综述：整合多组学建模在培养肉生产、质量与安全中的应用

本综述推荐采用整合多组学（整合基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学）策略，构建基于网络互作模型（interactome），实现培养肉生产过程的系统级监控与优化。文章提出靶点-作用-代谢物（Target-Action-Metabolite, TAM）框架，通过干预培养基代谢物双向调控细胞代谢通路，提升生物工艺效率、产品质量与安全性，为培养肉监管审批与消费者信任提供科学依据。

　　

整合多组学建模在培养肉生产、质量与安全中的应用

随着全球对动物蛋白需求的持续增长，培养肉技术作为一种极具潜力的补充性食品生产方案正逐渐走向现实。然而，要实现大规模商业化，仍面临有效放大、成本效益、产品质量以及支持监管审批和建立消费者信任的科学证据等诸多挑战。本文探讨了整合多组学方法在表征和优化培养肉生产方面的潜力。

Interactome模型

该研究框架旨在捕捉基因、转录本、蛋白质和代谢物等多个分子层面之间的复杂相互作用。通过整合这些层面（基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学），构建了一个系统水平的互作模型（interactome），该模型以有向图的形式呈现，从而深入理解细胞在培养条件（如物理化学条件、营养可用性等）下的生理状态和代谢调控机制。这种系统级理解有助于精确监控与细胞生物量相关的关键质量和安全属性，并实现靶向干预。

肉类质量属性

确保培养肉产品的安全性、营养性和感官吸引力对于消费者接受度和市场生存能力至关重要。质量属性不仅包括安全性和营养价值，还包括风味、质地、香气和视觉外观等感官因素，这些因素均受到细胞培养过程中分子组成的显著影响。营养分析是新型食品风险评估的关键环节，以确保新产品不会在营养上处于劣势。整合多组学方法能够全面表征这些属性，为产品质量控制提供坚实基础。

案例研究：细胞培养

为了展示所提出框架的应用，研究团队进行了一项关于悬浮培养的鸭胚胎干细胞（duck Embryonic Stem Cells, dESCs）的案例研究。实验采用批次培养模式，在摇瓶培养的第1天（指数早期）、第4天（指数晚期）和第7天（稳定期/衰退期）分别取样，以模拟细胞生长的不同阶段。通过对这些时间点的多组学数据分析，可以追踪培养过程中代谢状态的动态变化。

靶点-作用-代谢物（TAM）框架

基于互作模型的见解，研究提出了TAM框架，用于通过可操作的干预措施来优化细胞培养条件。该框架的核心是从经典的“基因到代谢”方法转向“代谢到基因”的双向分析。这意味着可以通过调整培养基中存在的下游代谢物来优化细胞通路，而不是依赖可能面临监管障碍和消费者接受度问题的基因工程技术。在鸭胚胎干细胞的案例中，研究人员利用该框架提出了通过靶向干预培养基中的代谢物来改善关键代谢通路的假设，旨在安全地提升培养条件和质量属性。

结论

本文倡导采用以禽类互作模型和组学驱动分析为核心的多层次系统生物学方法，以推进培养肉生产所用细胞系的表征和改进。通过整合多组学数据，能够更深入地理解细胞代谢、调控机制和质量属性。这种方法将为未来优化细胞培养工艺、媒体配方以及最终产品特性的干预措施奠定基础。基于互作模型的策略有望显著提高生物过程效率，改善产品质量并确保安全属性，从而应对与培养肉生产相关的监管挑战。最终，这种积极主动的方法符合新评估方法（New Approach Methodologies, NAMs）的范式，有助于减少动物测试并加强产品安全评估。