I ricercatori hanno fatto quello che chiamano un passo avanti verso la carne coltivata, dopo aver prodotto con successo in laboratorio pezzi di pollo delle dimensioni di una pepita.
Un bioreattore in grado di imitare i vasi sanguigni come quelli di un sistema circolatorio naturale può fornire ossigeno e sostanze nutritive a tessuti artificiali. Ciò consente di produrre più di 10 grammi di pollo da utilizzare in applicazioni di carne coltivata.
“Il nostro studio presenta una strategia scalabile e top-down per la produzione di carne coltivata utilizzando un bioreattore a fibra cava”, ha dichiarato l’autore senior dello studio Shoji Takeuchi, professore a progetto presso l’Università di Tokyo, come riporta Cell Press. “Questo sistema consente la distribuzione delle cellule, l’allineamento e il miglioramento delle proprietà alimentari. Offre un’alternativa pratica ai metodi basati sulla vascolarizzazione e può avere un impatto non solo sulla produzione alimentare, ma anche sulla medicina rigenerativa, sulla sperimentazione di farmaci e sulla robotica bioibrida”.
Uno dei principali ostacoli alla ricostruzione di tessuti su larga scala è la creazione di reti vascolari ben distribuite, poiché la diffusione da sola non è sufficiente a sostenere le cellule attraverso distanze significative. Lo spessore dei tessuti in assenza di un sistema circolatorio integrato è stato per lo più inferiore al millimetro. Questo rende difficile produrre tessuti di dimensioni pari o superiori a un centimetro con cellule densamente impacchettate.
“Stiamo usando fibre cave semipermeabili, che imitano i vasi sanguigni per la loro capacità di fornire nutrienti ai tessuti”, ha detto Takeuchi. “Queste fibre sono già comunemente utilizzate nei filtri dell’acqua per uso domestico e nelle macchine per la dialisi per i pazienti con malattie renali. È emozionante scoprire che queste minuscole fibre possono anche contribuire efficacemente a creare tessuti artificiali e, forse, interi organi in futuro”.
I ricercatori hanno utilizzato un bioreattore a fibre cave (HFB) con 50 fibre cave per dimostrare la biofabbricazione di tessuti muscolari scheletrici di un centimetro di pollo. Hanno anche utilizzato un sistema di assemblaggio robotizzato per realizzare un HFB a 1.125 fibre, che è stato in grado di produrre 10 grammi di carne di pollo utilizzando cellule di fibroblasti di pollo – quelle che compongono il tessuto connettivo.
“La carne coltivata offre un’alternativa etica e sostenibile alla carne convenzionale”, ha dichiarato Takeuchi. “Tuttavia, replicare la consistenza e il gusto della carne rimane difficile. La nostra tecnologia consente di produrre carne strutturata con una consistenza e un sapore migliori, accelerando potenzialmente la sua fattibilità commerciale”.
Takeuchi ha detto che le sfide future della ricerca includono l’adattamento della tecnologia per l’uso nella fabbricazione di organi e nella robotica bioibrida; la determinazione del modo in cui la perfusione influisce sulla qualità del tessuto a lungo termine e ulteriori miglioramenti dell’integrità strutturale e delle proprietà meccaniche del tessuto, in modo da imitare meglio il tessuto muscolare naturale.
“Abbiamo superato la sfida di ottenere la perfusione attraverso tessuti spessi disponendo le fibre cave con una precisione su microscala”, ha dichiarato Takeuchi. Le sfide rimanenti includono il miglioramento della somministrazione di ossigeno in tessuti più grandi, l’automazione della rimozione delle fibre e il passaggio a materiali sicuri per gli alimenti”. Le soluzioni potrebbero includere l’uso di vettori artificiali di ossigeno per imitare i globuli rossi, meccanismi di rimozione dei fasci che rimuovano efficacemente le fibre in un’unica operazione e fibre cave commestibili o riciclabili”.
Lo studio, “Scalable tissue biofabrication via perfusable hollow fiber arrays for cultured meat applications”, è stato pubblicato sulla rivista Trends in Biotechnology.
“La possibilità di produrre organi ingegnerizzati su larga scala con una morfologia e una funzione precise ha numerose applicazioni. Per esempio, muscoli scheletrici su larga scala con miotubi densamente impacchettati potrebbero offrire una soluzione innovativa per l’agricoltura cellulare, affrontando problemi alimentari e ambientali”, hanno scritto gli autori.
I ricercatori ritengono che il bioreattore a fibre cave sia un trampolino di lancio per la produzione di tagli interi di pollo, pesce, manzo e altre carni allevate in laboratorio. La tecnologia potrebbe anche essere utilizzata per produrre organi funzionali, come riporta The Guardian.
“Questo sembra un passo trasformativo, è una soluzione davvero elegante”, ha dichiarato il professor Derek Stewart del James Hutton Institute in Scozia, come riporta The Guardian. “Hanno creato qualcosa di una dimensione e di una scala che le persone sono predisposte a mangiare: è il modello della crocchetta di pollo”.
Di Cristen Hemingway Jaynes
Traduzione dall’inglese di Thomas Schmid.
