Spontaneously immortalized porcine cells support scalable cultured pork production in serum-free suspension
본 연구는 무혈청 부유 배양과 2,000리터 생물 반응기 내에서 배양 육류 돼지고기 바이오매스의 확장 가능하고 비용 효율적인 생산을 가능하게 하는 반연속 공정을 갖춘, 자연 발생적으로 불멸화된 비유전자 변형 돼지 세포주의 개발을 보고한다.
원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. 이것은 동료 심사를 거치지 않은 프리프린트의 AI 생성 설명입니다. 의학적 조언이 아닙니다. 이 내용을 바탕으로 건강 관련 결정을 내리지 마세요. 전체 면책 조항 읽기
전 세계적인 육류 수요는 증가하고 있지만, 전통적인 축산 방식은 환경적 영향, 자원 사용, 동물 복지와 관련된 점점 더 많은 문제에 직면해 있습니다. 이에 대응하여 과학자들은 통제된 환경 내에서 동물 세포를 직접 식용 조직으로 키워 동물을 기르고 도살할 필요를 없애는 '배양육'이라는 개념에 주목해 왔습니다. 이를 대규모로 실현하기 위해 연구자들은 몇 가지 어려운 난제를 해결해야 합니다. 그들은 죽지 않고 무한히 성장할 수 있는 동물 세포를 찾아내야 하고, 동물 혈청에 의존하지 않는 액체 영양 혼합물을 개발해야 하며, 세포가 증식하는 동안 이를 담을 수 있는 대형 탱크를 설계해야 합니다. 안전하면서도 이러한 산업적 조건에서 번성할 수 있는 세포주가 없다면, 대량 생산되는 배양육의 꿈은 여전히 손에 닿지 않는 곳에 머물러 있을 것입니다.
이제 한 연구팀이 유전자 변형 없이 액체 환경에서 지속적으로 성장할 수 있는 새로운 유형의 돼지 세포를 만들어냄으로써 이 난제를 해결하는 데 중요한 발걸음을 내디뎠습니다. 연구진은 생후 1주일 된 돼지의 조직을 사용하여, 표준적인 근육 세포 집단에서 시작해 이들을 평평한 표면에서부터 혈청이 없는 액체 속의 부유 상태로 점진적으로 이동시켰습니다. 이 전환 과정은 어려웠습니다. 세포들은 새로운 부유 생활 방식에 적응함에 따라 초기에는 성장이 급격히 느려지며 고군분투했습니다. 그러나 약 10개월에 걸쳐 이 세포들 중 일부가 살아남아 다시 빠르게 증식하기 시작했습니다. 적응 기간이 끝날 무렵, 이 세포들은 255회 이상 분열했는데, 이는 일반적인 세포가 분열을 멈추게 하는 통상적인 한계를 넘어 이들이 '불멸화'되었음을 확인시켜 주는 이정표입니다. 즉, 이들은 무한히 계속 성장할 수 있다는 것을 의미합니다.
이 발견이 특히 주목할 만한 이유는 세포가 이 과정 동안 어떻게 변화했는가에 있습니다. 액체 속에 떠 있는 상태에 적응하면서 세포들은 그 정체성을 바꾸기 시작했습니다. 처음에는 근육 유사 세포로 시작했으나, 점차 지방을 만드는 세포와 유사한 상태로 변모했습니다. 이들은 다시 근육 조직으로 돌아가는 능력은 잃었지만, 자극을 받았을 때 지방을 저장하는 강력한 능력을 얻었습니다. 이러한 변화는 과학자들이 세포의 DNA를 편집해서 발생한 것이 아니라, 세포들이 새로운 환경에서 살아남기에 적합한 형질을 스스로 선택하는 과정에서 자연스럽게 발생했습니다. 연구진은 이 세포들이 실험실 테스트나 생쥐 실험에서 암세로 변하는 징후를 보이지 않음을 확인하여 사용에 안전하다는 것을 입증했으며, 손상된 DNA를 스스로 복구하는 능력도 갖추고 있음을 확인했습니다.
이 세포주가 실제 식품 생산에 사용될 수 있음을 증명하기 위해, 연구팀은 이들을 대량으로 키우는 다양한 방법을 테스트했습니다. 그들은 세 가지 방법을 비교했습니다: 영양분을 한 번에 투입하는 표준 배치 공정(batch process), 액체를 끊임없이 교체하는 연속 흐름 방식(continuous flow method), 그리고 나머지 세포들이 계속 성장할 수 있도록 일부의 세포만을 정기적으로 수확하는 반연속 방식(semi-continuous method)입니다. 반연속 방식이 가장 효율적인 것으로 나타났는데, 이는 젖은 바이오매스 1kg당 사용되는 건조 영양 분말의 양이 가장 적으면서도 가장 많은 세포 질량을 생산했기 때문입니다. 연구팀은 이 과정을 2,000리터 규모의 대형 바이오리액터로 확장했습니다. 이 거대한 탱크 안에서 그들은 짧은 기간 동안 거의 97kg의 습식 세포 바이오매스를 성공적으로 생산했습니다. 결과물은 단백질과 지방이 풍und하게 함유되어 있었으며, 이를 대두 단백질과 혼합하여 하이브리드 스프링롤을 만들었을 때 맛과 향 테스트에서 좋은 성적을 거두어, 이 세포들이 실제 식품에 통합될 수 있음을 보여주었습니다.
이 연구는 유전자 편집 없이도 안정적이고 안전하며 확장 가능한 돼지 세포 공급원을 만드는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 이 세포들이 비용 효율적인 공정을 통해 대형 산업용 탱크에서 번성할 수 있음을 보여줌으로써, 본 연구는 상업적 필요를 충족할 수 있는 규모로 돼지 바이오매스를 생산할 수 있는 실질적인 경로를 제시합니다. 이러한 결과는 배양육의 미래가 복잡한 유전적 조작을 필요로 하는 것이 아니라, 세포가 환경에 자연스럽게 적응하는 방식을 면밀히 이해하고 과학자들이 이러한 변화를 활용하여 지속 가능한 식량 시스템을 구축하는 데 달려 있음을 시사합니다.
연구 분야의 논문에 파묻히고 계신가요?
연구 키워드에 맞는 최신 논문의 일일 다이제스트를 받아보세요 — 기술 요약 포함, 당신의 언어로.