Las células inmortalizadas están resolviendo un desafío clave en la producción de carne cultivada: la proliferación limitada de células primarias. A diferencia de las células primarias, que dejan de dividirse después de un número determinado de ciclos, las células inmortalizadas pueden dividirse indefinidamente, lo que las hace ideales para la producción a gran escala. Estas células se crean mediante modificaciones genéticas (e.g. , expresión de TERT y CDK4) o mutaciones espontáneas, lo que permite un crecimiento de alta densidad en biorreactores.
Puntos Clave:
- Limitaciones de las Células Primarias: Las células primarias tienen vidas útiles finitas y son inconsistentes, requiriendo biopsias animales repetidas. También son poco adecuadas para el cultivo en suspensión en biorreactores industriales.
- Ventajas de las Células Inmortalizadas: División continua, rasgos genéticos estables y compatibilidad con sistemas de bioprocesamiento escalables.
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Estudios de Caso:
- Universidad de Tufts (2023) : Desarrolló células satélite bovinas inmortalizadas utilizando TERT y CDK4, logrando más de 120 duplicaciones.
- Believer Meats (2022) : Creó fibroblastos de pollo inmortalizados espontáneamente con altas densidades celulares (108×10⁶ células/ml).
- Universidad de Suranaree (2024): Produjo células madre musculares porcinas inmortalizadas con hTERT capaces de proliferación indefinida.
Las células inmortalizadas también permiten la producción de productos de carne cultivada compleja al diferenciarse en músculo, grasa y otros tejidos. Sin embargo, persisten desafíos, como asegurar la estabilidad genética, la transición a medios sin suero y cumplir con los requisitos regulatorios. A pesar de estos obstáculos, las células inmortalizadas se están convirtiendo en una piedra angular de la producción escalable de carne cultivada.
Células Primarias vs Células Inmortalizadas en la Producción de Carne Cultivada
Estudios de Caso: Cómo las Empresas Están Usando Células Inmortalizadas
Universidad de Tufts's Células Satélite Bovinas Inmortalizadas
En mayo de 2023, investigadores del Centro de Agricultura Celular de la Universidad de Tufts (TUCCA) compartieron un avance en ACS Synthetic Biology. Desarrollaron con éxito células satélite bovinas inmortalizadas (iBSCs) introduciendo la expresión de TERT y CDK4. Esto permitió que las células superaran el límite de Hayflick, logrando más de 120 duplicaciones mientras mantenían su capacidad de diferenciarse en fibras musculares [2][5].
"Usando estas nuevas líneas celulares bovinas persistentes, los estudios pueden ser más relevantes, literalmente yendo directo al grano del asunto." - Andrew Stout, Investigador Principal, Centro de Agricultura Celular de la Universidad de Tufts [5]
Estas líneas celulares se pusieron a disposición a través del Banco de Células Abiertas de TUCCA y fueron distribuidas por proveedores comerciales como Kerafast. En 2024, TUCCA colaboró con el Good Food Institute para expandir aún más el banco, incorporando líneas de fibroblastos bovinos inmortalizados (e.g. , TU-GFI-SCL1). Estas líneas de fibroblastos fueron desarrolladas originalmente por SCiFi Foods utilizando la tecnología CRISPR /Cas9 [4]. Al adoptar este enfoque de acceso abierto, la iniciativa podría ahorrar a la industria de la carne cultivada entre £16 millones y £80 millones por cada 10 start-ups, ya que desarrollar una sola línea celular comercial puede costar entre £1.6 millones y £8 millones [6].
Mientras tanto, Upside Foods ha tomado una ruta diferente, enfocándose en células de pollo.
Upside Foods' Enfoque de Línea Celular de Pollo
Upside Foods ha implementado una estrategia propietaria que combina la sobreexpresión de TERT con modificaciones basadas en CRISPR. Mientras que tanto Tufts como Upside Foods aprovechan TERT para prevenir el acortamiento de los telómeros, Upside Foods opta por modificaciones CRISPR en lugar de la expresión de CDK4 para lograr la inmortalización a escala comercial [3].
Este método ha ayudado a la empresa a asegurar logros regulatorios clave, como la aprobación preliminar de la FDA para su pollo cultivado [5]. Sin embargo, Upside Foods continúa enfrentando desafíos, particularmente en la ampliación de la producción mientras mantiene la capacidad de diferenciación necesaria para producir tejido muscular auténtico.
Estos ejemplos destacan cómo las líneas celulares inmortalizadas están ayudando a abordar los desafíos de producción y escalar la fabricación de carne cultivada.
