Энтомокультура: Будущее Клеточного Сельского Хозяйства
Энтомокультура — это новая и перспективная область клеточного сельского хозяйства, которая фокусируется на производстве тканей насекомых в лабораторных условиях. Эта технология основана на принципах, которые уже активно применяются в тканевой инженерии, и имеет много общего с методами, используемыми в биотехнологии, такими как векторы экспрессии бакуловирусов. Основная идея энтомокультуры заключается в том, что она может предложить значительные преимущества по сравнению с традиционными методами производства мяса из клеток млекопитающих.
Происхождение термина «энтомокультура»
Происхождение термина «энтомокультура» связано с Натали Рубио, исследовательницей из Университета Тафтса, которая предложила этот термин для обозначения новой области, которая может изменить подход к производству пищи и тканей.
Процесс энтомокультуры
Энтомокультура работает по тем же принципам, что и другие формы клеточного сельского хозяйства. В первую очередь, для создания тканей используются эмбриональные клетки насекомых. Эти клетки обладают уникальными свойствами: они являются тотипотентными, что означает, что они могут превращаться в любые специализированные клетки. Исходные клетки могут быть получены как из первичных культур, взятых непосредственно от насекомых, так и из криоконсервированных вторичных культур.
После получения клеток их помещают в специальную культуральную среду, которая содержит все необходимые питательные вещества для их роста и размножения. Культуральные среды состоят из базовых компонентов, которые обеспечивают клетки всем необходимым для их жизнедеятельности. Когда клетки усваивают питательные вещества, они начинают делиться, и их количество увеличивается. Для оптимизации роста в среду часто добавляют дополнительные белки и факторы роста, которые могут быть получены с помощью рекомбинантной ДНК-технологии.
Когда количество клеток достигает необходимого уровня, их можно высаживать на каркас для создания более сложных структур или помещать в биореактор. Биореактор создает условия, аналогичные тем, которые существуют в живом организме, включая контроль температуры и осмолярности, что способствует дифференцировке клеток в мышечную ткань.
В биореакторе происходит процесс миогенеза, в ходе которого стволовые клетки превращаются в мышечные клетки. Этот процесс включает образование клеток-основателей и миобластов, которые сливаются, образуя многоядерные миофибриллы. Эти структуры в конечном итоге формируют мышечную ткань.
Развитие мышечной ткани у насекомых происходит иначе, чем у млекопитающих. В процессе метаморфоза личиночная мышца разрушается, и на ее основе формируются зрелые мышцы. Однако в условиях лаборатории, где происходит культивирование, этот процесс останавливается до метаморфоза, что позволяет получать стабильные и предсказуемые результаты.
Преимущества энтомокультуры по сравнению с клеточной культурой млекопитающих
Энтомокультура предлагает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами получения клеток млекопитающих. Эти преимущества в основном связаны с биологическими особенностями насекомых, которые делают их более подходящими для промышленного производства.
Температура
Клетки млекопитающих требуют для роста температуры около 37 градусов Цельсия, что делает процесс их культивирования энергоемким и дорогим. В отличие от них, клетки насекомых могут развиваться при комнатной температуре или даже ниже, что значительно снижает затраты на производство.
Культурные условия
Клетки млекопитающих, метаболизируя глюкозу, производят побочные продукты, такие как молочная кислота, которые могут ухудшать условия роста. Это требует регулярной замены культуральной среды, что увеличивает затраты. Клетки насекомых, напротив, менее чувствительны к изменениям pH и могут расти в более кислых условиях, что позволяет реже заменять среду.
Осмолярность
Для роста клеток млекопитающих необходимо поддерживать определенный уровень углекислого газа и кислорода, что также требует дополнительных затрат. Насекомые могут обходиться без таких добавок, что делает их культивирование более простым и экономичным.
Безсывороточные питательные среды
В традиционных культурах клеток млекопитающих часто используется фетальная бычья сыворотка (FBS), которая является дорогим и не всегда доступным ресурсом. Клетки насекомых, напротив, могут выращиваться на безсывороточных средах, что делает процесс более экономичным и экологически устойчивым.