La carne del futuro podría ser muy diferente de la carne del pasado. Stanley Kubrick, fotógrafo, Colección de fotografías de la revista LOOK, División de Impresiones y Fotografías de la Biblioteca del Congreso, LC-USZ6-2352., CC BY-ND
La carne que comes, si eres un carnívoro, proviene de los músculos de los animales. Pero los animales están compuestos de mucho más que solo músculo. Tienen órganos y huesos que la mayoría de los estadounidenses no consumen. Requieren alimentos, agua, espacio y conexiones sociales. Producen residuos.
Los agricultores gastan una gran cantidad de energía y recursos para cultivar organismos complejos, creando desechos en el proceso, solo para centrarse en los cortes de carne rentables que pueden cosechar.
Sería más fácil, más humano, menos derrochador, producir solo las partes que la gente quiere. Y con la biología celular y la ingeniería de tejidos, es posible crecer solo tejido muscular y tejido adiposo. Se llama carne cultivada. Los científicos proporcionan a las células los mismos insumos que necesitan para crecer, justo fuera de un animal: nutrientes, oxígeno, humedad y señales moleculares de sus vecinos celulares.
Hasta ahora los investigadores tienen racimos cultivados de celulas que se puede convertir en carne procesada como una hamburguesa o una salchicha. Esta tecnología de carne cultivada aún se encuentra en las primeras fases de la investigación y el desarrollo, ya que los prototipos se amplían y ajustan para prepararse para los desafíos de la comercialización. Pero los bioingenieros ya están asumiendo el siguiente desafío: cultivar cortes de carne estructurados como un filete o una chuleta de pollo.
De que carne esta hecha
Si observa un trozo de carne cruda bajo el microscopio, puede ver lo que come a nivel celular. Cada bocado es una matriz de células musculares y de grasa, entrelazadas con vasos sanguíneos y envueltas en tejido conectivo.
Las células musculares están llenas de proteínas y nutrientes, y las células grasas están llenas de grasas. Estos dos tipos de células contribuyen a la mayoría del sabor y la sensación de boca que las experiencias de un carnívoro cuando se comen una hamburguesa o un bistec.
Sección de pavo teñida para mostrar el tejido muscular esquelético de la organización a nivel celular, también conocida como carne. Natalie rubio
Los vasos sanguíneos suministran nutrientes y oxígeno al tejido de un animal mientras está vivo; Después de la matanza, la sangre agrega un matiz umami metálico único a la carne.
El tejido conectivo, compuesto de proteínas como el colágeno y la elastina, organiza las fibras musculares en haces alineados, orientados en la dirección de la contracción. Este tejido conectivo cambia durante la cocción y agrega textura y cartílago a la carne.
El desafío para los investigadores de la agricultura celular es emular esta complejidad de la carne de abajo hacia arriba. Podemos hacer crecer células musculares y de grasa en una placa de Petri, pero los vasos sanguíneos y el tejido conectivo no se generan espontáneamente como lo hacen en un animal. ¿Cómo podemos diseñar biomateriales y biorreactores para proporcionar difusión de nutrientes e inducir la organización para que terminemos con un corte grueso y estructurado de carne?
Las hamburguesas de carne cultivada son el primer paso.
Para crear cualquier tipo de carne cultivada, los investigadores toman pequeñas cantidades de tejido de una vaca, cerdo o pollo y piensan aislar células individuales. Luego, los bioingenieros como yo colocan las células en frascos de plástico y les dan nutrientes, oxígeno y humedad mientras los albergan a la temperatura corporal. Las celdas son felices y pueden dividirse exponencialmente, creando más y más celdas.
Cuando se cultivan en plástico, las células continuarán dividiéndose hasta que existan en toda el área de superficie disponible. Esto resulta en una capa llena de gente que tiene una celda de espesor. Una vez que las células dejan de dividirse, comienzan a madurar. Las células musculares se fusionan para crear largas fibras musculares y las células grasas comienzan a producir lípidos. Los investigadores pueden combinar un montón de estas células para crear productos cárnicos procesados, como hamburguesas, salchichas y salchichas.
