Spontaneously immortalized porcine cells support scalable cultured pork production in serum-free suspension
本研究报告了一种自发永生化、非基因改造的猪细胞系的开发，该细胞系能够进行无血清悬浮培养，并采用一种半连续工艺，从而实现在2,000升生物反应器中大规模、高成本效益地生产培养猪生物质。
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全球对肉类的需求正在上升，然而传统的畜牧业面临着与环境影响、资源利用和动物福利相关的日益严峻的挑战。作为回应，科学家们转向了一个被称为“培养肉”的概念，这涉及在受控环境中将动物细胞直接培养成可食用的组织，从而无需饲养和屠宰动物。为了让这一构想在大规模范围内成为现实，研究人员必须解决几个艰巨的难题。他们需要寻找能够无限生长而不枯竭的动物细胞，开发不依赖动物血清的液体营养混合物，并设计出能够容纳这些细胞进行增殖的大型罐体。如果没有一种既安全又能在这些工业条件下茁壮成长的细胞系，大规模生产培养肉的梦想仍将遥不可及。
一支研究团队现在通过创造一种新型猪细胞，向解决这一难题迈出了重要一步，这种细胞可以在液体环境中持续生长，且无需任何基因改造。科学家利用来自一岁以下幼猪的组织，从标准肌肉细胞群开始，逐渐将它们从平面表面转移到悬浮于无血清液体中的状态。这一转变非常困难；细胞最初表现挣扎，随着它们适应这种新的悬浮生活方式，生长速度急剧放缓。然而，在约十个月的时间里，其中一部分细胞存活了下来，并开始再次快速增殖。在适应期结束时，这些细胞已经分裂了超过255次，这一里程碑证实了它们已经实现了“永生化”，这意味着它们可以无限期地持续生长，而不会受到导致正常细胞停止分裂的常规限制。
这项发现之所以特别引人注目，在于细胞在这一过程中发生了怎样的变化。在适应液体悬浮的过程中，细胞改变了它们的身份。它们起初是类肌肉细胞，但逐渐转化为一种类似于脂肪构建细胞的状态。虽然它们失去了转变为肌肉组织的能力，但获得了在受到诱导时储存脂肪的强大能力。这种转变并非由科学家编辑细胞的DNA引起；相反，它是细胞在选择有利于在全新环境中生存的特征时自发发生的。研究人员确认这些细胞是安全的，在实验室测试和在小鼠实验中均未显示出癌变的迹象，并且它们拥有修复自身受损DNA的能力。
为了证明该细胞系可用于实际食品生产，团队测试了不同的规模化生长方法。他们比较了三种方法：营养物质一次性添加的标准批次工艺、不断更换液体的连续流法，以及定期收获部分细胞以保持其余细胞持续生长的半连续法。半连续法被证明是最有效的方法，它在产生最多的细胞质量的同时，每公斤湿生物质消耗的干粉营养物质最少。随后，团队将这一过程扩大到了一个巨大的2,000升生物反应器中。在这个大型罐体内，他们在短时间内成功生产了近97公斤的湿细胞生物质。所得材料富含蛋白质和脂肪，当将其与大豆蛋白混合制成混合型春卷时，在口味和气味测试中表现良好，表明这些细胞可以被整合进真实的食品产品中。
这项工作证明了在不使用基因工程的情况下，创造一种稳定、安全且可扩展的猪细胞来源是可能的。通过展示这些细胞可以在成本效益高的工艺下，在大型工业级罐体中茁壮成长，该研究为生产能够最终满足商业需求的规模化猪生物质提供了一条切实可行的路径。研究结果表明，培养肉的未来可能不需要复杂的基因微调，而是需要对细胞如何自然适应其环境有深刻的理解，从而允许科学家利用这些变化来构建一个可持续的食物系统。
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