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科技日报|细胞培养肉走上餐桌，还要逾越哪些鸿沟？

科技日报采访人员 金凤 实习生 俞佳宁
“目前 ， 我国细胞培养肉的研究 ， 还面临三大挑战 ， 包括高纯度干细胞的提取及干性维持、无血清培养基研发和干细胞的大规模高密度培养 。 ”11月18日 ， 在首届中国细胞培养肉高峰论坛中 ， 南京农业大学教授周光宏与参会学者分享细胞培养肉的研究进展 。
自2009年起 ， 他和团队历时10年获取了高纯度的畜禽干细胞并维持其干性 ， 一年前的今天 ， 他带领团队研发出中国第1块细胞培养肉 。
20天可生产50克细胞培养肉
“我们不应为了吃鸡胸肉或鸡翅而养一整只鸡 ， 而应该在合适的培养基中分别培养这些组织 。 ”1931年 ， 英国前首相丘吉尔的这番畅想 ， 被视为世界范围内首次提出的培养肉的概念 。
细胞培养肉真正被看得见摸得着 ， 还是在2013年 。 当年 ， 荷兰教授Mark Post 在荷兰首次研发出可以食用的培养肉 ， 并在英国伦敦举办了全球首次培养牛肉汉堡试吃大会 。
中国的第一块细胞培养肉 ， 诞生于2019年11月18日 。 周光宏说 ， 研究团队使用第六代猪肌肉干细胞 ， 经过20天的培养 ， 得到重达5克的培养肉 。
细胞培养肉是指用畜禽干细胞经过体外培养生产出来的肉类 ， 它不需要经过动物养殖 ， 直接用细胞培养而来 ， 不同于市面上用植物蛋白加工的“人造肉” 。
“为什么几个细胞能长成5克的培养肉 ， 这就是干细胞的功劳 。 而提取到高纯度的肌肉干细胞并维持其干性（生长能力）很难 。 ”从2009年起 ， 周光宏的团队尝试各种方法 ， 先从小鼠中分离出肌卫星细胞和间充质细胞 ， 发现这两种细胞都有成为培养肉种子细胞的潜力 。 顺着这条路 ， 2015年 ， 周光宏团队成员丁世杰和中国科学院合作 ， 分离出高纯度猪肌肉干细胞 ， 两年后 ， 牛干细胞也被分离 。
2017-2019年 ， 研究团队又创立了用于培养肉的猪、牛肌肉干细胞干性维持方法 ， 研制了含食品级抗氧化剂的培养基 。 “机体内有各种因子调控干细胞的增殖 ， 我们找到了关键的信号传导通路和抑制剂 ， 模拟了细胞体内的生长环境 。 一年前 ， 在实验室利用20天可以生产5克人造肉 ， 现已经能培养出50克 。 ”丁世杰说 。
“无血清”细胞培养基等难题尚需攻克
“与传统肉类生产方式相比 ， 培养肉可以减少 30-50%的能源消耗 ， 降低 70%~90%的温室气体排放量 ， 降低 90%以上的土地使用 ，减少 80%~ 90%的用水量等 。 ”在丁世杰看来 ， 理想中的细胞培养肉既能缩短肉类生产时间 ， 又能节省土地、减少污染、减少杀生 ， 还能物美价廉 。
不过 ， 细胞培养肉走上餐桌 ， 还有多条鸿沟需要跨越 。
【科技日报|细胞培养肉走上餐桌，还要逾越哪些鸿沟？】首当其冲的便是要开发“无血清”细胞培养基 。 “培养肉生产中 ， 70%的成本来自培养基中的血清 ， 只有大幅度降低培养基的成本 ， 人造肉才能真正走向产业化 。 ” 丁世杰说 ， 血清取材于动物 ， 能提供多种营养 ， 在细胞培养中起到关键作用 。 但其成本较高 ， 例如 ， 每500毫升牛血清售价就要几千元 ， 所以要研发无血清培养基 。
近一年来 ， 周光宏团队已经在研制各种成分明确的血清替代产品 ， 尝试逐渐替代血清培养基 。
“此外 ， 干细胞的大规模高密度培养也面临挑战 ， 这要解决增殖产生的细胞如何形成肌肉等难题 ， 涉及专用生物反应器的研发、特定模具的研制和三维培养技术开发 。 另外 ， 产品安全评价与管理规范制等问题也不容忽视 。 ”周光宏说 ， 细胞培养肉产业化还有诸多技术需要突破 ， 但是未来可期 。
他认为 ， “让细胞培养肉成本从每克300元降到3元甚至是三毛 ， 才有可能走上餐桌 ， 这一过程大约需要5-10年 。 ”


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