细胞肉培养规模与速度或加倍：美国研究人员构建“不朽”且生长快速的牛肌肉干细胞

细胞培养肉养活人类的梦想固然美好，但必须克服一些技术挑战——比如，来自鸡、鱼、牛等动物食物的肌肉细胞和脂肪细胞需要具有非常高的生长和分裂能力。

纵使该领域已经屡屡获得进展，例如今年 3 月，Eat Just 的细胞肉品牌 Good Meat 成为继 Upside Foods 后第二家获得 FDA “no questions” 信函的公司；甚至用猛犸象 DNA 进行培育......但这些产品仍然昂贵且难以扩大规模。

为了解决这一问题，美国塔夫茨大学细胞农业中心（TUCCA）的研究人员开发了永生化的牛肌肉干细胞（immortalized bovine muscle stem cells，iBSCs），它可以快速生长并分裂数百次，甚至可能无限次。

这一最新研究结果以 “Immortalized Bovine Satellite Cells for Cultured Meat Applications” 为题预发表在ACS Synthetic Biology。这意味着全球的研究人员和公司都可以获取该成果，而无需从农场动物活检中反复获取细胞。

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一般情况下，从活体动物中提取的正常肌肉干细胞只能分裂约 50 次，然后开始 “变老”，最后死亡。虽然这些干细胞在理论上可以产生大量的肉类，但 TUCCA 团队开发的永生化细胞提供了几个优势：一是大幅提高细胞肉产量的可能性；二是使永生化细胞广泛可用，因而可降低其他研究人员探索细胞农业的进入门槛。

“通常，研究人员不得不自己从动物身上分离干细胞，这是昂贵且费力的；或者使用来自不太相关的物种的模型细胞系，如小鼠肌肉细胞。” TUCCA 的研究生、该项目的主要研究员 Andrew Stout 说，“使用这些新的持久性牛细胞系的话，他们的研究可以更具针对性，直奔问题的实质。”

将常规牛肌肉干细胞转化为永生化牛肌肉干细胞，需要两个关键步骤。

大多数细胞随着分裂和老化，位于染色体末端的端粒会像绳索一样被 “磨损”，可能导致 DNA 复制或修复时的错误，还可能导致基因丢失，最终导致细胞死亡。

在这项工作中，研究人员设计了可以不断重建端粒的牛干细胞。这一步与牛端粒酶逆转录酶（TERT）有关，有效地保持了其染色体的 “年轻”，并为新一轮复制和细胞分裂做好准备。

使细胞永生化的第二步，是使它们不断产生刺激细胞分裂关键阶段的蛋白质。这一步与细胞周期蛋白依赖性激酶4（CDK4）有关，有效地加速了细胞分裂和生长过程。

具体的细胞改造方法为：通过 Sleeping Beauty 转座子介导、并在巨细胞病毒 (CMV) 启动子下向原代牛卫星细胞插入牛 TERT 和 CDK4 基因，以及在合成 RPBSA 启动子下插入嘌呤霉素抗性基因。

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当然，试验所培育的肌肉干细胞不是人们吃到的最终产品。它们不仅必须经历分裂和生长，而且还要分化成成熟的肌肉细胞。研究小组发现，新的干细胞确实能够分化成成熟的肌肉细胞，尽管与动物肌肉细胞或来自于传统牛干细胞的肌肉细胞并不完全相同。Stout 说，“这是我们必须进一步探索的方面。”

“虽然有些人可能会质疑人类摄取永生化细胞的安全性，但事实上，当细胞的最终产品被烹饪和消化时，没有再生长的可行途径。” 塔夫茨大学生物医学工程教授兼 TUCCA 主任 David Kaplan 说，“就像我们今天吃的天然肉一样，细胞只是变成惰性物质。”

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