使用物种特异性或属特异性蛋白改善细胞生长的方法及其应用技术

一个通过体外细胞培养生产肉类的方法,包括从动物或植物源中分离组织并制备细胞悬浮液，并在培养基中的食品级支架上增长细胞，将细胞增长成模拟动物器官的固体或半固体结构。细胞增长成模拟动物器官的固体或半固体结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用物种特异性或属特异性蛋白改善细胞生长的方法及其应用


[0001]本专利技术的实施例涉及使用体外细胞培养生产肉类的改良方法。本专利技术的实施例还涉及使用生长因子改进增长细胞方法。

技术介绍

[0002]动物肉蛋白质含量高，足够提供构建用于支持身体所需蛋白质的所有氨基酸。传统食用肉是从农场饲养的动物或鱼类中获取的。然而，农业和水产养殖业消耗大量的能源和资源，其碳足印亦高。农业或水产养殖生产的肉类亦会对公共健康造成威胁，因为肉类可能在生产过程中接触到致病原、污染物和毒素。人口增长、肉类需求增加、环境问题、土地和水资源有限、生物多样性丧失以及对动物屠宰的负面看法等一系列问题促使科学家开发出替代生产肉类的技术。
[0003]体外细胞培养肉生产是指利用细胞培养技术在实验室中培养动物肌肉组织或器官组织以制造肉类和肉制品的过程。如本文所述，体外细胞培养肉和肉制品包括动物蛋白制品以及可溶性和固体的非肉制品。虽然体外细胞培养肉和肉制品仍处于早期开发阶段，与传统肉制品相比，体外细胞培养肉和肉制品具有更多优势，例如健康和环境上的优势，以及对动物的好处。体外细胞培养肉和肉制品是下一代新兴技术，属于比细胞农业或从细胞培养制造农产品更广阔的领域。
[0004]从动物活检中获取的细胞(例如肌肉细胞、体细胞、干细胞等)可以作为用于生产体外细胞培养肉的细胞，这些细胞被放在生物反应器或其他无菌环境的培养基中独立于动物活体生长。细胞可以通过在生物反应器中的可食用三维支架上，模仿动物器官生长成半固体或固体。起始细胞可以是直接从动物组织中获得的原代细胞，也可以是连续细胞系。如果在正确的条件下及适当的培养基中生长，原代细胞将根据其细胞脱氧核糖核酸末端端粒的长度所限的次数生长和增殖。而连续细胞系则可以在体外长期培养。细胞生物学端粒研究已经能够将原代细胞转化为不朽的连续细胞系。通过利用病毒癌基因、化学处理或端粒酶逆转录酶的过度表达，我们可以将原代细胞转化为连续的细胞系，以防止端粒缩短。
[0005]培养基含有细胞增殖所需的成分，如氨基酸、盐、维生素、生长因子和缓冲系统，以控制pH值。目前的方法是向培养基中添加胎牛血清(FBS)，以提供重要的大分子、生长因子和免疫分子。然而，胎牛血清来自未出生的小牛不符合不含动物产品的指标。因此从事生产体外细胞培养肉研究的科学家认为在无动物成分的培养基中培养细胞是的一个重要的因素。而某些生长因子可能来自于人类。
[0006]一般来说，蛋白组分占超过95％的培养基成本。过量的重组人生长因子(例如胰岛素、胰岛素样生长因子
‑
1(IGF
‑
1))、人血清白蛋白(HSA)或胎牛血清(FBS)经常被添加到基础培养基中作为补充。虽然人类蛋白质因子和FBS有效促进人类细胞的生长和分化，但它们对来自关系遥远的物种(例如鱼、鸟)的细胞的生物活性较低。这导致培养时间长和细胞质量低。为了弥补非人细胞的低生物活性，过高水平的人蛋白因子或FBS被添加到生长培养基
中，导致了高成本。
[0007]目前的体外细胞培养肉生产涵盖大多数商品肉类种类，例如基于细胞的牛肉、猪肉和家禽肉类。然而，这些肉类具有复杂的组织结构和涉及多种细胞，当前的生物医学技术难以生产这些肉类，成本也很高。体外细胞培养肉生产还缺乏提高肉类蛋白质水平和生物产量的非转基因方法。此外，如上所述，当前的细胞培养技术仍然依赖动物成分(如胎牛血清)作为营养源，以及昂贵的非食品级生长因子。
专利技术概要
[0008]本专利技术提供可供人类食用的体外细胞培养肉类的生产方法，为上述挑战提供解决方案。
[0009]本专利技术的一个目的是提供一种使用物种特异性或属特异性生长因子培养细胞的替代方法。这种方法不仅通过降低生长因子的使用量来降低培养基成本，而且还通过增强细胞反应以缩短培养时间并提高细胞质量。使用物种特异性或属特异性生长因子或有助于增强细胞反应(例如，生长、分化)并打破使用非物种特异性或非属特异性生长因子时遇到的最大细胞反应。
