17天長成，味腥、色白、質(zhì)彈……日前，一款國內(nèi)首例厘米級細胞培養(yǎng)大黃魚組織仿真魚排宣布面世。

科研人員以大黃魚為研究對象，分離出具有高傳代能力的肌肉、脂肪干細胞，并通過調(diào)控兩種信號通路誘導(dǎo)肌肉干細胞分化。同時，基于可食用凝膠改造仿生建構(gòu)魚肌支架，三維培養(yǎng)肌纖維束，成功實現(xiàn)組織狀細胞培養(yǎng)魚肉的制造。

該成果由浙江大學生物系統(tǒng)工程與食品科學學院副院長、浙江大學長三角智慧綠洲創(chuàng)新中心未來食品實驗室主任劉東紅，與生命科學學院教授陳軍牽頭的細胞培養(yǎng)魚肉團隊，聯(lián)合中國工程院院士、大連工業(yè)大學教授朱蓓薇團隊發(fā)布。在中國輕工業(yè)聯(lián)合會組織的鑒定會上，生物合成細胞培養(yǎng)魚肉的關(guān)鍵技術(shù)被評審組認定達到國際同領(lǐng)域先進水平。

“未來，這項技術(shù)或?qū)榻鉀Q人類餐桌肉品和動物蛋白供應(yīng)提供更為廣闊的支撐，并且對于海洋魚類資源的保護有著重要的意義?！眲|紅說。

“復(fù)刻”需要合適的“種子”與“土壤”

用細胞培養(yǎng)魚肉，本質(zhì)上是通過動物干細胞在體外進行細胞增殖和分化的過程。細胞通過增殖，數(shù)量不斷增加，再通過分化產(chǎn)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能各異的細胞類群。

要“復(fù)刻”一塊魚肉，首先要找到種子細胞。浙大團隊在研究中發(fā)現(xiàn)，肌肉細胞和脂肪細胞占普通大黃魚肉固形物成分的八成以上。由此，團隊從大黃魚軸上肌和腹側(cè)體腔脂肪中篩選分離出肌肉干細胞和脂肪干細胞，作為細胞培養(yǎng)魚肉的“種子”。

“種子”離不開“土壤”，培養(yǎng)基便承擔了“土壤”的角色，為細胞的增殖和分化提供養(yǎng)分。團隊發(fā)現(xiàn)，脂肪干細胞能夠在培養(yǎng)基中較好地增殖分化，然而肉質(zhì)的主要成分——肌肉細胞到了體外培養(yǎng)則困難重重。

生命科學學院教授陳軍和副教授黃曉對肌肉細胞分化過程進行了系統(tǒng)研究，找到了兩條影響肌肉生成的信號通路。研究團隊通過調(diào)整培養(yǎng)基的成分，提高了成肌細胞的分化效率。

此外，培養(yǎng)基是細胞培養(yǎng)肉生產(chǎn)流程中最重要的成本控制環(huán)節(jié)，浙大生物系統(tǒng)工程與食品科學學院教授陳啟和篩選得到低血清的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，大大降低了成本，為將來規(guī)模化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

在3D打印的仿生結(jié)構(gòu)中“長”出魚肉

隨著肌肉細胞的生長、分化，越來越多的魚肉產(chǎn)生?！暗藭r的魚肉還屬于無固定外形的松散細胞團，不是大家認知中的肉的組織結(jié)構(gòu)。”陳軍說。

怎么把魚肉搭建起來？浙大生物系統(tǒng)工程與食品科學學院副研究員徐恩波通過構(gòu)建生魚塊數(shù)字化結(jié)構(gòu)模型，打印支架模擬天然魚肌肉組織。

徐恩波介紹，魚肉在3D支架中的生長，類似公園里月季花沿著搭建好的拱門生長，肌肉細胞則沿著3D打印的仿生結(jié)構(gòu)有規(guī)則地生長，形成三維培養(yǎng)肌纖維束，產(chǎn)生類似自然魚肉該有的結(jié)構(gòu)和紋路。

3D打印材料的制作并非易事。團隊通過調(diào)整配方，降低打印溫度，并找到能將成肌細胞牢牢抓住的可食用膠體材料，從而實現(xiàn)了仿生生長。后續(xù)，團隊通過注入脂肪細胞，便可組裝成一塊組織狀的細胞培養(yǎng)魚肉。

那么，問題也隨之而來，這到底是不是一塊魚肉呢？

團隊進一步分析了培養(yǎng)魚排的外形，并對其中的細胞數(shù)、肌肉細胞和脂肪細胞的比例、硬度、黏性、彈性等特征，與真實大黃魚的肌肉組織進行對比研究。“從這些指標看，兩者十分相似?！眲|紅表示，這也將為未來開展不同魚類乃至其他經(jīng)濟動物的細胞培養(yǎng)獲取優(yōu)質(zhì)蛋白提供新的思路，在解決可持續(xù)肉類供應(yīng)方面發(fā)揮更大潛力。

細胞培養(yǎng)魚肉走上餐桌還遠嗎

要解決未來人類餐桌肉品和蛋白供應(yīng)、減少人工養(yǎng)殖肉類動物對水資源與土地資源的高度依賴，細胞培養(yǎng)肉被認為是最有潛力的技術(shù)之一。

談起這項新技術(shù)，陳軍表示，學科匯聚是重要基礎(chǔ)。該研究除了有學校生物系統(tǒng)工程與食品科學學院、生命科學學院參與，還吸引了機械工程學院的研究員尹俊和高分子科學與工程學系研究員朱旸團隊的師生，共同參與前沿探索和交叉研究。

“細胞培養(yǎng)魚肉走向餐桌還要進行大量的安全性評估。我相信，在技術(shù)不斷深化的背景下，可見的未來一定能實現(xiàn)批量化大生產(chǎn)?！睂τ谘芯康奈磥響?yīng)用，劉東紅表示，要看到“魚肉”背后的技術(shù)突破與創(chuàng)新，它們將為未來食品行業(yè)發(fā)展開辟新的道路。

《中國教育報》2023年09月04日第7版