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细胞培养鱼肉可缓解捕捞压力、促进可持续养殖,但缺乏合适鱼肌肉干细胞系限制其发展。研究人员建立并鉴定了金鱼肌肉干细胞系(CaMS),在 2D 和 3D 培养中实现高效分化,7 天产出 0.93g 细胞培养鱼肉,为生产提供理想种子细胞系。
随着人们对环境保护和可持续发展的关注度不断提高,传统肉类生产方式面临着诸多挑战。细胞培养肉作为一种新兴的创新食物来源,逐渐进入人们的视野。它通过动物细胞的体外培养和分化来生产,有望解决传统畜牧业带来的环境、伦理和可持续性问题。然而,目前细胞培养肉的发展仍面临重重困难,尤其是稳定的肌肉干细胞系的开发,这对于细胞培养肉的生产至关重要。在鱼类细胞培养肉领域,研究起步较晚且进展缓慢。虽然已有不少科学家尝试从各种鱼类中建立肌肉细胞系,但大多存在细胞系或干细胞特性不明等问题,能长期保持干细胞特性的肌肉干细胞系更是少见。在这样的背景下,为了推动细胞培养鱼肉的发展,国内研究人员开展了相关研究。他们成功建立并鉴定了一种连续的金鱼(Carassius auratus)肌肉干细胞系(CaMS),该研究成果对细胞培养鱼肉的生产意义重大,论文发表在《Aquaculture》上。
研究人员开展这项研究主要运用了以下关键技术方法:首先是细胞培养技术,从健康金鱼获取肌肉组织进行原代细胞培养和传代培养;其次是细胞分离技术,使用 dispase II 型和胶原酶 D 从金鱼肌肉组织中分离出肌肉干细胞;最后通过优化培养条件,探索 2D 和 3D 培养体系中 CaMS 细胞的增殖和分化情况。
研究结果如下:
- 建立连续肌肉干细胞系:研究人员从金鱼肌肉组织中成功制备出肌肉干细胞悬液,分离效率达到 3.9×104细胞 /g 组织。这些细胞在 2 周内形成汇合的细胞单层,原代培养细胞呈现长纺锤状和多极状,长度在 50 - 100μm 之间。由此建立了连续肌肉干细胞系 CaMS。
- 鉴定干细胞特性:经过研究发现,CaMS 细胞系在传代 25 次后,仍能保持遗传稳定性和肌源性分化的干细胞特性,这一成果突破了以往哺乳动物肌肉干细胞传代次数的限制,意义非凡。
- 优化分化条件:研究人员开发了一种新的分化培养基,可使 CaMS 细胞在 2D 和 3D 培养中高效进行肌源性分化。这为细胞培养鱼肉的生产提供了更优的条件。
- 生产细胞培养鱼肉:利用可食用的 3D 微载体,研究人员在 7 天内成功生产出 0.93g 细胞培养鱼肉,这是该研究的一项重要成果,为细胞培养鱼肉的实际生产迈出了坚实的一步。
研究结论表明,研究人员成功建立并鉴定了 CaMS 细胞系,该细胞系在多次传代后仍保持干细胞特性,且在优化的培养条件下可高效分化,最终实现了细胞培养鱼肉的生产。在讨论部分,研究人员指出,细胞培养鱼肉作为传统渔业的替代方案具有很大潜力,有望减少过度捕捞和对环境的影响。而 CaMS 细胞系的建立为细胞培养鱼肉的生产提供了理想的种子细胞系,为未来细胞培养鱼肉产业的发展奠定了坚实的技术基础。这一研究成果不仅在学术上具有重要价值,更为细胞培养鱼肉走向市场、实现大规模生产带来了新的希望 ,推动了可持续食品领域的发展。