豬既是重要的家畜,也是重要的實(shí)驗(yàn)動物,在基礎(chǔ)研究、人類疾病模型、異種器官移植等領(lǐng)域用途廣泛。針對家畜胚胎上胚層多能干細(xì)胞建系困難,傳代次數(shù)短,難以承受多次基因編輯操作等國際難題, 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)韓建永團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑、突破瓶頸首次創(chuàng)建了豬穩(wěn)定胚胎干細(xì)胞分離培養(yǎng)技術(shù)體系,解決了近40年來大家畜胚胎干細(xì)胞建系的國際難題,所獲得的干細(xì)胞體外可傳300代以上,并且可進(jìn)行多次基因編輯操作,取得家畜胚胎干細(xì)胞領(lǐng)域的重大突破(Cell Research, 2021)。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步攻堅(jiān)克難建立了豬胚胎干細(xì)胞向肌肉細(xì)胞分階段定向誘導(dǎo)分化的技術(shù)體系,可實(shí)現(xiàn)全程無血清添加,確保細(xì)胞培養(yǎng)肉的安全性;并結(jié)合無動物源成分的3D支架, 首次實(shí)現(xiàn)了豬胚胎多能干細(xì)胞來源動物細(xì)胞培養(yǎng)肉的制備,在彈性和咀嚼度上同真實(shí)豬肉相似。總的來說,這項(xiàng)研究不僅有望解決起始細(xì)胞長期穩(wěn)定擴(kuò)增的問題, 提高胚胎來源的多能干細(xì)胞在動物細(xì)胞培養(yǎng)肉研發(fā)中的利用率, 還能為其它家畜動物細(xì)胞培養(yǎng)肉的制備提供理論參考, 也有望為未來功能性食品的研發(fā)和“清潔”肉類的供應(yīng)提供新的技術(shù)途徑和科技支撐(Nature Communications,2023)。
多能干細(xì)胞成肌分化無血清培養(yǎng)體系的建立
1、300代以上的傳代能力,且保持基因組、代謝與營養(yǎng)穩(wěn)定性的底盤種子細(xì)胞系及其分離和培養(yǎng)體系。屬世界首例,具有自主知識產(chǎn)權(quán),是搶占相關(guān)領(lǐng)域制高點(diǎn)的技術(shù)與資源保障。
2、底盤細(xì)胞具備多向分化潛能,即可以分化為肌肉、脂肪、軟骨等細(xì)胞組織。因此,一種底盤種子細(xì)胞,可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)肉多樣性與營養(yǎng)可控性等要求。
3、實(shí)現(xiàn)了底盤種子細(xì)胞分化過程中與3D支架很好的親和性,并可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞體外大量擴(kuò)增,產(chǎn)生了與正常肉類指標(biāo)相似的培養(yǎng)肉,具備了邁向產(chǎn)業(yè)化的理論和技術(shù)。
豬胚胎干細(xì)胞來源動物細(xì)胞培養(yǎng)肉的制備
項(xiàng)目產(chǎn)出主要體現(xiàn)在兩大方面:一是技術(shù)上的突破,包括但不限于種子細(xì)胞的分離提取、無血清培養(yǎng)基的研制、大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)體系的構(gòu)建以及三維培養(yǎng)及組織塑形等方面的研究成果;二是產(chǎn)品開發(fā),即通過上述技術(shù)所生產(chǎn)出的各類細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)品,如牛肉、豬肉、雞肉等,這些產(chǎn)品在口感可與傳統(tǒng)動物肉相媲美,同時更加營養(yǎng),且有環(huán)保、不傷害動物等優(yōu)點(diǎn)。
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