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为解决培养肉生产中肌卫星细胞长期培养难维持干性、增殖受限的问题，研究人员探究靶向不同通路的小分子（SB431542、MHY1485、CHIR99021）及天然多酚作用。发现 CHIR99021 效果最佳，天然多酚（如 Nar）可替代它，调控细胞周期、激活 Wnt/β-catenin 通路，具应用潜力。
培养肉，这个听起来充满科技感的名词，正试图改变人类获取肉类的方式。它通过体外培养肌卫星细胞来生产肉类，既能缓解畜牧业对环境的压力，又能突破传统养殖的限制。然而，这条通往未来食品的道路上，却横亘着一只 “拦路虎”：肌卫星细胞在长期体外培养中难以维持干细胞特性，自我更新和增殖能力不断下降，导致培养肉的规模化生产受阻。如何让这些细胞在培养皿中保持旺盛的生命力，成为科研人员亟待攻克的难题。
为了突破这一瓶颈，中国的研究人员开展了一项极具创新性的研究，相关成果发表在《Food Bioscience》上。他们将目光聚焦于信号通路调控，试图通过小分子化合物和天然多酚的干预，为肌卫星细胞的增殖与分化找到新的动力。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先运用 CCK-8 assay 检测细胞活力，以确定化学合成化合物的最佳作用浓度；通过分子对接模拟技术，分析天然多酚与靶点的结合亲和力；借助体外实验，验证天然多酚对 C2C12 成肌细胞增殖和肌源性分化的影响；利用 Western blot 等方法，探究相关信号通路的调控机制。
化学合成小分子对 C2C12 成肌细胞增殖的影响
研究人员选取了 TGF-βR1 抑制剂 SB431542、mTOR 激活剂 MHY1485 和 GSK3β 抑制剂 CHIR99021 这三种作用于不同信号通路的小分子化合物，通过 CCK-8 assay 进行剂量响应分析。结果显示，在 10 nM 至 1 μΜ 浓度范围内，这三种化合物均能显著刺激 C2C12 成肌细胞的活力。其中，CHIR99021 和 MHY1485 处理后，细胞在 48 h 时的增殖速度快于 24 h，表明它们对细胞增殖具有持续的促进作用，且 CHIR99021 的效果显著优于其他两种化合物，凸显了抑制 GSK3β 通路在促进成肌细胞增殖中的重要性。
天然多酚与 GSK3β 的结合亲和力及对成肌细胞的作用
鉴于化学合成小分子的食品安全性存疑，研究人员将视角转向天然多酚。通过分子对接模拟筛选发现，大豆苷元（Daid）、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、染料木黄酮（Gen）和柚皮苷（Nar）等天然多酚类化合物与 GSK3β 具有较强的结合能力。进一步体外实验表明，这些天然多酚能够通过调控细胞周期，尤其是阻止细胞从 S 期向 G2/M 期过渡，从而刺激成肌细胞增殖。其中，Nar 表现尤为独特，它能够抑制 GSK3β 介导的 Wnt/β-catenin 通路，上调肌源性调节因子 Pax7 和 MyoD1 的表达。Pax7 是维持肌卫星细胞干性的关键因子，MyoD1 则在肌细胞分化中起重要作用，二者的上调意味着 Nar 不仅能促进细胞增殖，还能增强肌源性分化潜力。
这项研究首次系统地比较了不同信号通路小分子对成肌细胞的作用，并成功筛选出具有潜力的天然多酚替代物。研究结论表明，GSK3β 抑制剂 CHIR99021 可通过激活 Wnt/β-catenin 通路，上调 Pax7 和 MyoD1 的表达，有效促进 C2C12 成肌细胞的增殖和肌源性分化。而天然多酚柚皮苷（Nar）凭借其与 GSK3β 的强结合能力及独特的调控机制，有望作为安全有效的添加剂替代 CHIR99021，应用于培养肉生产的培养基中。
该研究的重要意义在于，它不仅为解决培养肉生产中肌卫星细胞体外扩增的难题提供了新的解决方案，还为天然多酚在食品生物技术领域的应用开辟了新方向。以往，天然多酚在肌肉细胞生长中的作用机制虽有零星研究，但将其作为化学合成化合物的替代物应用于培养系统尚属首次。这项工作填补了该领域的研究空白，为培养肉技术的产业化发展奠定了坚实的理论基础。未来，随着对天然多酚作用机制的深入研究和优化，有望开发出更多安全、高效、经济的天然添加剂，推动培养肉产业向低成本、规模化的方向迈进，为解决全球食品可持续性问题提供有力支撑。
