Geleceğin eti, geçmişteki etlerden oldukça farklı olabilir. Stanley Kubrick, fotoğrafçı, LOOK Magazine Fotoğraf Koleksiyonu, Kongre Kütüphanesi, Baskılar ve Fotoğraflar Bölümü, LC-USZ6-2352., CC BY-ND
Yediğiniz et, etobursanız, hayvan kaslarından gelir. Ancak hayvanlar kastan çok daha fazlasını içerir. Çoğu Amerikalı'nın tüketmediği organ ve kemikleri var. Yiyecek, su, alan ve sosyal bağlantılar gerektirir. Atık üretiyorlar.
Çiftçiler, karmaşık organizmalar yetiştirmek için çok fazla enerji ve kaynak harcar, bu süreçte atık oluşturarak, yalnızca hasat edebilecekleri etin kârlı kesimlerine odaklanmak için.
Daha kolay, daha insancıl, daha az atık sadece insanların istediği parçaları üret. Hücre biyolojisi ve doku mühendisliği ile, sadece kas ve yağ dokusu büyütmek mümkündür. Buna kültürlü et denir. Bilim adamları, hücrelerin bir hayvanın hemen dışında büyümek için ihtiyaç duydukları aynı girişleri sağlar: hücre komşularından besinler, oksijen, nem ve moleküler sinyaller.
Şimdiye kadar araştırmacılar var ekili hücre demeti Bir hamburger ya da sosis gibi işlenmiş et haline getirilebilir. Bu kültürlü et teknolojisi, prototiplerin ticarileştirme zorluklarına hazırlanmak için ölçeklendirilip ince ayar yapıldığı için araştırma ve geliştirmenin erken aşamalarında hala mevcuttur. Ancak zaten biyo-mühendisler bir sonraki zorlu mücadeleye katılıyor: bir biftek ya da tavuk pirzola gibi yapılandırılmış et kesiyorlar.
Hangi et yapılmış
Mikroskop altında çiğ et parçasına bakarsanız, ne yediğinizi hücresel düzeyde görebilirsiniz. Her bir ısırık, kan damarları ile iç içe geçen ve bağ dokusu tarafından kaplanan bir kas ve yağ hücresi matrisidir.
Kas hücreleri protein ve besinlerle doludur ve yağ hücreleri de yağlarla doludur. Bu iki hücre tipi, burger veya bifteğe ısırırken ezik bir deneyimin tadını ve ağzını hissetmesine katkıda bulunur.
Natalie Rubio
Kan damarları, canlı iken bir hayvanın dokularına besin ve oksijen sağlar; Kesimden sonra, kan ete eşsiz, metalik, umami nüansı ekler.
Kolajen ve elastin gibi proteinlerden oluşan bağ dokusu, kas liflerini kasılma yönünde yönlendirilmiş hizalı demetler halinde düzenler. Bu bağ dokusu pişirme sırasında değişir ve dokuya - ve kaba - ete ekler.
Hücresel tarım araştırmacıları için zorluk, etin karmaşıklığını aşağıdan yukarıya doğru taklit etmektir. Bir petri kabında kas ve yağ hücresi yetiştirebiliriz - ancak kan damarları ve bağ dokusu bir hayvanda olduğu gibi kendiliğinden üretilmez. Biyomalzemeleri ve biyoreaktörleri, besin difüzyonu sağlamak ve organizasyonu teşvik etmek için nasıl geliştirebiliriz ki böylelikle kalın, yapılandırılmış bir et kesimine neden oluruz?
Kültür-et burger ilk adımdır
Herhangi bir kültürlü et oluşturmak için araştırmacılar küçük düşünen mermer büyüklüğünde bir inekten, domuzdan veya tavuktan mendil alır ve tek tek hücreleri izole eder. Daha sonra, benim gibi biyo-mühendisler hücreleri plastik şişelere koyar ve vücut sıcaklığında muhafaza ederken onlara besin, oksijen ve nem verirler. Hücreler mutludur ve katlanarak bölünerek daha fazla hücre üretebilir.
Plastik üzerinde büyüdüğünde, hücreler mevcut tüm yüzey alanında var olana kadar bölünmeye devam edecektir. Bu, bir hücre kalınlığında kalabalık bir katmana neden olur. Hücreler bölünmeyi bıraktığında, olgunlaşmaya başlarlar. Kas hücreleri uzun kas lifleri oluşturmak için bir araya gelirler ve yağ hücreleri lipit üretmeye başlar. Araştırmacılar burger, sosisli sandviç ve sosis gibi işlenmiş et ürünleri oluşturmak için bu hücrelerin bir demetini bir araya getirebilirler.