Células madre mesenquimales para la inmortalización
Beneficios de las CMM en la carne cultivada
Las células madre mesenquimales (CMM) inmortalizadas ofrecen el potencial de proliferación ilimitada y la capacidad de diferenciarse en múltiples tipos de células, como músculo, grasa y hueso, lo que las hace ideales para producir productos de carne cultivada compleja [7].
Al sobreexpresar hTERT (transcriptasa inversa de telomerasa humana), los investigadores pueden restaurar la actividad de la telomerasa en las CMM. Esto permite que las células se dividan indefinidamente sin perder sus propiedades de células madre [7] . Por ejemplo, en diciembre de 2024, un equipo de la Universidad de Tecnología de Suranaree, dirigido por Parinya Noisa, desarrolló con éxito células madre musculares porcinas inmortalizadas con hTERT. Estas células demostraron proliferación indefinida y conservaron su capacidad para diferenciarse en miofibras in vitro.De manera impresionante, el estudio mostró que estas células podrían cultivarse durante más de 100 generaciones sin perder su potencial de diferenciación [7].
"hTERT puede inmortalizar MSCs porcinas primarias y preservar sus características de células madre. Para la investigación y las tecnologías de carne cultivada, la inmortalidad puede ser valiosa."
- Parinya Noisa, Autor Correspondiente, Universidad de Tecnología de Suranaree [7]
Las MSCs inmortalizadas también exhiben un crecimiento acelerado y acumulación de biomasa, lo cual es ventajoso para escalar la producción [1]. Algunas líneas inmortalizadas están aún más optimizadas para crecer en suspensiones de células individuales y medios sin suero, lo que les permite alcanzar las altas densidades celulares requeridas para biorreactores a gran escala [1]. Sin embargo, los hallazgos del estudio de Suranaree destacaron una posible limitación: mientras que las células de bajo pasaje permanecieron estables, se observó la formación de tumores en células cultivadas más allá de 100 generaciones [7].
La siguiente sección profundiza en la obtención de MSC de varias especies y sus roles específicos en la producción de carne cultivada.
Fuentes de MSC a través de especies
Los MSC pueden derivarse de una variedad de especies, cada una contribuyendo con beneficios únicos a la producción de carne cultivada. Por ejemplo:
- MSCs bovinos: Estos a menudo se obtienen de la médula ósea o de células progenitoras derivadas del músculo y son críticos para el desarrollo de fibras musculares de res [2][7].
- MSCs porcinas: Obtenidas de células satélite musculares y células estromales de médula ósea, se utilizan en la producción de músculo y grasa de cerdo cultivados [7].
- Fibroblastos embrionarios de pollo: Aunque no son MSCs tradicionales, estas células comparten características similares. Pueden transdiferenciarse en células similares a adipocitos, que desempeñan un papel en la mejora del sabor y el aroma [1].
La efectividad de las fuentes de MSC depende significativamente de su capacidad proliferativa y habilidad para adaptarse a cultivos en suspensión. Las células primarias de estas fuentes generalmente tienen vidas útiles limitadas y pierden su potencial de diferenciación con el tiempo, lo que hace que la inmortalización sea un paso crítico para aplicaciones comerciales [7]. Las MSCs adaptadas a la suspensión son particularmente valiosas para lograr un crecimiento de alta densidad en biorreactores, lo cual es esencial para satisfacer las demandas de producción de carne cultivada a escala [1].
Requisitos Regulatorios y de Producción
Seguridad Alimentaria y Estabilidad Genética
A medida que las líneas celulares inmortalizadas se convierten en una piedra angular de la producción de carne cultivada, abordar los desafíos regulatorios y de escalabilidad es esencial. En los Estados Unidos, la Food and Drug Administration (FDA) supervisa las etapas iniciales, incluyendo la recolección y el almacenamiento de células, asegurando la seguridad del proceso de producción y el establecimiento de líneas celulares [8] . Una vez que comienza la cosecha, el Servicio de Inspección y Seguridad Alimentaria del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-FSIS) se encarga, enfocándose en el procesamiento y etiquetado de productos de ganado y aves de corral [9,10].
