npj Science of Food：哈佛大学研究人员开发了实验室生长的食用肌肉

文献分享

2019年10月21日，哈佛大学Kevin Kit Parker教授团队在npj Science of Food发表了题为“Muscle tissue engineering in fibrous gelatin: implications for meat analogs”的研究文章。Kevin Kit Parker教授团队采用浸没式旋转喷射纺丝，干喷射湿纺工艺，生产了与天然纤维相当的明胶纤维。此外，研究者通过化学方法或通过将明胶与微生物交联酶共纺来使它们交联，以抑制细胞培养过程中的纤维降解。他们在明胶纤维支架上培养了牛主动脉平滑肌细胞和兔骨骼肌成肌细胞。明胶短纤维促进细胞聚集，而长纤维促进排列的肌肉组织形成。但是培养的肌肉缺乏在天然肌肉中观察到的成熟的收缩结构，但表现了肉制品中测得的一些结构和机械特征。

目前模拟肉非常火，但这个只是哈佛大学怀斯研究所（(the Wyss Institute）中一个小小的项目，这个走在生物启发工程最前沿的机构，一直在改变世界。

如果您觉得「科学私享」分享的文章不错，欢迎您随手转发到朋友圈，QQ群和微信群，也欢迎您收藏，以备后续阅读所用。

最后「科学私享」祝您学有所获。

科学私享

2019.10.26

第一作者：Luke A. MacQueen

通讯作者：Kevin Kit Parker

通讯单位：哈佛大学

DOI：10.1038/s41538-019-0054-8

文章概述

从动物细胞培养物中提取肉类产品的生物加工应用需要安全食品的培养底物，以支持粘附性肌肉细胞的体积膨胀和成熟。在这里，研究证明了微纤维明胶的可扩展生产，该微纤维明胶支持源自牛和兔的培养的粘附肌肉细胞。由于明胶是肉类的天然成分，是加工和烹饪过程中胶原蛋白变性导致的，因此研究者挤出的明胶超细纤维概括了天然肌肉组织的结构和生化特征。

采用浸没式旋转喷射纺丝，干喷射湿纺工艺，研究者以高速率（约100 g / h，干重）生产明胶纤维，并且根据工艺条件，将纤维直径调整为约1.3±0.1μm（平均值±SEM）和8.7±1.4μm（平均值±SEM），这与天然胶原纤维相当。为了抑制细胞培养过程中的纤维降解，研究者通过化学方法或通过将明胶与微生物交联酶共纺来使它们交联。

为了生产肉类似物，在明胶纤维支架上培养了牛主动脉平滑肌细胞和兔骨骼肌成肌细胞，然后使用免疫组织化学染色来验证这两种细胞都附着在明胶纤维上并在支架中增殖。明胶短纤维促进细胞聚集，而长纤维促进排列的肌肉组织形成。组织学，扫描电子显微镜和机械测试表明，培养的肌肉缺乏在天然肌肉中观察到的成熟的收缩结构，但表现了肉制品中测得的一些结构和机械特征。

文章结构

图文赏析

▲图1 通过浸没式旋转喷射纺丝生产纤维明胶（iRJS）

▲图2 明胶纤维形态和扫描电子显微镜（SEM）的分析。

▲图3 纤维状明胶及其用于组织培养的制备

▲图4. 在明胶纤维支架中培养的兔骨骼肌成肌细胞（RbSkMC）是通过将明胶与微生物转谷氨酰胺酶（mTG）共同纺丝而产生的。将平均长度为〜2 cm的纤维分布在玻璃微片上（面积为4 cm2），形成一个〜0.2 mm厚的支架。

▲图5 在纤维状明胶中培养的牛主动脉平滑肌细胞（BAOSMC）。

▲图6 在纤维明胶中培养的兔骨骼肌成肌细胞（RbSkMC）。

▲图7 培养的组织和食品的微观结构比较。

▲图8 培养的组织和所选食品的质地轮廓分析（TPA）。

文章链接

学者简介

Kevin Kit Parker

Kit是哈佛大学工程与应用科学学院的生物工程与应用物理的塔尔家族教授。Kit在哈佛大学是多学科SEAS疾病生物物理学小组的主任。

Kit Parker研究心脏细胞生物学和组织工程，脑外伤以及微米和纳米技术的生物学应用。他在仿生微系统和可编程纳米材料领域工作，参与的项目包括开发用于组织再生的纳米织物，到创建芯片上的器官以解决儿科疾病，例如哮喘，肌肉营养不良，糖尿病，脑损伤和先天性心脏病。

在纳米材料领域，Kit一直致力于开发蛋白质纳米纤维，这是组织再生的重要一步。当前用于再生组织的方法通常包括使用合成聚合物来产生支架。但是这种方法会随着聚合物的降解而引起负面的副作用。相比之下，纳米织物是由与正常组织相同的蛋白质制成的，因此一旦不再需要，人体可以降解它们而不会产生不良影响。初步结果产生了类似于乳头状肌的心肌链，这可能导致整个心脏修复和再生的新策略。

资料来源：

https://wyss.harvard.edu/team/core-faculty/kevin-kit-parker/

小编精选

识别二维码，关注科学私享

请点击“在看”给我们Power