科学家开发出利用低能量磁场培育细胞肉的新技术_风闻

几年前，“人造肉”凭借其对健康和对环境友好的理念曾红极一时。“人造肉”包括植物人造肉和细胞培养肉。许多大型连锁企业已经推出了自己的植物肉产品，但细胞培养肉仍迟迟未商业化。

细胞培养肉是利用细胞培养工程和组织工程等生物技术，在体外培养动物肌肉组织作为食用材料。与消耗大量粮食和水资源，以及环境污染为代价的传统肉类生产方式相比，细胞培养肉直接跳过饲养与屠宰环节，就可以完成动物蛋白的生产。因此，具有满足人类健康需要和环境友好等诸多优势。当然，它也存在一个巨大的劣势。

目前在培育细胞肉的过程中，通常需要给动物细胞注入胎牛血清（FBS）来帮助它们生长和繁殖。胎牛血清取自剖腹产的胎牛，这是当前生产细胞肉过程中一个关键且昂贵的环节，其中许多分子来自被屠宰动物的肌肉。但科学家们还不知道如何在大规模生产的生物反应器中刺激这些分子释放。目前使用药物或依靠基因工程的方法较为低效且成本高昂。因此，限制了生产规模，阻碍了细胞肉的商业推广。

近日，发表在《Biomaterials》上的一项研究中，来自新加坡国立大学的多学科团队开发了一种通过暴露于低能量磁脉冲磁场刺激动物肌肉细胞来培育细胞肉的新方法，简化了此前细胞肉的生产过程。该技术具有更安全、无创，方便，以及高成本效益等优点。此外，利用该方法提取的分泌蛋白质组还可用于再生医学。

肌肉是哺乳动物最大的分泌组织。肌肉分泌物组（muscle secretome）对生理内稳态的重要性已被广泛证实。由运动触发的线粒体呼吸增加引发转录级联，最终以激活肌肉分泌物组达到峰值。此前的小鼠研究显示，短时间暴露在低能量磁场中，也能激活线粒体呼吸，并重现与运动相关的许多标志性代谢反应。因此，类似的暴露模式也应该可以用于动员肌肉分泌物组。

在这项新研究中，该团队研究了短时间暴露于低能量磁脉冲磁场（PEMF）以诱导肌肉分泌物组来促进体外肌生成的潜力。

研究人员首先使用了小鼠成肌细胞（C2C12）进行实验，然后通过永生化的原代猪成肌细胞细胞系进行验证。

在短短10分钟的PEMF暴露中，细胞释放出大量具有再生、代谢、抗炎和增强免疫力特性的分子，它们是肌肉分泌蛋白质组的一部分，也是细胞生长、存活和发育为组织所必需的。

研究人员发现，体外和体内肌生成的磁性增强与辅激活因子PGC-1α转录共同激活线粒体生成有关。这些磁场促生长反应中的一个关键参与者是瞬时受体电位1（TRPC1）钙渗透通道，其表达和功能需要诱导磁刺激软骨生成，神经发生和肌生成。在敲除TRPC1的骨骼肌细胞系中重新引入TRPC1可以恢复磁诱导线粒体呼吸和增强肌生成。

总之，PEMF诱导细胞生长的分泌蛋白质组可以在实验室安全、方便且低成本地获取。肌源性干细胞将作为一种可持续的绿色生物反应器，为细胞生长提供富含营养的分泌物，可以用于大规模生产细胞肉产品。

值得一提的是，该研究中获取的分泌蛋白质组也可用于再生医学。该团队使用分泌蛋白质组治疗了不健康细胞，发现它们有助于加速不健康细胞的恢复和生长。因此，这种方法可以潜在地帮助治愈受损细胞并加速患者康复。

总之，该团队开发的安全且无创的低能量磁脉冲磁场技术平台可以迅速产生肌肉分泌物组，因此具有广泛的临床和商业应用价值。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2022.121658