Un enfoque regulatorio importante radica en garantizar la estabilidad genética y la seguridad de las modificaciones utilizadas para la inmortalización. Las empresas deben demostrar que las líneas celulares permanecen estables a lo largo de múltiples generaciones sin transformaciones oncogénicas [9,4]. Notablemente, en diciembre de 2022, Believer Meats (anteriormente Future Meat Technologies) publicó hallazgos en Nature Food mostrando la inmortalización espontánea de fibroblastos de pollo. Dirigido por el Director Científico Yaakov Nahmias, el estudio reveló que estas células mantuvieron estabilidad genética y alcanzaron densidades de 108 × 10⁶ células por mililitro en cultivos continuos, todo sin depender de la modificación genética [1]. Este enfoque permite a las empresas evitar desafíos relacionados con organismos genéticamente modificados, especialmente en regiones con regulaciones estrictas sobre alimentos transgénicos.A partir de marzo de 2025, la FDA había completado consultas previas al mercado para células de pollo, mariscos y grasa de cerdo cultivadas, marcando un hito crítico para la vía regulatoria de la industria [8].
Las instalaciones de producción deben adherirse a las Buenas Prácticas de Manufactura Actuales (CGMP) mientras implementan sistemas de Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (HACCP). Las inspecciones del USDA-FSIS ocurren al menos una vez por turno durante la cosecha y el procesamiento, asegurando el cumplimiento y la consistencia [9,10]. Estos rigurosos estándares son vitales para mantener la uniformidad de los lotes y lograr altos rendimientos de producción.
Consistencia y Escalabilidad
Más allá de la estabilidad genética, los productores deben asegurar que las líneas celulares puedan transicionar sin problemas a sistemas de producción escalables. Lograr un rendimiento consistente y reproducible a escala industrial requiere un monitoreo constante de la integridad de las líneas celulares.Con este fin, los productores realizan análisis de CNV (variación en el número de copias) y SNV (variación de un solo nucleótido) mientras adaptan células inmortalizadas al crecimiento en suspensión en medios sin suero. Este paso es fundamental para permitir la expansión de alta densidad en biorreactores a gran escala [1]. Este monitoreo genómico asegura que las líneas celulares mantengan sus características deseadas a lo largo de múltiples generaciones.
Líneas celulares inmortalizadas capaces de alcanzar densidades de 108 × 10⁶ células por mililitro y lograr rendimientos de biomasa del 36% p/v ejemplifican el nivel de consistencia exigido por las autoridades regulatorias [1].
"Aunque algunos pueden cuestionar si es seguro ingerir células inmortalizadas, de hecho, para cuando las células han sido cosechadas, almacenadas, cocinadas y digeridas, no hay un camino viable para el crecimiento continuo."
- David Kaplan, Profesor de Ingeniería Biomédica de la Familia Stern, Universidad de Tufts [5]
Antes de la comercialización, la biomasa final se somete a un riguroso control para detectar patógenos como Salmonella y Listeria, junto con pruebas exhaustivas de pesticidas [1]. También se aplican procesos de verificación de especies durante toda la producción para garantizar la consistencia. Para los productores que navegan por estos estrictos requisitos regulatorios y de producción, plataformas como
sbb-itb-ffee270
Barreras y Oportunidades
Desafíos Actuales de Desarrollo
Las líneas celulares inmortalizadas enfrentan varios obstáculos técnicos y regulatorios. Un problema significativo es las restricciones de modificación genética, que limitan el uso de herramientas avanzadas como CRISPR o oncogenes virales en la producción de alimentos [1]. Como resultado, los investigadores están recurriendo a la inmortalización espontánea, un proceso que requiere tiempo y recursos extensivos para identificar y caracterizar líneas celulares viables.
Otro problema clave es la estabilidad genética. Mantener la integridad cromosómica es crítico, ya que el monitoreo regular de las variaciones en el número de copias (CNVs) y las variaciones de un solo nucleótido (SNVs) es esencial. Por ejemplo, un estudio de diciembre de 2024 de la Universidad de Suranaree encontró que las células madre musculares porcinas inmortalizadas con hTERT permanecieron estables a través de muchos ciclos.Sin embargo, el pasaje más allá de 100 ciclos aumentó los riesgos tumorígenos, destacando un umbral de seguridad que no debe pasarse por alto [7].
Los desafíos técnicos también incluyen adaptación a suspensión y la transición a medios sin suero. Convertir células primarias dependientes de anclaje en suspensiones de células individuales adecuadas para la expansión en biorreactores de alta densidad sigue siendo complejo. De manera similar, diseñar medios sin suero que apoyen el rápido crecimiento celular mientras se preserva el potencial de diferenciación continúa siendo un obstáculo importante. Superar estos desafíos es crucial para avanzar en la producción de carne cultivada.
Oportunidades Futuras en Investigación y Comercialización
A pesar de estos desafíos, la investigación está descubriendo estrategias prometedoras para abordar estas barreras.Por ejemplo, inmortalización espontánea y técnicas de transdiferenciación están surgiendo como soluciones viables para la producción a escala.
