猪既是重要的家畜,也是重要的实验动物,在基础研究、人类疾病模型、异种器官移植等领域用途广泛。针对家畜胚胎上胚层多能干细胞建系困难,传代次数短,难以承受多次基因编辑操作等国际难题, 中国农业大学韩建永团队独辟蹊径、突破瓶颈首次创建了猪稳定胚胎干细胞分离培养技术体系,解决了近40年来大家畜胚胎干细胞建系的国际难题,所获得的干细胞体外可传300代以上,并且可进行多次基因编辑操作,取得家畜胚胎干细胞领域的重大突破(Cell Research, 2021)。
团队进一步攻坚克难建立了猪胚胎干细胞向肌肉细胞分阶段定向诱导分化的技术体系,可实现全程无血清添加,确保细胞培养肉的安全性;并结合无动物源成分的3D支架, 首次实现了猪胚胎多能干细胞来源动物细胞培养肉的制备,在弹性和咀嚼度上同真实猪肉相似。总的来说,这项研究不仅有望解决起始细胞长期稳定扩增的问题, 提高胚胎来源的多能干细胞在动物细胞培养肉研发中的利用率, 还能为其它家畜动物细胞培养肉的制备提供理论参考, 也有望为未来功能性食品的研发和“清洁”肉类的供应提供新的技术途径和科技支撑(Nature Communications,2023)。
多能干细胞成肌分化无血清培养体系的建立
1、300代以上的传代能力,且保持基因组、代谢与营养稳定性的底盘种子细胞系及其分离和培养体系。属世界首例,具有自主知识产权,是抢占相关领域制高点的技术与资源保障。
2、底盘细胞具备多向分化潜能,即可以分化为肌肉、脂肪、软骨等细胞组织。因此,一种底盘种子细胞,可实现细胞培养肉多样性与营养可控性等要求。
3、实现了底盘种子细胞分化过程中与3D支架很好的亲和性,并可实现细胞体外大量扩增,产生了与正常肉类指标相似的培养肉,具备了迈向产业化的理论和技术。
猪胚胎干细胞来源动物细胞培养肉的制备
项目产出主要体现在两大方面:一是技术上的突破,包括但不限于种子细胞的分离提取、无血清培养基的研制、大规模细胞培养体系的构建以及三维培养及组织塑形等方面的研究成果;二是产品开发,即通过上述技术所生产出的各类细胞培养肉产品,如牛肉、猪肉、鸡肉等,这些产品在口感可与传统动物肉相媲美,同时更加营养,且有环保、不伤害动物等优点。
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