In laboratorio si possono coltivare bocconcini di pollo con la consistenza della carne intera
Un bioreattore che imita un sistema circolatorio è in grado di fornire nutrienti e ossigeno al tessuto artificiale, consentendo la produzione di oltre 10 grammi di muscolo di pollo per applicazioni di carne in coltura. I risultati sono stati pubblicati il 16 aprile sulla rivista Trends in Biotechnology di Cell Press.
Pollo prodotto con 1125 fibre di HFB
Shoji Takeuchi, The University of Tokyo
"Il nostro studio presenta una strategia scalabile e top-down per la produzione di carne coltivata intera utilizzando un bioreattore a fibra cava perfusibile", afferma l'autore senior Shoji Takeuchi dell'Università di Tokyo. "Questo sistema consente la distribuzione, l'allineamento, la contrattilità e il miglioramento delle proprietà alimentari delle cellule. 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".
Un ostacolo significativo alla ricostruzione di tessuti su larga scala è la creazione di reti vascolari ben distribuite, perché la diffusione da sola non può sostenere le cellule attraverso distanze considerevoli. Lo spessore dei tessuti privi di un sistema circolatorio integrato è generalmente limitato a meno di 1 mm, il che rende difficile produrre tessuti di dimensioni centimetriche o maggiori con cellule densamente impacchettate.
"Stiamo usando fibre cave semipermeabili, che imitano i vasi sanguigni nella loro capacità di fornire nutrienti ai tessuti", spiega 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 aiutare efficacemente a creare tessuti artificiali e, forse, interi organi in futuro".
Gli autori hanno dimostrato la biofabbricazione di tessuti muscolari scheletrici di pollo su scala centimetrica utilizzando un bioreattore a fibre cave (HFB) costituito da un array di 50 fibre cave. Inoltre, hanno implementato un sistema di assemblaggio robotizzato per la fabbricazione di un HFB a 1.125 fibre e hanno prodotto carne di pollo intera del peso di oltre 10 g utilizzando cellule di fibroblasti di pollo, che costituiscono il tessuto connettivo.
"La carne coltivata offre un'alternativa etica e sostenibile alla carne convenzionale", afferma Takeuchi. "Tuttavia, replicare la consistenza e il gusto della carne intera rimane difficile. La nostra tecnologia consente di produrre carne strutturata con una consistenza e un sapore migliori, accelerando potenzialmente la sua fattibilità commerciale". Oltre al cibo, questa piattaforma può avere un impatto anche sulla medicina rigenerativa e sulla robotica morbida".
Secondo Takeuchi, le ulteriori sfide per la ricerca futura includono la determinazione degli effetti a lungo termine della perfusione sulla qualità del tessuto, l'adattamento della tecnologia per la fabbricazione di organi e la robotica bioibrida e l'ulteriore miglioramento delle proprietà meccaniche e dell'integrità strutturale del tessuto per imitare meglio le caratteristiche del tessuto muscolare naturale.
"Abbiamo superato la sfida di ottenere la perfusione attraverso tessuti spessi disponendo le fibre cave con una precisione su microscala", spiega Takeuchi. "Le sfide ancora da affrontare includono il miglioramento della somministrazione di ossigeno nei tessuti più grandi, l'automazione della rimozione delle fibre e la transizione verso materiali sicuri per gli alimenti. Le soluzioni possono includere l'uso di vettori artificiali di ossigeno per imitare i globuli rossi, meccanismi di rimozione dei fasci che rimuovono efficacemente le fibre in un'unica operazione e fibre cave commestibili o riciclabili".
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