Las células animales solas pueden replicar la mayor parte de la experiencia de la carne. Pero sin los vasos sanguíneos y el tejido conectivo, no terminará con un tejido tridimensional organizado, y eso es lo que necesita para cortes de carne estructurados, como bistec, pechuga de pollo y tocino.
Para superar este desafío, los científicos pueden usar biomateriales para replicar la estructura y función de los vasos sanguíneos (para la transferencia de nutrientes y oxígeno) y el tejido conectivo (para la organización y la textura). Esta área de investigación se llama desarrollo de andamios.
Al proporcionar cierta estructura para que las células crezcan, la carne se cultivará de hamburguesa a filetes. Tyler Olson / Shutterstock.com
Los andamios son el ingrediente secreto de los filetes.
El concepto de andamios se origina en el campo de Ingeniería de tejidos para aplicaciones médicas.. Los científicos combinan células y andamios para producir biomateriales funcionales para investigación, detección de toxicología o implantes.
Estos biomateriales pueden tomar diferentes formas (películas, geles, esponjas) dependiendo de las propiedades que se desean en el tejido resultante. Por ejemplo, podrías cultivar células de la piel en una película plana de colágeno para crear un injerto de piel para ayudar a quemar víctimas o Células óseas en una esponja de hidroxiapatita. Para la regeneración ósea.
Para aplicaciones médicas, los andamios generalmente deben ser seguros para la implantación, no deben inducir una respuesta del sistema inmunológico del cuerpo, ser degradables y capaces de soportar el crecimiento celular.
Para aplicaciones alimentarias, las consideraciones de diseño de los andamios son diferentes. Aún deben apoyar el crecimiento celular, pero también es importante que sean de bajo costo, comestibles y amigables con el medio ambiente para producir. Algunos biomateriales comunes para aplicaciones alimentarias incluyen celulosa de las plantas, un carbohidrato llamado quitosano de los hongos y un carbohidrato llamado alginato de las algas.
Aquí hay una "receta" para carne cultivada en la que he trabajado en el laboratorio. Primero, cree un andamio apropiado. Aísle el quitosano de los hongos y disuélvalo en agua para crear un gel viscoso. Coloque el gel en un tubo y exponga un extremo a una sustancia fría, como hielo seco o nitrógeno líquido. Todo el tubo de gel se congelará lentamente, comenzando por el extremo frío. Luego, el gel congelado puede liofilizarse mediante un vacío que tira del gel a temperaturas muy bajas, creando finalmente un material seco similar a una esponja. los proceso de congelación direccional crea una esponja con poros pequeños, largos y alineados que se asemejan a un grupo de pajitas, y también tejido muscular.
El proceso simplificado para crear una esponja de quitosán con poros alineados. Natalie rubio, CC BY-ND
Luego, en lugar de cultivar carne en un plástico plano, puede transferir las células a esta esponja tridimensional para proporcionar más área de superficie para hacer crecer un tejido más grueso. Los poros también pueden ayudar a distribuir nutrientes y oxígeno a través del tejido. Hasta ahora, con esta técnica, mi laboratorio ha podido producir pequeños trozos de carne de menos de un centímetro cuadrado, un poco pequeño para una comida al aire libre pero un comienzo fuerte.
Otras posibilidades de andamiaje incluyen el crecimiento de células dentro de fibras a base de alginato, geles o esponjas. O los técnicos pueden enjuagar las células vegetales de las plantas en un proceso llamado descelularización y repoblar el marco de celulosa que queda atrás con células animales.
Una vez que los investigadores encuentren materiales y métodos que funcionen realmente bien, trabajaremos en la creación de lotes más grandes. En ese momento, será un juego de ampliar el proceso y reducir el costo para que los productos cárnicos cultivados puedan ser competitivos en costos con los productos cárnicos cultivados.
Siempre es emocionante ver a las nuevas empresas debutar sus cultivadas albóndigas, salchichas y hamburguesas. Pero estoy mirando hacia el futuro a lo que viene. Con un poco más de investigación, tiempo, financiamiento y suerte, el menú de carnes cultivadas 2.0 incluirá la carne y las chuletas de cerdo que muchos carnívoros conocen y aman.
Sobre la autora
Natalie R. Rubio, Candidata a Doctor en Agricultura Celular, Universidad Tufts
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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