Le cellule staminali bovine offrono un nuovo approccio alla ricerca futura sulla carne di manzo coltivata in laboratorio
I ricercatori dell’EMBL di Barcellona sviluppano tessuti bovini auto-organizzanti che contengono cellule muscolari, nervose e vascolari
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La carne coltivata mira a produrre carne a partire da cellule animali in laboratorio, senza la necessità di allevare un animale vivo per la produzione di carne. È stata proposta come alternativa potenzialmente più sostenibile alla produzione convenzionale di carne. Tuttavia, ricreare qualcosa di così complesso come una bistecca – piuttosto che carne macinata – rimane una sfida scientifica di grande rilievo.
Tessuto bovino in 3D contenente fibre muscolari e reti simili a vasi sanguigni.
Marina Sanaki-Matsumiya/EMBL, CC BY-NC-SA
Ora, i ricercatori dell’EMBL di Barcellona hanno sviluppato un metodo per far crescere tessuti bovini auto-organizzanti contenenti cellule muscolari, nervose e vascolari a partire da una linea di cellule staminali embrionali bovine coltivate in laboratorio. Il lavoro fornisce una nuova piattaforma per lo studio della formazione dei tessuti e potrebbe contribuire al progresso delle future tecnologie relative alla carne coltivata. Il lavoro è stato pubblicato su *Nature Communications*.
Gli attuali approcci alla produzione di carne bovina coltivata si basano in genere su cellule staminali prelevate da vacche adulte. Sebbene queste cellule possano produrre tessuto muscolare, hanno una capacità di divisione limitata e sono già destinate a diventare solo determinati tipi di tessuto. Ciò rende difficile ricreare la diversità dei tipi cellulari presenti nella carne reale.
Miki Ebisuya, ex responsabile di gruppo presso l’EMBL di Barcellona e attuale Humboldt Professor presso il PoL-TU di Dresda, insieme al suo team ha utilizzato una linea consolidata di cellule staminali embrionali bovine che possono essere coltivate e moltiplicate in laboratorio per lunghi periodi. A differenza delle cellule adulte, le cellule staminali embrionali possono proliferare per lunghi periodi e conservano la capacità di svilupparsi in molti tipi cellulari diversi. Guidandone attentamente lo sviluppo, i ricercatori hanno generato contemporaneamente tre componenti chiave del tessuto muscolare: cellule muscolari scheletriche, neuroni e cellule endoteliali, in grado di formare vasi sanguigni. È degno di nota il fatto che le cellule si siano organizzate in aggregati tridimensionali simili a tessuti senza richiedere tecniche di assemblaggio complesse.
«Una delle sfide più grandi nella carne coltivata è riprodurre la complessità del tessuto reale», ha affermato Marina Sanaki-Matsumiya, ex ricercatrice post-dottorato presso il Gruppo Ebisuya e attualmente assistente presso l’Università di Tsukuba in Giappone. «Anziché coltivare separatamente ciascun tipo di cellula per poi assemblarle in un secondo momento, abbiamo dimostrato che le cellule staminali embrionali possono svilupparsi insieme e auto-organizzarsi, imitando lo sviluppo dei tessuti reali».
La capacità di sviluppare cellule endoteliali è particolarmente importante. Nei tessuti viventi, i vasi sanguigni trasportano ossigeno e sostanze nutritive, consentendo ai tessuti di crescere e rimanere sani. Sebbene le reti simili a vasi sanguigni formate in questo studio siano ancora primitive, rappresentano un passo importante verso la creazione di tessuti coltivati più grandi e complessi.
Utilizzando il protocollo sviluppato dal Gruppo Ebisuya, i ricercatori hanno prodotto aggregati 3D di 0,6 mm di diametro in 15 giorni. Sebbene questi tessuti siano eccezionalmente piccoli, presentano un livello significativo di complessità cellulare. In ciascuno degli aggregati, le fibre muscolari si sono formate insieme a reti di cellule endoteliali e neuroni spinali che interagivano con il muscolo, dimostrando che è possibile generare contemporaneamente più tipi di tessuti interagenti a partire dallo stesso processo di sviluppo, anziché assemblarli a partire da tipi di cellule adulte derivate.
I ricercatori sottolineano che questo lavoro rappresenta una prima prova di concetto piuttosto che una ricetta per la produzione di bistecche coltivate.
«Il tessuto che abbiamo generato è ancora molto piccolo», ha affermato Ebisuya. «Per produrre qualcosa che assomigli a una bistecca, avremo bisogno di tessuti molto più grandi con reti vascolari più mature in grado di sostenere una crescita continua».
Un’altra sfida importante è rappresentata dai costi. La coltura delle cellule staminali embrionali e la guida del loro sviluppo richiedono attualmente costosi terreni di coltura e reagenti, il che rende economicamente impraticabile la produzione alimentare su larga scala.
Al di là della produzione alimentare, questo lavoro fornisce anche un potente modello per comprendere come si sviluppano i tessuti muscolari. Poiché il sistema contiene diversi tipi di cellule che interagiscono tra loro, potrebbe aiutare i ricercatori a studiare lo sviluppo muscolare e l’ingegneria tissutale in modi difficili da ottenere con colture cellulari più semplici.
Sebbene le bistecche coltivate siano ancora lontane dal diventare realtà, lo studio dimostra che le cellule staminali embrionali possono generare diversi ingredienti cellulari essenziali in un unico sistema auto-organizzante. Riunendo cellule muscolari, nervose e vascolari, questo lavoro getta importanti basi per la creazione di tessuti coltivati più complessi in futuro.
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