Tek başına hayvan hücreleri et deneyiminin çoğunu çoğaltabilir. Ancak kan damarları ve bağ dokusu olmadan, organize, üç boyutlu bir doku elde edemezsiniz - ve biftek, tavuk göğsü ve domuz pastırması gibi yapılandırılmış et kesimleri için ihtiyacınız olan şey budur.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için, bilim adamları kan damarlarının (besin ve oksijen transferi için) ve bağ dokusunun (organizasyon ve doku için) yapı ve fonksiyonunu kopyalamak için biyomalzemeleri kullanabilirler. Bu araştırma alanı iskele gelişimi.
İskele bifteğin gizli bileşenidir.
İskeleler kavramı alanında tıbbi uygulamalar için doku mühendisliği. Bilim adamları araştırma, toksikoloji taraması veya araştırmaları için fonksiyonel biyomalzemeler üretmek üzere hücreleri ve iskeleleri birleştiriyor. implantlar.
Bu biyomalzemeler, ortaya çıkan dokuda hangi özelliklerin istendiğine bağlı olarak farklı formlarda olabilir - filmler, jeller, süngerler -. Örneğin, yapabilirsin düz bir kollajen film üzerinde cilt hücreleri büyümek mağdurları yakmak için deri grefti oluşturmak veya hidroksiapatit süngerinde kemik hücreleri kemik yenilenmesi için.
Tıbbi uygulamalar için, iskelelerin genellikle implantasyon için güvenli olması gerekir, vücudun bağışıklık sisteminden bir yanıt vermemesi, bozunabilir ve hücre büyümesini destekleyebilmesi gerekir.
Gıda uygulamaları için, iskele tasarım konuları farklıdır. Hala hücre büyümesini desteklemelidirler, ancak aynı zamanda ucuz, yenilebilir ve çevre dostu olmaları da önemlidir. Gıda uygulamaları için bazı yaygın biyomalzemeler bitkilerden gelen selülozu, mantarlardan kitosan denilen bir karbonhidratı ve yosunlardan aljinat olarak adlandırılan bir karbonhidratı içerir.
Laboratuarda üzerinde çalıştığım kültürlü etler için bir tarif. İlk önce uygun bir iskele oluşturun. Kitosanı mantarlardan ayırın ve yapışkan bir jel oluşturmak için suda eritin. Jeli bir tüpe koyun ve bir ucunu kuru buz veya sıvı azot gibi soğuk bir maddeye maruz bırakın. Tüm jel tüpü, soğuk uçtan başlayarak yavaşça donacaktır. Dondurulmuş jel daha sonra jeli çok düşük sıcaklıklarda çekerek bir vakumla dondurularak kurutulabilir, sonuçta kuru sünger benzeri bir materyal elde edilebilir. yönlü dondurma işlemi bir sünger oluşturur küçük, uzun, hizalı gözeneklere sahip bir demet kamışa benzeyen - ve aynı zamanda kas dokusu.
Natalie Rubio, CC BY-ND
Daha sonra, düz plastik üzerinde et yetiştirmek yerine, daha kalın doku büyümesi için daha fazla yüzey alanı sağlamak için hücreleri bu üç boyutlu süngere aktarabilirsiniz. Gözenekler ayrıca, besin maddelerinin ve oksijenin doku boyunca dağılmasına yardımcı olabilir. Şimdiye kadar bu teknikle laboratuvarım, bir santimetre kareden daha az miktarda küçük et parçaları üretebildi - bir yemek pişirmek için biraz küçük ama güçlü bir başlangıç.
Diğer iskele olanakları, aljinat bazlı lifler, jeller veya süngerler içinde büyüyen hücreleri içerir. Veya teknisyenler, hücresizleştirme denilen bir işlemde bitki hücrelerini bitkilerden durulayabilir ve hayvan hücreleri ile geride bırakılan selüloz çerçevesini yeniden doldurur.
Araştırmacılar gerçekten iyi işleyen malzeme ve yöntemleri bulduktan sonra, daha büyük partiler oluşturmaya çalışacağız. Bu noktada, bu süreci büyütmek ve maliyeti düşürmek için bir oyun olacak, böylece kültürlenmiş et ürünleri, çiftçilik et ürünleri ile maliyet açısından rekabetçi olabilecektir.
Başlangıç şirketlerinin kendi kültür köfteleri, sosisleri ve burgerleri çıkardıklarını görmek her zaman heyecan verici. Ama sırada ne olacağını dört gözle bekliyorum. Biraz daha fazla araştırma, zaman, finansman ve şansla, kültürlü et menüsü 2.0, birçok etçinin tanıdığı ve sevdiği biftek ve domuz pirzolasını içerecek.
Yazar Hakkında
Natalie R. Rubio, Hücresel Tarım Doktora Adayı, Tufts Üniversitesi