El desarrollo de carnes cultivadas que imiten la estructura, textura y perfil nutricional de los cortes enteros convencionales es uno de los mayores desafíos en la ingeniería de tejidos aplicados a la agricultura celular.

En un avance significativo, un grupo de investigadores de la Universidad de Tokio ha desarrollado un sistema de biofabricación basado en bioreactores con fibras huecas perfundibles (HFB, por sus siglas en inglés), que permite cultivar tejido muscular de pollo a escala centimétrica con características funcionales, sensoriales y estructurales mejoradas.

Carne cultivada: innovación biotecnológica y su impacto en la industria para una producción sostenible y libre de crueldad

Limitaciones tecnológicas en pollo cultivado

Hasta ahora, las técnicas convencionales para cultivar carne se limitaban a pequeños agregados celulares o constructos con distribución celular poco homogénea, lo cual comprometía la viabilidad y la calidad del tejido.

La difusión pasiva de nutrientes y oxígeno en tejidos densamente celularizados no permite superar espesores de 1 milímetro sin generar necrosis celular, lo que imposibilita la producción de cortes enteros.

El nuevo sistema desarrollado utiliza arreglos escalables de fibras huecas semipermeables dispuestas con precisión micrométrica gracias a la estereolitografía de alta resolución.

Estas fibras actúan como canales artificiales de perfusión, permitiendo una distribución uniforme de oxígeno y nutrientes en el tejido.

Adicionalmente, la incorporación de anclajes microfabricados favorece la alineación de los miotubos y evita la contracción del tejido durante la maduración.

Los investigadores ensamblaron manualmente bioreactores con 50 fibras huecas para generar tejido muscular de pollo de 2 cm × 1 cm × 5 mm.

Este fue cultivado durante 9 días mediante perfusión bidireccional, y posteriormente se retiraron las fibras para obtener un corte íntegro.

El análisis histológico mostró una mayor densidad celular, expresión de marcadores musculares (MyHC y α-actinina) y formación de sarcómeros en los tejidos perfundidos en comparación con los controles sin perfusión.

Utilizando el HFB de 1125 fibras, se produjo carne de pollo de corte entero utilizando una línea celular de fibroblastos de pollo. Foto: Freepik

Evaluación funcional: textura y sabor

El análisis del perfil de textura (TPA) evidenció un aumento en la resistencia mecánica y grosor del tejido cultivado bajo perfusión, lo que sugiere una mejora en la firmeza y consistencia del producto final.

Asimismo, se realizó una caracterización del perfil de aminoácidos libres (FAA), clave para evaluar el sabor. Los tejidos cultivados con perfusión mostraron mayor contenido total de FAA, así como un aumento en compuestos asociados a sabores dulces y umami.

Para validar la escalabilidad del sistema, se diseñó una plataforma robótica automatizada capaz de ensamblar bioreactores con hasta 1.125 fibras huecas.

Utilizando una línea celular inmortalizada de fibroblastos de pollo (UMNSAH/DF-1), los investigadores lograron producir un filete cultivado de más de 10 gramos.

Este avance técnico representa un hito al demostrar la viabilidad de producir carne cultivada en piezas enteras a escala industrial sin necesidad de métodos modulares o ensamblajes posteriores

Ventajas sobre métodos existentes

El sistema HFB presenta varias ventajas clave respecto a enfoques como la bioimpresión o el ensamblaje modular:

Distribución uniforme de células y nutrientes.
Reducción del riesgo de necrosis central.
Mejora en la alineación y funcionalidad del tejido muscular.
Posibilidad de automatización en la fabricación y perfusión.
Eliminación de la necesidad de adhesivos tisulares o estructuras de soporte externas.

Además, el diseño evita la aplicación directa de flujo sobre las células, ya que la perfusión ocurre dentro de las fibras, reduciendo el estrés mecánico celular

Implicaciones para la industria alimentaria

La implementación de bioreactores HFB puede transformar el panorama de la carne cultivada al permitir la producción continua de cortes enteros con propiedades sensoriales mejoradas.

Desde una perspectiva regulatoria y de seguridad alimentaria, los materiales utilizados en el estudio (colágeno tipo I, medios con suero, fibras de polisulfona) pueden ser reemplazados por alternativas comestibles o de grado alimentario, como fibras de celulosa o medios libres de suero.

Asimismo, se plantea el desarrollo futuro de fibras huecas comestibles, lo cual eliminaría la necesidad de extracción posterior y permitiría manipular la textura del producto final.

También se identificaron oportunidades de mejora en la eficiencia del sistema, como la miniaturización del espacio entre fibras, la mejora del flujo de oxígeno y la integración de sensores no invasivos para el monitoreo en tiempo real.

El tejido de carne de pollo de corte entero fabricado pesó aproximadamente 11.1 gramos tras la eliminación de las fibras huecas. Foto: Freepik

Consideraciones para la escalabilidad industrial

Para lograr una producción industrial competitiva, los autores señalan que será necesario abordar aspectos económicos como la reducción del costo de insumos, el uso de materiales reutilizables y la evaluación del ciclo de vida completo del proceso.

Igualmente, el cumplimiento normativo ante entidades como la FDA o EFSA será clave para la comercialización del producto.

La tecnología de biofabricación basada en bioreactores con fibras huecas perfundibles representa un avance disruptivo para la producción de carne cultivada.

Al permitir la generación de cortes enteros con alineación muscular, textura mejorada y perfil de sabor optimizado, esta innovación allana el camino hacia una agricultura celular más escalable, sostenible y sensorialmente atractiva para el consumidor.

Finalmente, su impacto se extiende también a la medicina regenerativa, los órganos bioimpresos y la robótica biohíbrida.

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