Mięso z probówki – jak zrobić hamburgera w laboratorium?

Wykład dr Iwony Grabowskiej z Wydziału biologii Uniwersytetu Warszawskiego (Instytut Zoologii, Zakład Cytologii)
XIX Festiwal Nauki w Warszawie, 22.09.2015 r. [46min]

Czy mięso pochodzące z uboju zwierząt zastąpi w przyszłości na talerzach mięso wyhodowane z laboratorium? O prowadzonych nad tym badaniach opowiedziała podczas XIX Festiwalu Nauki dr Iwona Grabowska, pracownik Wydziału Biologii UW.

W ostatnich latach rośnie popularność badań związanych z biologią syntetyczną i nowymi metodami uzyskiwania żywności. Pierwszy hamburger „z probówki” powstał i został zjedzony w 2013 roku. Wołowina potrzebna do przygotowania hamburgera została uzyskana z bezboleśnie pobranych od żywej krowy komórek mięśni – wykonano tzw. biopsję przy znieczuleniu. Następnie naukowcy hodowali komórki tak, by uzyskać ich bardzo dużo i tak by powstała z nich struktura przypominająca tkankę mięśniową (która jest głównym składnikiem mięsa, które jemy).

Mark Post, profesor Uniwersytetu w Maastricht, twierdzi, że udało mu się uzyskać mięso in vitro dokładnie takie, jak to pochodzące z krów. Czy możliwe jest więc pozyskiwanie mięsa z probówek na szeroką skalę? Obecnie jest to nieopłacalne, bowiem koszt wyprodukowania takiego hamburgera (ok. 100 gr kotlet) wyniósł ok. 250 000 euro, czyli ponad 1 000 000 zł.

Doktor Iwona Grabowska opowiedziała o tym, jak przebiegały badania nad mięśniami i nad ich regeneracją. Mówiła o budowie mięśni szkieletowych, technikach uzyskiwania i hodowli komórek z których powstają mięśnie i o tym, jak uzyskać mięso za pomocą in vitro.

Jak uzyskać różne rodzaje mięsa – karkówkę, polędwicę, mostek?

Pierwsze badania, które dotyczą mięśni szkieletowych i zdolności do regeneracji pochodzą z 1864 roku (opis uszkodzonych mięśni w wyniku duru brzusznego). W 1867 roku opisano regenerację uszkodzonych mięśni. W 1961 roku dokonano najważniejszego odkrycia dotyczącego mięśni szkieletowych – odkryto, że w mięśniach szkieletowych znajdują się komórki satelitowe. W kolejnych latach udowodniono, że to właśnie komórki satelitowe są odpowiedzialne za wzrost i regenerację mięśni po urodzeniu. W 1978 roku po raz pierwszy dokonano transplantacji komórek satelitowych do uszkodzonych mięśni, aby sprawdzić,  czy mogą wspomagać regenerację.

Mięsień szkieletowy (potrzebny do wyprodukowania hamburgera) zbudowany jest z włókien mięśniowych. Na włókna mięśniowe składają się miofibryle. Włókna są bardzo długie, mają wiele jąder komórkowych, które są położone tuż pod błoną komórkową włókna mięśniowego (pod sarkolemmą). Z włóknami mięśniowymi związane są komórki satelitowe. Położone są pomiędzy błoną komórkową (sarkolemmą) a błoną podstawną włókna mięśniowego. Wiązka włókien mięśniowych jest otoczona tkanką łączną. Mięśnie są przyczepione do kości za pomocą ścięgien. W mięśniach szkieletowych znajduje się również krew (naczynia krwionośne), tkanka nerwowa (neurony, które indukują ruch mięśni).

Do tej pory nikomu nie udało się uzyskać prawdziwych dojrzałych włókien mięśniowych. Udało się uzyskać miotuby – wielojądrowe syncytia, które są zdolne na szalce do spontanicznych skurczów. Żeby hodowla komórek in vitro trochę bardziej przypominała to, co dzieje się w organizmie, stosuje się różne sztuczki, żeby komórki miały możliwość zachowywania się jak w trakcie prawdziwej regeneracji. Mięśnie szkieletowe nie są identyczne. Są zbudowane z różnych typów włókien mięśniowych, większość to mozaika dwóch typów włókien szybkokurczących się i wolnokurczących się. Szybkość procesu regeneracji mięśnia zależy od tego, jaki typ włókien mięśniowych przeważa w składzie mięśnia.

Jak zrobić „postburgera” – hamburgera metodą in vitro

Z biopsji, która została pobrana z mięśnia krowy, trzeba metodą mechaniczną i enzymatyczną wyizolować komórki, które karmi się pożywką. Następnie komórki należy hodować przez 7-8 tygodni do momentu uzyskania 50 podwojeń populacji. Kolejnym krokiem jest podzielenie uzyskanych komórek na porcje po 1,5 miliona i umieszczenie w kolejnych naczyniach hodowlanych na Matrigelu, aby zaindukować ich różnicowanie. Po kolejnych 3 tygodniach hodowli pierścienie tkanki są gotowe. Mięso zostało podbarwione (ponieważ mięso wyhodowane jest białe/bezbarwne), dotłuszczone (tłuszcz wyhodowano w oddzielnej hodowli), doprawione solą, pieprzem i okruchami chleba.

***

Inicjatywa organizacji Festiwali Nauki w Warszawie, zapoczątkowana przez prof. Davida Shugara (fizyka i biologa molekularnego, twórcy polskiej szkoły biofizyki molekularnej) narodziła się w Interdyscyplinarnym Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego (ICM) UW we wrześniu 1996 roku. Dokumentem formalnie powołującym Festiwal było Porozumienie podpisane w grudniu 1996 roku przez Rektorów Uniwersytetu Warszawskiego, Politechniki Warszawskiej i Prezesa Polskiej Akademii Nauk. Dyrektorem Festiwalu Nauki w Warszawie został dr hab. Maciej Geller z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Od stycznia 2006 roku Festiwal nie jest już związany organizacyjnie z ICM. Jego animatorami są Wydział Fizyki UW i Instytut Biochemii i Biofizyki PAN, a oficjalnym reprezentantem, na mocy porozumienia Sygnatariuszy Porozumienia, pozostaje od początku Uniwersytet Warszawski. Od 2010 roku tytuł animatora otrzymał także Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej. W 2014 roku nowym dyrektorem Festiwalu została dr Zuzanna Toeplitz, związana z Wydziałem Psychologii Uniwersytetu Warszawskiego.

źródło: festiwalnauki.edu.pl

***

Licencja Creative Commons
Ten utwór jest dostępny na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Na tych samych warunkach 3.0 Polska.

Partnerzy

Lista zapisanych wykładów jest aktualnie pusta.