Выращенное в лаборатории мясо: от бургеров к стейкам
Мясо, которое едят плотоядные, состоит из мышц животных. Однако животные — это сложные организмы, требующие пищи, воды, пространства и производящие отходы. Культивируемое мясо (cultured meat) позволяет выращивать только нужные ткани — мышечную и жировую — вне животного, предоставляя клеткам питательные вещества, кислород, влагу и молекулярные сигналы.
Пока что исследователи создают в основном массы клеток для переработанных продуктов: бургеров или сосисок. Следующая, более сложная задача — вырастить структурированные куски мяса, такие как стейк или куриное филе.
Из чего состоит мясо
Под микроскопом видно, что кусок мяса — это матрица из мышечных и жировых клеток, пронизанная кровеносными сосудами и окруженная соединительной тканью (коллаген, эластин). Мышечные клетки обеспечивают белок и питательные вещества, жировые — вкус и текстуру. Кровеносные сосуды поставляют питание in vivo, а после забоя кровь добавляет умами. Соединительная ткань организует волокна и влияет на текстуру при готовке.
Задача биоинженеров — воспроизвести эту сложность снизу вверх. Мышечные и жировые клетки можно выращивать в чашке Петри, но сосуды и соединительная ткань сами по себе не формируются.
От клеток к бургерам
Процесс начинается с забора небольшого образца ткани (например, с мрамор). Клетки изолируют, помещают в биореактор с питательными веществами, кислородом, влагой и поддерживают температуру тела. Клетки делятся, пока не покроют всю доступную поверхность однослойным пластом. Затем они созревают: мышечные клетки сливаются в волокна, жировые — накапливают липиды. Такие клеточные массы можно комбинировать в продукты типа бургеров или сосисок.
Однако без кровеносных сосудов и соединительной ткани не получить организованную трехмерную структуру, необходимую для стейков или бекона. Решение — биоматериалы (скаффолды), имитирующие функцию сосудов (перенос питательных веществ и кислорода) и соединительной ткани (организация и текстура).
Скаффолды — ключ к стейкам
Концепция скаффолдов пришла из тканевой инженерии для медицины. Для пищевых применений требования иные: материалы должны быть недорогими, съедобными и экологичными. Примеры:
Пример «рецепта» из лаборатории:
- Выделить хитозан из грибов и растворить в воде до состояния геля.
- Поместить гель в трубку и заморозить с одного конца (например, сухим льдом). Образуется направленно замороженная структура.
- Лиофилизировать (сушить вымораживанием в вакууме). Получается сухой пористый материал, напоминающий пучок соломинок — аналогично мышечной ткани.
- Засеять скаффолд клетками. Поры увеличивают площадь для роста и помогают распределять питательные вещества и кислород.
Пока удалось создать кусочки мяса менее 1 см² — маловато для гриля, но это начало.
Другие подходы включают выращивание клеток в альгинатных волокнах, гелях или губках, а также децеллюляризацию растений (удаление растительных клеток) с последующим заселением оставшегося целлюлозного каркаса животными клетками.
Следующие шаги — увеличение масштаба и снижение стоимости, чтобы культивируемое мясо могло конкурировать с традиционным. После бургеров и сосисок в меню 2.0 появятся стейки и отбивные.