Carne tão cultivada tem sido hambúrgueres - o próximo grande desafio é bifes sem animais

Carne tão cultivada tem sido hambúrgueres - o próximo grande desafio é bifes sem animais
A carne do futuro pode ser bem diferente da carne do passado. Stanley Kubrick, fotógrafo, Coleção de Fotografias da Revista LOOK, Biblioteca do Congresso, Divisão de Impressões e Fotografias, LC-USZ6-2352., CC BY-ND

A carne que você come, se você é um carnívoro, vem dos músculos dos animais. Mas os animais são compostos de muito mais do que apenas músculo. Eles têm órgãos e ossos que a maioria dos americanos não consome. Eles exigem comida, água, espaço e conexões sociais. Eles produzem resíduos.

Os agricultores gastam muita energia e recursos para cultivar organismos complexos, criando resíduos no processo, apenas para se concentrar nos lucrativos cortes de carne que podem colher.

Seria mais fácil, mais humano, menos dispendioso, produzir apenas as partes que as pessoas querem. E com a biologia celular e a engenharia de tecidos, é possível desenvolver apenas tecido muscular e adiposo. É chamado de carne cultivada. Os cientistas fornecem células com os mesmos insumos que precisam para crescer, do lado de fora de um animal: nutrientes, oxigênio, umidade e sinais moleculares de seus vizinhos de células.

Até agora os pesquisadores têm cachos cultivados de células que pode ser transformado em carne processada como um hambúrguer ou uma salsicha. Essa tecnologia de carne cultivada ainda está nas fases iniciais de pesquisa e desenvolvimento, à medida que os protótipos são ampliados e aperfeiçoados para se preparar para os desafios da comercialização. Mas os bioengenheiros já estão assumindo o próximo desafio mais difícil: criar cortes estruturados de carne como um bife ou uma costeleta de frango.

De que carne é feita

Se você olhar para um pedaço de carne crua ao microscópio, verá o que está comendo no nível celular. Cada mordida é uma matriz de células musculares e gordurosas, entrelaçadas com vasos sanguíneos e envolvidas por tecido conjuntivo.

As células musculares estão cheias de proteínas e nutrientes e as células adiposas estão cheias de gorduras. Esses dois tipos de células contribuem para a maior parte do sabor e da boca - uma experiência de carnívoro ao morder um hambúrguer ou um bife.

Carne tão cultivada tem sido hambúrgueres - o próximo grande desafio é bifes sem animais
Seção de peru manchado para mostrar o tecido muscular esquelético em nível de organização celular - também conhecido como carne. Natalie Rubio

Os vasos sanguíneos suprem o tecido de um animal com nutrientes e oxigênio enquanto ele está vivo; depois do abate, o sangue acrescenta uma nuance única, metálica e umami à carne.

O tecido conjuntivo, composto de proteínas como colágeno e elastina, organiza as fibras musculares em feixes alinhados, orientados na direção da contração. Este tecido conjuntivo muda durante o cozimento e adiciona textura - e cartilagem - à carne.

O desafio para os pesquisadores da agricultura celular é emular essa complexidade da carne de baixo para cima. Podemos desenvolver células musculares e gordurosas em uma placa de Petri - mas os vasos sanguíneos e o tecido conjuntivo não geram espontaneamente como fazem em um animal. Como podemos projetar biomateriais e biorreatores para fornecer difusão de nutrientes e induzir a organização, de modo que acabamos com um corte espesso e estruturado de carne?

Hambúrgueres de carne cultivada são o primeiro passo

Para criar qualquer carne cultivada, os pesquisadores pegam pequenas quantidades de tecido de uma vaca, porco ou galinha e isolam células individuais. Então, bioengenheiros como eu colocam as células em frascos de plástico e dão a elas nutrientes, oxigênio e umidade enquanto as alojam à temperatura do corpo. As células são felizes e podem se dividir exponencialmente, criando mais e mais células.

Quando cultivadas em plástico, as células continuarão a se dividir até que existam em toda a área de superfície disponível. Isso resulta em uma camada cheia de uma célula de espessura. Quando as células param de se dividir, elas começam a amadurecer. As células musculares se fundem para criar fibras musculares longas e as células adiposas começam a produzir lipídios. Os pesquisadores podem combinar várias dessas células para criar produtos de carne processada, como hambúrgueres, cachorros-quentes e salsichas.

