細胞培養(yǎng)肉走上餐桌 還有多條鴻溝需要跨越

“目前，我國細胞培養(yǎng)肉的研究，還面臨三大挑戰(zhàn)，包括高純度干細胞的提取及干性維持、無血清培養(yǎng)基研發(fā)和干細胞的大規(guī)模高密度培養(yǎng)。”11月18日，在首屆中國細胞培養(yǎng)肉高峰論壇中，南京農(nóng)業(yè)大學教授周光宏與參會學者分享細胞培養(yǎng)肉的研究進展。

自2009年起，他和團隊歷時10年獲取了高純度的畜禽干細胞并維持其干性，一年前，他帶領(lǐng)團隊研發(fā)出中國第一塊細胞培養(yǎng)肉。

用畜禽干細胞體外培養(yǎng)生產(chǎn)

“我們不應為了吃雞胸肉或雞翅而養(yǎng)一整只雞，而應該在合適的培養(yǎng)基中分別培養(yǎng)這些組織。”1931年，英國前首相丘吉爾的這番暢想，被視為世界范圍內(nèi)首次提出培養(yǎng)肉的概念。

細胞培養(yǎng)肉真正變得看得見摸得著，還是在2013年。當年，荷蘭教授馬克·普斯特(Mark Post)在荷蘭首次研發(fā)出可以食用的培養(yǎng)肉，并在英國倫敦舉辦了全球首次培養(yǎng)牛肉漢堡試吃大會。

中國的第一塊細胞培養(yǎng)肉，誕生于2019年11月18日。周光宏說，研究團隊使用第六代豬肌肉干細胞，經(jīng)過20天的培養(yǎng)，得到重達5克的培養(yǎng)肉。

細胞培養(yǎng)肉是指用畜禽干細胞經(jīng)過體外培養(yǎng)生產(chǎn)出來的肉類，它不需要經(jīng)過動物養(yǎng)殖，直接用細胞培養(yǎng)而來，不同于市面上用植物蛋白加工的“人造肉”。

“為什么幾個細胞能長成5克的培養(yǎng)肉，這就是干細胞的功勞。而提取到高純度的肌肉干細胞并維持其干性(生長能力)很難。”從2009年起，周光宏的團隊嘗試各種方法，先從小鼠中分離出肌衛(wèi)星細胞和間充質(zhì)細胞，發(fā)現(xiàn)這兩種細胞都有成為培養(yǎng)肉種子細胞的潛力。順著這條路，2015年，周光宏團隊成員丁世杰和中國科學院合作，分離出高純度豬肌肉干細胞，兩年后，牛干細胞也被分離。

2017年—2019年，研究團隊又研發(fā)用于培養(yǎng)肉的豬、牛肌肉干細胞干性維持方法，研制出含食品級抗氧化劑的培養(yǎng)基。“機體內(nèi)有各種因子調(diào)控干細胞的增殖，我們找到了關(guān)鍵的信號傳導通路和抑制劑，模擬了細胞體內(nèi)的生長環(huán)境。一年前，在實驗室20天可以生產(chǎn)5克人造肉，現(xiàn)已經(jīng)能培養(yǎng)出50克。”丁世杰說。

“無血清”細胞培養(yǎng)基等難題尚需攻克

“與傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)方式相比，培養(yǎng)肉可以減少30%—50%的能源消耗，降低 70%—90%的溫室氣體排放量，降低90%以上土地使用， 減少80%—90%的用水量等。”在丁世杰看來，理想中的細胞培養(yǎng)肉既能縮短肉類生產(chǎn)時間，又能節(jié)省土地、減少污染，而且物美價廉。

不過，細胞培養(yǎng)肉走上餐桌，還有多條鴻溝需要跨越。

首當其沖的便是要開發(fā)“無血清”細胞培養(yǎng)基。“培養(yǎng)肉生產(chǎn)中，70%的成本來自培養(yǎng)基中的血清，只有大幅度降低培養(yǎng)基的成本，人造肉才能真正走向產(chǎn)業(yè)化。”丁世杰說，血清取材于動物，能提供多種營養(yǎng)，在細胞培養(yǎng)中起到關(guān)鍵作用。但其成本較高，例如，牛血清售價每500毫升就要幾千元，所以需研發(fā)無血清培養(yǎng)基。

近一年來，周光宏團隊已經(jīng)在研制各種成分明確的血清替代產(chǎn)品，嘗試逐漸替代血清培養(yǎng)基。

“此外，干細胞的大規(guī)模高密度培養(yǎng)也面臨挑戰(zhàn)，這要解決增殖產(chǎn)生的細胞如何形成肌肉等難題，涉及專用生物反應器的研發(fā)、特定模具的研制和三維培養(yǎng)技術(shù)開發(fā)。另外，產(chǎn)品安全評價與管理規(guī)范等問題也不容忽視。”周光宏說，細胞培養(yǎng)肉產(chǎn)業(yè)化還有諸多技術(shù)需要突破，但是未來可期。

他認為：“讓細胞培養(yǎng)肉成本從每克300元降到3元甚至是3角，才有可能走上餐桌，這一過程大約需要5—10年。”