[0010]本专利技术的另一个目的是提供一种评估不同物种来源的生长因子在刺激细胞生长上的功效的方法。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，体外细胞培养生产肉类的方法包括从动物或植物来源分离组织，并制备细胞悬浮液。该方法还包括在培养基中的食品级支架上增长细胞，使细胞模拟动物器官生长成固体或半固体结构。该方法还包括将包含(i)与细胞基因上相同或相似的物种的生长因子和/或(ii)与细胞基因上相同的属的生长因子引入细胞的培养基。此外，该方法还包括在培养基中的食品级支架上生长细胞，细胞生长成模拟动物器官的固体或半固体结构。
[0012]根据专利技术的另外一个实施例，通过体外细胞培养生产肉类的方法包括从植物或动物源中分离组织，制备细胞悬浮液，并在培养基中的食品级支架上增长细胞，以使细胞生长成模拟动物器官的固体或半固体结构。该方法还将细胞与生物工程细胞一同培养。所述生物工程细胞会分泌营养物质、生长因子和细胞因子以支持细胞生长,这些生物工程细胞与所述细胞是(i)在基因上属于相同或相似的物种和/或(ii)在基因上属于相同的属。
[0013]在一些实施例中，当一物种与细胞的DNA序列超过90％匹配时，该物种与细胞在基因上相似。
[0014]本专利技术的实施例应用了供人类食用的体外细胞培养肉类生产方法，为上述挑战提供了解决方案。
[0015]附图简要说明
[0016]为更好地理解本专利技术，可以参考详细说明并结合附图一并考虑。图中的组件不一定按比例缩放，而是强调解说本专利技术背后的原理。
[0017]图1是根据本专利技术一个实施例的通过体外细胞培养进行肉类生产的方法的流程图。
[0018]图2是根据本专利技术一个实施例用于增强转录后蛋白质表达的方法的示意图。
[0019]图3是根据本专利技术一个实施例用于增强转录后表达胶原1型α1(COL1A1)的方法的
示意图。
[0020]图4是根据本专利技术一个实施例用于增强转录后表达胶原1型α2(COL1A2)的方法的示意图。
[0021]图5是根据本专利技术一个实施例，用于体外细胞培养肉类生产的具有固相生物反应器的示意图或概念横截面图。
[0022]图6是根据本专利技术的一个与图5类似的实施例，但具有第二固相的生物反应器的示意图或概念横截面图。
[0023]图7是一个说明用不同浓度(1pg/mL至100ng/mL)的重组人IGF
‑
1(Oryzogen)处理MCF
‑
7细胞后的各个细胞数的图表。在第10天收获细胞用于直接细胞计数。
[0024]图8是一个说明用1.5nM重组人IGF
‑
1(来自3个不同供应商)、重组小鼠IGF
‑
1和重组鱼(金枪鱼、鲷鱼)IGF
‑
1处理MCF
‑
7细胞后其各自的相对荧光的图表。在第7天收获细胞并进行CyQUANT细胞增殖测定。
[0025]详细说明
[0026]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过体外细胞培养生产肉类的方法，包括：从动物或植物来源分离组织并制备细胞的细胞悬液；加入包含一个或多个与所述细胞(i)在基因上属于相同或相似的物种的生长因子和/或(ii)在基因上属于相同的属的生长因子的培养基；在处于培养基中的食品级支架上增长该细胞，所述细胞生长成模拟动物器官的固体或半固体结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述分离组织包括从鱼分离器官组织。3.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤:通过改变一种或多种调节蛋白质表达的微核糖核酸的水平来增加细胞中蛋白质的表达。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述器官组织源于硬骨鱼纲鱼的鱼鳔。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述蛋白质是胶原蛋白。6.根据权利要求3所述的方法，其中所述微核糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱宝生，陈解颐，潘竣熺，
申请(专利权)人：奥方特蛋白质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：