Hittills har odlat kött varit hamburgare - nästa stora utmaning är djurfria biffar

Hittills har odlat kött varit hamburgare - nästa stora utmaning är djurfria biffar
Framtidens kött kan vara helt annorlunda än tidigare kött. Stanley Kubrick, fotograf, LOOK Magazine Photograph Collection, Library of Congress, Prints & Photographs Division, LC-USZ6-2352., CC BY-ND

Köttet du äter, om du är en köttätare, kommer från djurens muskler. Men djur består av mycket mer än bara muskler. De har organ och ben som de flesta amerikaner inte konsumerar. De kräver mat, vatten, rymd och sociala kontakter. De producerar avfall.

Jordbrukarna spenderar mycket energi och resurser för att odla komplexa organismer, vilket skapar avfall i processen, bara för att fokusera på lönsamma köttbitar som de kan skörda.

Det skulle vara lättare, mer humant, mindre slöseri med producera bara de delar folk vill ha. Och med cellbiologi och vävnadsteknik är det möjligt att odla bara muskel- och fettvävnad. Det kallas odlat kött. Forskare ger celler samma input som de behöver för att växa, precis utanför ett djur: näringsämnen, syre, fukt och molekylära signaler från sina cellgrannar.

Hittills har forskare odlade celler med celler som kan förvandlas till bearbetat kött som en hamburgare eller en korv. Denna odlade köttteknologi befinner sig fortfarande i de tidiga faserna av forskning och utveckling, eftersom prototyper är uppskalade och finjusterade för att förbereda sig för kommersialiseringens utmaningar. Men redan nu tar bioingenjörerna nästa tuffare utmaning: odla strukturerade köttstycken som en biff eller en kycklingkotlett.

Vad kött är gjort av

Om du tittar på ett stycke rått kött under mikroskopet kan du se vad du äter på cellnivå. Varje bett är en matris av muskel- och fettceller, sammanflätade med blodkärl och upptagen av bindväv.

Muskelcellerna är fulla av proteiner och näringsämnen och fettcellerna är fulla av, ja, fett. Dessa två celltyper bidrar till det mesta av smak och munkänsla som en köttätare upplever när man biter i en hamburgare eller biff.

Hittills har odlat kött varit hamburgare - nästa stora utmaning är djurfria biffar
Avsnitt av kalkon färgade för att visa cellulär organisation av skelettmuskelvävnad - även känd som kött. Natalie Rubio

Blodkärlen försörjer ett djurs vävnad med näringsämnen och syre medan det lever; efter slakt tillfogar blodet en unik, metallisk, umami-nyans till köttet.

Bindvävnaden, sammansatt av proteiner som kollagen och elastin, organiserar muskelfibrerna i inriktade buntar, orienterade i sammandragningsriktningen. Denna bindväv ändras under tillagningen och lägger till konsistens - och griss - till kött.

Utmaningen för forskare inom jordbruket är att efterlikna denna komplexitet av kött från botten och upp. Vi kan odla muskel- och fettceller i en petriskål - men blodkärl och bindväv genererar inte spontant som i ett djur. Hur kan vi konstruera biomaterial och bioreaktorer för att tillhandahålla näringsdiffusion och inducera organisation så att vi hamnar i ett tjockt, strukturerat köttstycke?

Hamburgare med odlat kött är det första steget

För att skapa något odlat kött tar forskare små - tänk marmorstorlekar - mängder vävnad från en ko, gris eller kyckling och isolerar enskilda celler. Sedan sätter bioingenjörer som jag cellerna i plastkolvar och ger dem näringsämnen, syre och fukt medan de hyser dem vid kroppstemperatur. Cellerna är glada och kan dela upp exponentiellt och skapa fler och fler celler.

När de odlas på plast fortsätter cellerna att delas tills de finns på allt tillgängligt ytområde. Detta resulterar i ett trångt lager som är en cell tjock. När cellerna slutar dela börjar de mogna. Muskelceller smälter samman för att skapa långa muskelfibrer och fettceller börjar producera lipider. Forskare kan kombinera en massa av dessa celler tillsammans för att skapa bearbetade köttprodukter, som hamburgare, korv och korv.

Djurceller ensamma kan replikera det mesta av köttupplevelsen. Men utan blodkärl och bindväv slutar du inte med en organiserad, tredimensionell vävnad - och det är vad du behöver för strukturerade köttstycken, som biff, kycklingbröst och bacon.

För att övervinna denna utmaning kan forskare använda biomaterial för att replikera strukturen och funktionen i blodkärlen (för näringsämne och syreöverföring) och bindväv (för organisation och struktur). Detta forskningsområde kallas byggnadsställning.

Hittills har odlat kött varit hamburgare - nästa stora utmaning är djurfria biffar
Att tillhandahålla en viss struktur för celler att växa på får odlat kött från hamburgare till biffar. Tyler Olson / Shutterstock.com

Byggnadsställningar är den hemliga ingrediensen för biffar

Konceptet med byggnadsställningar har sitt ursprung i fältet vävnadsteknik för medicinska tillämpningar. Forskare kombinerar celler och ställningar för att producera funktionella biomaterial för forskning, screening av toxikologi eller implantat.

Dessa biomaterial kan ha olika former - filmer, geler, svampar - beroende på vilka egenskaper som önskas i den resulterande vävnaden. Till exempel kan du göra det odla hudceller på en platt kollagenfilm att skapa ett hudtransplantat för att hjälpa bränna offer eller benceller i en hydroxyapatit-svamp för benregenerering.

För medicinska tillämpningar behöver ställningar i allmänhet vara säkra för implantation, får inte inducera ett svar från kroppens immunsystem, vara nedbrytbara och kunna stödja celltillväxt.

För livsmedelsapplikationer är konstruktionshänsynen för byggnadsställningar olika. De bör fortfarande stödja celltillväxt, men det är också viktigt att de är billiga, ätliga och miljövänliga att producera. Några vanliga biomaterial för livsmedelsapplikationer inkluderar cellulosa från växter, ett kolhydrat som kallas chitosan från svamp och ett kolhydrat som kallas alginat från alger.

Här är ett "recept" för odlat kött som jag har arbetat med i labbet. Skapa först ett lämpligt ställning. Isolera chitosan från svampen och upplös den i vatten för att skapa en viskös gel. Lägg gelén i ett rör och utsätt den ena änden för en kall substans, som torris eller flytande kväve. Hela gelröret fryser långsamt och börjar vid den kalla änden. Den frysta gelén kan sedan frystorkas genom vakuum som drar på gelén vid mycket låga temperaturer, vilket till slut skapar ett torrt svampliknande material. De riktad frysprocess skapar en svamp med små, långa, inriktade porer som liknar ett bunt halm - och även muskelvävnad.

Hittills har odlat kött varit hamburgare - nästa stora utmaning är djurfria biffar
Den förenklade processen för att skapa en chitosansvamp med inriktade porer. Natalie Rubio, CC BY-ND

I stället för att odla kött på platt plast kan du sedan överföra cellerna till denna tredimensionella svamp för att ge mer ytarea för att odla tjockare vävnad. Porerna kan också hjälpa till att fördela näringsämnen och syre i vävnaden. Hittills med denna teknik har mitt laboratorium kunnat producera små köttbitar mindre än en centimeter kvadrat - lite litet för en cookout men en stark start.

Andra ställningsmöjligheter inkluderar växande celler inom alginatbaserade fibrer, geler eller svampar. Eller tekniker kan skölja växtceller från växter i en process som kallas decellularization och repopulera cellulosaramen som finns kvar med djurceller.

När forskarna hittat material och metoder som fungerar riktigt bra, kommer vi att arbeta med att skapa större partier. Vid det tillfället kommer det att vara ett spel med att öka processen och sänka kostnaderna så att odlade köttprodukter kan vara kostnadskonkurrenskraftiga med odlade köttprodukter.

Det är alltid spännande att se nystartade företag debutera sina odlade köttbullar, korv och hamburgare. Men jag ser fram emot vad som är nästa. Med lite mer forskning, tid, finansiering och tur kommer den odlade köttmenyn 2.0 att innehålla biff och fläskkotletter som många köttätare känner och älskar.Avlyssningen

Om författaren

Natalie R. Rubio, Ph.d.-kandidat för cellulärt jordbruk, Tufts University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}