proliferacji natomiast spada wraz z wiekiem i zależy od gatunku oraz stanu zdrowia dawcy. Dlatego zazwyczaj do izolacji wybierane są nowo narodzone osobniki. Jednak również dojrzały osobnik może stanowić źródło komórek macierzystych. Wyizolowane miosatelity hodowane są na odpowiednim podłożu oraz na odpowiednim (np. kolagenowym) szkielecie.

Obiad dla astronautów

Hodowanie sztucznej tkanki mięśniowej w terapii chorobowej lub rekonstrukcji chirurgicznej jest  znane nie od dziś. Inżynieria tkankowa znajduje swoje zastosowanie w medycynie regeneracyjnej, w badaniu leków na modelach in vitro oraz w modelach in vivo – w terapiach dystrofii mięśniowej lub defektów mięśniowych. Pozyskiwanie produktów mięsnych ze źródeł innych niż dotychczas to nie tylko ulga dla wegetarian, wyznawców pewnych religii  oraz wszystkich osób, które mają na uwadze cierpienie zwierząt. To także szansa na wzbogacenie hodowanych kultur tkankowych w dodatkowe, korzystne dla człowieka składniki (np. witaminy). Ryzyko zakażenia takiej hodowli również jest znikome, a możliwość manipulacji składem podłoża może znacznie wpłynąć na jakość otrzymanego „produktu”. Nie wspominając o  zmniejszeniu stopnia degradacji środowiska w wyniku emisji gazów cieplarnianych, zużyciu wody, erozji czy eksploatacji ziemi. Wyniki badań przeprowadzonych na Uniwersytecie w Oksfordzie sugerują, że takie rozwiązanie może wywoływać o 99 % mniej negatywny wpływ na środowisko niż konwencjonalne metody. Produkcją mięsa in situ nie pogardzą także astronauci, badacze na stacjach polarnych, żołnierze w obozach wojennych, czy nawet personel bunkru atomowego.

Ale to już było…

Prorokiem hodowania mięsa w laboratorium był Winston Churchill, który w latach dwudziestych stwierdził, że za pięćdziesiąt lat, absurd hodowania całego kurczaka aby zjeść tylko jego pierś lub skrzydełko ustąpi miejsca hodowli tych części oddzielnie, na odpowiednim podłożu. Eksperyment Carrela w 1912 roku udowodnił, że można utrzymać tkankę mięśniową żywą, poza organizmem gospodarza, o ile dostarczy się właściwych substancji odżywczych. W latach pięćdziesiątych, Willem van Ellen z Holandii zaproponował metodę hodowli tkankowej mięsa, a w 1999 opatentował swój pomysł. Komórki mięśniowe złotej rybki (Carassius auratus) otrzymane w wyniku eksperymentu z 2002 roku, zanurzone w oliwie z oliwek z przyprawami i smażone w oleju zostały zaakceptowane przez panel testujący jako forma pożywienia.

Komercjalizacja to nie taka prosta sprawa

Rzecz jasna od wyników eksperymentów do produkcji na skalę masową jest długa i wyboista droga. Przed naukowcami stoi jeszcze wiele wyzwań, związanych między innymi z doborem odpowiednich komórek macierzystych i podłoża do ich wzrostu, wyborem jadalnego lub biodegradowalnego szkieletu, a także przede wszystkim zaprojektowaniem odpowiedniego bioreaktora dla przeprowadzenia takiej hodowli. Dodatkowo, problem stanowi obumieranie tkanki mięśniowej w wyniku braku regularnych skurczów, czy też kwestia starzenia się. Produkcja mięsa w warunkach in vitro jest także na razie dosyć kosztowna – wyceniono ją w 2008 roku na milion dolarów za 250 g wołowiny, jednak optymistyczne prognozy przewidują redukcję tych kosztów do 1260 $.

Schabowy z drukarki

Mięso hodowane z komórek macierzystych w warunkach in vitro to nie jedyne alternatywne rozwiązanie dla innowacyjnych metod pozyskiwania mięsa. Całkiem niedawno druk 3-D z sukcesem znalazł zastosowanie w medycynie, a rozpoczęto już próby wykorzystania tej technologii w produkcji mięsa przeznaczonego do konsumpcji. Mimo że dotychczas otrzymany prototyp nie jest zbyt duży, to stanowi potwierdzenie możliwości, jakie oferuje nam ta dziedzina nauki, a niewykorzystanie takiego potencjału byłoby dużym błędem.

Aleksandra Kowalczyk