Somente as células animais podem replicar a maior parte da experiência da carne. Mas sem vasos sangüíneos e tecido conjuntivo, você não acaba com um tecido tridimensional organizado - e é isso que você precisa para cortes estruturados de carne, como bife, peito de frango e bacon.

Para superar este desafio, os cientistas podem usar biomateriais para replicar a estrutura e função dos vasos sanguíneos (para transferência de nutrientes e oxigênio) e tecido conectivo (para organização e textura). Esta área de pesquisa é chamada desenvolvimento de andaimes.

Carne tão cultivada tem sido hambúrgueres - o próximo grande desafio é bifes sem animais
Fornecendo alguma estrutura para as células crescerem, a carne será cultivada de hambúrguer a bifes. Tyler Olson / Shutterstock.com

Os andaimes são o ingrediente secreto para os bifes

O conceito de andaimes tem origem no campo da engenharia de tecidos para aplicações médicas. Cientistas combinam células e scaffolds para produzir biomateriais funcionais para pesquisa, triagem toxicológica ou implantes.

Esses biomateriais podem assumir diferentes formas - filmes, géis, esponjas - dependendo de quais propriedades são desejadas no tecido resultante. Por exemplo, você poderia crescer células da pele em um filme de colágeno plano para criar um enxerto de pele para ajudar a queimar vítimas ou células ósseas em uma esponja de hidroxiapatita para regeneração óssea.

Para aplicações médicas, os andaimes geralmente precisam ser seguros para implantação, não devem induzir uma resposta do sistema imunológico do corpo, ser degradáveis ​​e capazes de suportar o crescimento celular.

Para aplicações em alimentos, as considerações de projeto dos andaimes são diferentes. Eles ainda devem apoiar o crescimento de células, mas também é importante que sejam baratos, comestíveis e ecologicamente corretos para produzir. Alguns biomateriais comuns para aplicações em alimentos incluem celulose de plantas, um carboidrato chamado quitosana de cogumelos e um carboidrato chamado alginato de alga.

Aqui está uma "receita" para carne cultivada em que trabalhei no laboratório. Primeiro, crie um andaime apropriado. Isole a quitosana dos cogumelos e dissolva-a em água para criar um gel viscoso. Coloque o gel em um tubo e exponha uma extremidade a uma substância fria, como gelo seco ou nitrogênio líquido. Todo o tubo de gel irá congelar lentamente, começando no final frio. O gel congelado pode então ser liofilizado por vácuo, puxando o gel a temperaturas muito baixas, criando, por fim, um material esponjoso seco. o processo de congelamento direcional cria uma esponja com poros pequenos, longos e alinhados, lembrando um feixe de palhas - e também tecido muscular.

Carne tão cultivada tem sido hambúrgueres - o próximo grande desafio é bifes sem animais
O processo simplificado para criar uma esponja de quitosana com poros alinhados. Natalie Rubio, CC BY-ND

Então, em vez de cultivar carne em plástico plano, você pode transferir as células para essa esponja tridimensional para fornecer mais área de superfície para o crescimento de tecido mais espesso. Os poros também podem ajudar a distribuir nutrientes e oxigênio por todo o tecido. Até agora, com essa técnica, meu laboratório conseguiu produzir pequenos pedaços de carne com menos de um centímetro quadrado - um pouco pequeno para um churrasco, mas um começo forte.

Outras possibilidades de andaimes incluem o crescimento de células dentro de fibras à base de alginato, géis ou esponjas. Ou os técnicos podem lavar as células vegetais de plantas em um processo chamado descelularização e repovoar a estrutura de celulose que é deixada para trás com células animais.

Quando os pesquisadores encontrarem materiais e métodos que funcionem muito bem, trabalharemos na criação de lotes maiores. Nesse ponto, será um jogo de intensificar o processo e reduzir o custo, de modo que os produtos de carne cultivados podem ser competitivos em termos de custo com produtos de carne de criação.

É sempre emocionante ver as startups debutarem suas almôndegas, salsichas e hambúrgueres cultivados. Mas estou olhando em frente para o que vem a seguir. Com um pouco mais de pesquisa, tempo, financiamento e sorte, o cardápio de carne culta 2.0 incluirá o bife e as costeletas de porco que muitos carnívoros conhecem e adoram.A Conversação

Sobre o autor

Natalie R. Rubio, candidata a doutorado em agricultura celular, Tufts University

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

siga InnerSelf on

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Receba as últimas por e-mail

{Emailcloak = off}