Ingenieros de la Universidad de Lehigh adaptan técnicas de ingeniería de tejidos humanos para "cultivar" carne en el laboratorio
El proyecto, financiado por el Good Food Institute, reúne a expertos en andamios coloidales y poliméricos, diseño de nanomateriales, electroquímica y vehículos de administración liposomal.
"Digo en broma que vamos a cultivar un nugget de pollo", dice Steve McIntosh, profesor y director del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Lehigh.
Un equipo de investigadores de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Lehigh adaptará técnicas de ingeniería de tejidos humanos para "cultivar" carne en el laboratorio. De izquierda a derecha, Kelly Schultz, profesora asociada; Steven McIntosh, profesor y jefe de departamento; Angela Brown, profesora asociada; y Mark A. Snyder, profesor asociado.
Lehigh University
Es un poco gracioso pensar en ello, pero la idea de cultivar proteínas en el laboratorio es un asunto serio. La producción de carne es responsable del 57% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, según un estudio reciente publicado en Nature Food.
Entre las muchas iniciativas que han surgido para buscar alternativas a la producción y el consumo de animales está la industria de la carne cultivada, que utiliza cultivos celulares de animales para producir proteínas. (Como en el material real, no en el más allá o en el más acá).
"El problema ahora mismo con la carne cultivada es que no pueden hacer lo que llaman piezas de 'corte entero' que tengan la textura adecuada, y que no sean súper caras", dice Kelly Schultz, profesora asociada de ingeniería química y biomolecular (ChBE).
Schultz y McIntosh forman parte de un equipo de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas P.C. Rossin de Lehigh que acaba de recibir una subvención de 250.000 dólares del Good Food Institute, una organización internacional sin ánimo de lucro dedicada a replantear la producción de carne , para abordar el problema. El grupo también incluye a los profesores asociados de la ChBE Angela Brown y Mark Snyder.
"Los cuatro nos formamos como ingenieros químicos, pero nuestras áreas de investigación son muy diferentes", dice Brown. "Así que, aunque sobre el papel no parezca muy interdisciplinario, realmente lo es".
Es posible que sea necesaria esta diversidad de habilidades -junto con una perspectiva externa- para abordar lo que es esencialmente un problema complejo y doble.
Por un lado, cuanto más grande es el trozo de carne que se cultiva, más difícil es llevar suficiente oxígeno y nutrientes a las células del centro. Y si se quedan sin ninguno de los dos, mueren. ("Supongo que uno se pondría muy enfermo por comer eso", dice Schultz). En segundo lugar, hay que estimular a las células musculares para que crezcan con el patrón organizativo adecuado. Este patrón es el que proporciona la textura y esa sensación satisfactoria en la boca que nos dice que estamos comiendo un filete, una hamburguesa o un nugget de pollo.
Schultz es la investigadora principal del proyecto. De los cuatro, es su trabajo el que más se acerca a la intención del proyecto. Su laboratorio investiga la caracterización de andamios de gel coloidal y polimérico que pueden utilizarse para la ingeniería de tejidos humanos.
Schultz trabajará con Synder en el desarrollo de un andamio para que crezcan las células de la carne , y la estructura que utilizarán es la misma que ella utiliza para la curación de heridas en humanos. Sin embargo, ahora mismo no es lo suficientemente rígido.
"Cuando se incorporan células al andamio, hay que darles el entorno físico adecuado", dice. "Tienes que hacer que el entorno se sienta como un músculo para que las células sigan siendo células musculares, y hacer más de ellas".
Para conseguir esa rigidez adecuada, Snyder -cuyo trabajo se centra en el diseño de nanomateriales para aplicaciones en áreas que van desde la energía a la imagen- sintetizará y funcionalizará nanopartículas para, básicamente, ajustar las propiedades de la estructura del gel.
"La idea es controlar las propiedades mediante señales mecánicas o químicas que lleven a esas células madre a diferenciarse en células cárnicas ", dice Snyder. "Pero también tenemos que pensar en cómo la estructura del gel puede reconstruirse y adaptarse a las células en crecimiento. Así que la adaptabilidad del gel es otra pieza. Y tenemos ideas sobre cómo podríamos utilizar este gel nanocompuesto para conseguir que la estructura celular que está creciendo se forme de una manera más fibrosa."
McIntosh utilizará su experiencia en electroquímica para promover aún más ese crecimiento fibroso.
"Mi otra broma es que estoy aquí para ejercitar el nugget de pollo", dice. "Vamos a crear el régimen de entrenamiento para esta cosa averiguando cuál es la bioelectroquímica necesaria para guiar la formación de este tejido muscular".
Esto se debe a que los músculos crecen flexionándose y recuperándose continuamente, una función del sistema nervioso del cuerpo, que es un sistema eléctrico. McIntosh cita una investigación que muestra el efecto de un campo eléctrico en las células musculares.
"Establece gradientes químicos en las células que las impulsan a formar fibras", dice.
Sin embargo, nada puede formarse sin un suministro constante de nutrientes y oxígeno. Y ahí es donde entra Brown.
Brown estudia las interacciones entre lípidos y proteínas que intervienen en las enfermedades bacterianas. Para este proyecto, creará vehículos de administración liposomal.
"Los lípidos son el material del que están hechas las membranas celulares", dice, "y son buenos porque puedes encapsular cosas dentro de ellos".
Desarrollará dos de estas moléculas: Una aportará glucosa; la otra, oxígeno.
"Vamos a unir estos liposomas al andamio en el que están trabajando Kelly y Mark", dice. "Mientras las células crecen en el andamio, [las moléculas] deberían liberar estos nutrientes a las células para que puedan seguir creciendo, en lugar de morir".
El objetivo final del equipo es establecer una plataforma escalable para la producción de carne"entera", que podría adaptarse a una serie de productos proteicos que algún día estarán disponibles en los supermercados. Es un largo camino, lo saben. Pero mientras tanto, existe la posibilidad de responder a numerosas preguntas fundamentales en áreas que van más allá de sus investigaciones individuales.
"Cuando se ponen en común proyectos de colaboración como éste, se acaban haciendo cosas que ninguno de nosotros podría hacer por su cuenta", dice McIntosh. "Y es tan estimulante intelectualmente trabajar con personas que piensan de forma muy diferente y tienen enfoques de investigación muy distintos. Todos vamos a empujar nuestros conocimientos en direcciones completamente diferentes. No hay nada más motivador que eso".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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