Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha utilizado con éxito proteínas vegetales para imprimir en 3D un andamio comestible para cultivo celular, que permite que pueda llegar a nuestra mesa la carne cultivada en laboratorio, de forma más asequible y sostenible. El trabajo se ha publicado en Advanced Materials.

La carne cultivada se produce tomando células del músculo esquelético de los animales y cultivándolas en construcciones tridimensionales llamadas andamios, que brindan soporte estructural a medida que las células se multiplican y se convierten en tejidos. Sin embargo, los andamios de cultivo celular suelen estar hechos de materiales sintéticos o de origen animal, que son demasiado caros o no comestibles.

En busca de una alternativa, el equipo dirigido por el profesor Huang Dejian, subdirector del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos de la NUS, recurrió a las proteínas vegetales, que son biodegradables y biocompatibles con las células animales y cumplen los requisitos para su consumo alimentario.

En concreto, utilizaron mezclas de prolaminas (proteínas vegetales de almacenamiento que, debido a su perfil específico de aminoácidos, tienen un bajo valor nutricional) derivadas de harina de maíz, cebada y centeno, también conocidas como zeínas, hordeínas y secalinas, respectivamente. Estas mezclas luego actuaron como “tinta” para la impresión electrohidrodinámica, una tecnología de impresión 3D de alta precisión comúnmente empleada en aplicaciones biomédicas.

Para evaluar estas construcciones, en primer lugar las sumergieron en el medio de cultivo celular y las inspeccionaron siete días. Bajo un microscopio electrónico de barrido, los andamios mantuvieron su estructura y no colapsaron, aunque se desarrollaron múltiples agujeros en sus superficies. Sin embargo, según los investigadores, es más probable que estos poros fueran el resultado de enzimas secretadas por las células cultivadas, que una evidencia de debilidades estructurales.

Luego, el profesor Huang y su equipo sembraron las construcciones de prolamina con células madre de músculo esquelético de cerdo y midieron la proliferación celular durante los días siguientes. Descubrieron que las células se dividieron ampliamente en los andamios, alcanzando un recuento máximo 11 días después de haber sido inoculadas. Las células madre crecieron comparativamente bien tanto en andamios de zeína/hordeína como de zeína/secalina.

En comparación con un andamio de policaprolactona estándar, que se suele emplear en la ingeniería de tejidos, las células de cerdo sembradas en las construcciones de prolamina proliferaron mucho más rápido.

Como prueba de concepto, el equipo de investigación intentó producir una rebanada real de carne. Para ello, cultivaron células madre de piel de cerdo en un andamio de zeína/secalina, y luego permitieron que se diferenciaran, o maduraran, en músculo. Se utilizó extracto de remolacha para simular el color rojizo de la carne. Su experimento resultó ser un éxito. En 12 días, el equipo de investigación pudo cultivar carne que era similar en textura y apariencia general a la carne animal real. “Dado que el andamio era comestible, no se necesitaron procedimientos especiales o adicionales para extraerlo del producto final”, comparte el profesor Huang.

En cuanto a sus siguientes pasos, señalan que se necesitan más estudios para determinar mejor cómo la estructura particular y la composición de las construcciones de prolamina podrían afectar el crecimiento de las células madre animales y cómo forman el tejido muscular. “Además, debemos asegurarnos de que los productos cárnicos resultantes estén listos para el mercado, que satisfagan las exigencias normativas y los requerimientos nutricionales recomendados”, dice el profesor Huang. “Por supuesto, también deben ser apetitosos. El sabor, el aroma y la textura deben calibrarse cuidadosamente para competir con los productos cárnicos cultivados tradicionalmente”.

^Referencia

^{3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture. Lingshan Su, Linzhi Jing, Xianjian Zeng, Tong Chen, Hang Liu, Yan Kong, Xiang Wang, Xin Yang, Caili Fu, Jie Sun, Dejian Huang. https://doi.org/10.1002/adma.202207397}