La inmortalización espontánea ofrece una alternativa no transgénica. En diciembre de 2022, Believer Meats demostró que los fibroblastos de pollo inmortalizados espontáneamente podían alcanzar densidades celulares de 10⁸ células por mililitro en cultivo continuo, con rendimientos de biomasa alcanzando el 36% p/v [1] . Las pruebas sensoriales del producto de pollo cultivado resultante fueron muy exitosas, obteniendo una puntuación de 4.5 sobre 5.0. Entre 150 participantes, el 85% indicó que estaban "extremadamente dispuestos" a reemplazar la carne tradicional con este producto [1].
Las técnicas de transdiferenciación presentan otro camino innovador.Al utilizar desencadenantes bioquímicos como el PPARγ activado por lecitina, los investigadores pueden convertir fibroblastos inmortalizados en adipocitos que almacenan grasa sin modificaciones genéticas adicionales [1]. Este método aborda preocupaciones regulatorias mientras expande las opciones de producción. Para apoyar estos avances, plataformas como
Carne de laboratorio: una historia de amor | Dra. Natalie Rubio | TEDxTufts
Conclusión
Las líneas celulares inmortalizadas están transformando la industria de la carne cultivada.Al superar la senescencia celular, estas líneas celulares eliminan la necesidad de biopsias animales repetidas, ofreciendo una fuente de biomasa confiable y consistente [1]. Esta fiabilidad aborda un problema crítico para el sector: la variabilidad de lote a lote, que puede comprometer tanto la calidad del producto como el cumplimiento normativo.
La evidencia de la Universidad de Tufts y Believer Meats destaca la viabilidad de la inmortalización genética y espontánea para alcanzar los estándares comerciales. Por ejemplo, las células satélite bovinas de Tufts demostraron más de 120 duplicaciones mientras mantenían su capacidad de diferenciarse en células musculares [2]. De manera similar, Believer Meats logró rendimientos de biomasa del 36% p/v y reportó comentarios positivos de los consumidores [1]. Estos hitos allanan el camino para abordar los obstáculos técnicos y regulatorios restantes.
El progreso futuro dependerá de varios factores clave: el monitoreo genético preciso, el uso de medios sin suero adaptados y sistemas de cultivo en suspensión optimizados. La inmortalización espontánea ofrece un camino no transgénico, lo que podría facilitar los desafíos regulatorios, mientras que las técnicas de transdiferenciación podrían permitir que una sola línea celular produzca tanto componentes musculares como de grasa [1]. Como han observado el Profesor Yaakov Nahmias y su equipo:
"la inmortalización sin modificación genética y la fabricación de alto rendimiento son críticas para la realización en el mercado de la carne cultivada" [1]
Para los equipos que navegan estas complejidades, plataformas como
Preguntas Frecuentes
¿Son seguras para comer las células inmortalizadas en la carne cultivada?
Las células inmortalizadas, cuando se utilizan en carne cultivada, generalmente se consideran seguras para el consumo después de haber sido cosechadas, almacenadas y cocinadas. Esto se debe a que se someten a métodos de procesamiento comparables a los aplicados a otros ingredientes alimentarios. Sin embargo, continúan las discusiones sobre posibles preocupaciones de seguridad, en gran parte derivadas de su capacidad única para proliferar indefinidamente.
¿Cómo demuestran los productores que una línea celular inmortalizada permanece genéticamente estable?
Los productores mantienen la estabilidad genética de las líneas celulares inmortalizadas a través de pruebas detalladas a lo largo de numerosos pasajes celulares. Este proceso involucra análisis genómicos, como el cariotipado y la secuenciación del genoma completo, para identificar cualquier mutación. Además, se realizan ensayos funcionales para evaluar las capacidades de crecimiento y diferenciación. Al monitorear rutinariamente el comportamiento celular y los marcadores genéticos, los productores aseguran que estas líneas celulares permanezcan estables y cumplan con los estrictos requisitos de seguridad y calidad esenciales para la producción de carne cultivada.
¿Qué hace que una línea celular sea adecuada para el crecimiento en biorreactores de suspensión sin suero?
Para la producción escalable de carne cultivada, una línea celular adecuada debe exhibir varias características clave. Debería ser inmortalizado para permitir la proliferación indefinida, mantener la estabilidad genética a lo largo del tiempo y demostrar un rápido crecimiento en un entorno de biorreactor en suspensión sin suero. Estas características son esenciales para procesos de producción eficientes y a gran escala.
