近日，Food Research International在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队的研究成果“An efficient and economical way to obtain porcine muscle stem cells for cultured meat production”(Li et al., 2022, 162：112206)。江南大学2022级博士李妹为论文第一作者，陈坚院士与关欣助理研究员为论文通讯作者，论文作者还包括周景文教授、19级博士雷庆子、20级博士汪丹丹、20级硕士方佳华和严其洋。
细胞培养肉是一种新蛋白资源和肉类食品，主要通过体外培养动物细胞生产获得。高效、低成本的获取种子细胞是培养肉大规模生产的关键技术之一。肌肉干细胞具有增殖和肌源性分化潜能，是体外生产肌肉组织的重要种子细胞类型。然而，目前肌肉干细胞的分离纯化方法产量低、成本高，不利于细胞培养肉的工业化生产。本研究通过考察不同蛋白酶对猪肌肉组织的消化效率，以及初始纯度对细胞增殖和生肌潜能的影响，构建了高效、低成本的猪肌肉干细胞分离纯化新工艺，收获细胞数量较常规方法提高2倍以上，成本降低90%。
本研究首先根据作用机理选取了6种不同种类的蛋白酶，从消化后组织残留量、释放细胞总量、特异性蛋白Pax7和MyoD表达水平、细胞成肌分化效率等多方面进行考察分析，获得了一种由链霉蛋白酶和中性蛋白酶组成的高效新型酶组合，可以从1 g猪肌肉组织中获得5.06±0.12×106个单核细胞，Pax7+细胞占63%左右。随后，利用流式分选法和差速贴壁法进行纯化，获得不同纯度的猪肌肉干细胞，并对其在体外长期培养过程中的增殖和肌管生成能力进行评估。结果表明虽然未经纯化的细胞扩增倍数最大，但其成肌分化能力迅速丧失，提示纯化的必要性。虽然流式分选法获得的肌肉干细胞纯度最高，在培养初期具有最强的分化能力，但随着培养时间的增加，经流式分选和差速贴壁纯化的肌肉干细胞均呈现明显衰退的生肌潜能，且下降幅度相近。值得一提的是，经0.5 h差速贴壁纯化的肌肉干细胞在体外扩增20天后可以获得2.19±0.16×108个具有成肌分化能力的细胞，是流式分选组的5倍。此外，与流式分选法相比，差速贴壁法具有操作简单、省时、无需昂贵设备和试剂等明显优势，有利于细胞培养肉工业化生产。
上述研究工作得到了国家重点研发项目(2021YFC2101400)、浙江大学上海高等研究院繁星科学基金(SN-ZJU-SIAS-1313)、国家自然科学基金(3210160732)等资助。
图1 Pronase比Collagenase具有更强的消化肌肉组织的能力
图2 Pronase与dispase Ⅱ组合可以释放最高量的肌肉干细胞
图3 不同酶组合方式消化产生的肌肉干细胞的鉴定
图4 不同纯化方式对肌肉干细胞获取的影响
图5 不同初始纯度对肌肉干细胞长期培养增殖与分化的影响
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/88H1kwDDAp0BOwhMDfGvJg
（编辑：潘梦妍）
当前位置: