La carne cultivada promete abordar algunos de los desafíos apremiantes asociados con la producción a gran escala de animales para consumo humano.
Una limitación importante para hacer realidad esta promesa es la falta de líneas celulares fácilmente disponibles que puedan expandirse robustamente para cultivos a gran escala, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de diferenciarse en tejidos de interés, como la grasa y el músculo.
Bajo este contexto, un equipo de investigación del Instituto Roslin de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido, desarrollaron una línea de células madre mesenquimales porcinas (FaTTy).
Que, tras la inmortalización espontánea, adquirió una eficiencia adipogénica mejorada, cercana al 100%, que se ha mantenido durante más de 200 duplicaciones de población.
Células que se convierten en grasa
La investigación destaca que las células (conocidas como FaTTy) se forman a partir de células madre en etapa temprana que se convierten en grasa.
Pueden crecer indefinidamente en el laboratorio sin perder la capacidad de producir células grasas de forma fiable. La mayoría de las demás células madre animales pierden rápidamente esta capacidad, lo que hace impráctico su uso a gran escala.
La grasa producida se parecía mucho a la grasa de cerdo nativa en su composición, con niveles ligeramente más altos de grasas monoinsaturadas más saludables.
El equipo de investigación cultivó células madre derivadas de cinco lechones. Descubrieron que las células de uno de ellos eran capaces de reproducirse prácticamente indefinidamente sin necesidad de edición genética.
Descripción general de la tecnología
La línea celular se obtuvo a partir del paso de cultivos de células madre mesenquimales (obtenidas de grasa de cerdo), que superaron espontáneamente la senescencia in vitro.
En el laboratorio también se han generado varias líneas hermanas con características similares a la línea de células.
FaTTy produce grasa in vitro de forma consistente con una eficiencia mucho mayor (80-95%) y durante un período más prolongado que el registrado hasta la fecha en células porcinas en cultivo.
Además, puede diferenciarse en condiciones sin suero y producir adipocitos eficientemente, tanto en sistemas 2D como 3D, obteniéndose adipocitos maduros (uniloculares) tras una diferenciación a largo plazo (40 días) de FaTTy.
Como línea celular ganadera no modificada genéticamente con una capacidad extremadamente alta para la producción de grasa en cultivo, utilizando protocolos relativamente cortos y sin suero, FaTTy tiene un enorme potencial para la industria de la carne cultivada.
Los desafíos de la carne cultivada
El estudio señala que la carne cultivada promete abordar algunos de los desafíos asociados con la ganadería intensiva mediante el uso de enfoques de cultivo celular para reducir la necesidad de animales para obtener carne.
Una limitación significativa para la realización de tal promesa es la falta de fuentes celulares adecuadas para la producción a gran escala de carne cultivada.
En particular, se requieren líneas celulares progenitoras de especies de ganado como el cerdo, que puedan expandirse y diferenciarse en linajes de tejidos relevantes para la carne con alta eficiencia en condiciones estrictamente definidas, incluso en ausencia de productos derivados de animales.
Las grasas animales son componentes sensoriales clave de los alimentos, ya que proporcionan sabor y textura característicos, así como nutrientes esenciales y energía.
Por lo tanto, el crecimiento confiable de células grasas (adipocitos) a escala del ganado es un prerrequisito para la fabricación industrial de carne cultivada.
Las células progenitoras naturales derivadas de tejidos corporales, también conocidas como preadipocitos, células madre adiposas o células madre/estromales mesenquimales (MSC), son la fuente más común de adipocitos cultivados in vitro.
Los retos regulatorios
Desde una perspectiva regulatoria, serían preferibles las líneas celulares no modificadas genéticamente.
Para ser útiles en la fabricación de alimentos, estas células deberían ser susceptibles de crecimiento y diferenciación a gran escala, con una alta capacidad adipogénica sostenida y genómicamente estables sin capacidad de transformación.
En este sentido, se han reportado avances recientes en pollos con la generación de líneas de fibroblastos inmortalizados espontáneamente, susceptibles de cultivo en suspensión y sin suero, y con la capacidad de formar células similares a adipocitos.
Sin embargo, las células similares a adipocitos mostraron una producción de grasa limitada en comparación con los fibroblastos tras su expansión en biorreactores.
Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad crítica de líneas celulares de adipocitos robustas para el cultivo industrial de grasa animal, que presenten una capacidad de proliferación sostenida y una producción de grasa consistentemente alta.
El estudio presenta una nueva línea de preadipocitos (FaTTy) derivada mediante pases seriados e inmortalización espontánea de MSC derivadas de tejido adiposo de cerdo.
La línea, de forma excepcional, se expandió a más de 200 duplicaciones de población (PD), con niveles mejorados de adipogénesis, con una eficiencia cercana al 100%, que se mantiene a lo largo del proceso.
Además, tras una diferenciación prolongada in vitro, FaTTy produce células maduras similares a los adipocitos blancos, con perfiles lipídicos comparables a la grasa nativa.
FaTTy no presenta anomalías cromosómicas importantes ni capacidad de transformación in vitro, lo que ofrece un gran potencial para su uso en la fabricación de carne cultivada.
Acumulación de lípidos durante la diferenciación a largo plazo
Los científicos destacan que Para investigar la capacidad de los adipocitos FaTTy de acumular lípidos en cultivos prolongados, las células se diferenciaron según el protocolo estándar, seguido de la transferencia a medios de mantenimiento sin insulina a partir de D11.
En estas condiciones, los adipocitos cambiaron su morfología de multilocular a paucilocular a lo largo de la diferenciación de 40 días. Por lo tanto, los adipocitos en D11 contenían principalmente pequeñas gotas de lípidos (LD, área <100 µm 2).
Mientras que para D40 estas habían sido reemplazadas por LD mucho más grandes y en menor cantidad, lo que indica un cambio hacia la fusión e hipertrofia de las LD.
En la mayoría de los adipocitos en D40, se observó que las LD pequeñas se agrupaban alrededor de gotas más grandes, lo que sugiere además eventos de fusión.
Además, cuando se observa como una pila Z, la mayoría de los LD pequeños residían en la base de la célula, con gotas más grandes expandiéndose hacia arriba y hacia afuera.
Notablemente, se detectaron adipocitos uniloculares en D40, pero no en D11, lo que indica la adquisición de un fenotipo de adipocito blanco maduro durante el cultivo.
Además, el volumen lipídico promedio por célula aumentó en 6 veces entre D11 y D40 a un máximo registrado de 96670 µm 3, mucho más alto que los valores informados hasta ahora en células cultivadas, y cerca de los volúmenes típicos de adipocitos in vivo.
Aprovechar el potencial de la carne cultivada
Para aprovechar el potencial de la carne cultivada, será esencial contar con fuentes celulares confiables de sus componentes fundamentales. La grasa es un elemento clave que contribuye significativamente a las cualidades sensoriales y nutricionales de la carne cultivada.
Lograr una producción a escala industrial de grasa cultivada requerirá fuentes de células progenitoras bien definidas que puedan crecer de forma robusta en cultivo (idealmente de forma indefinida) manteniendo al mismo tiempo la capacidad de diferenciarse en adipocitos funcionales de forma confiable y con alta eficiencia.
Además, las líneas carentes de modificaciones genéticas son deseables y, de hecho, estrictamente requeridas para ciertos mercados como Europa y Nueva Zelanda.
Todas las fuentes celulares disponibles de especies ganaderas en la actualidad, incluidas las MSC primarias o inmortalizadas, las PSC y las células DFAT, están lejos de cumplir por completo las características anteriores.
En el caso de las MSC, una fuente celular predominante para la carne cultivada, la pérdida gradual de la capacidad de diferenciación durante el pasaje, junto con la capacidad proliferativa, es un factor limitante clave.
Por último, el estudio presenta una línea de preadipocitos inmortalizados espontáneamente de cerdo, FaTTy, capaz de mantener un crecimiento relativamente estable y, lo que es más impresionante, una eficiencia adipogénica cercana al 100% junto con la capacidad de generar adipocitos maduros hasta al menos PD 200.
Lo que demuestra una capacidad mucho mayor que la de las líneas celulares altamente adipogénicas informadas previamente de ganado generadas mediante modificación genética 15. Además, FaTTy podría diferenciarse eficientemente en ausencia de suero y produjo perfiles de AG similares a la grasa nativa.
Continúa leyendo: Carne cultivada: desafíos y avances en su regulación internacional
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