Los medios sin suero (SFM) son críticos para la producción de carne cultivada, reemplazando el suero derivado de animales como el FBS para abordar preocupaciones éticas y demandas regulatorias. Sin embargo, su alto costo - a menudo más del 50% de los gastos de producción - es una barrera importante para la viabilidad comercial. Esto es lo que necesitas saber:
- Principales Factores de Costo: Factores de crecimiento como FGF-2 y TGF-β dominan los costos de SFM, contribuyendo hasta un 98% en algunas formulaciones. Las proteínas recombinantes como la albúmina también son significativas.
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Estrategias para Ahorrar Costos:
- Usar materiales de grado alimenticio, que son hasta un 82% más baratos que los insumos de grado farmacéutico.
- Emplear tecnologías de reciclaje de medios para reducir el desperdicio y mejorar la eficiencia.
- Desarrollar métodos de producción de factores de crecimiento rentables, como la agricultura molecular o la ingeniería genética de líneas celulares.
- Impacto de la Escalabilidad: Biorreactores más grandes (e.g., 260,000 L reactores de elevación de aire) pueden reducir los costos en más del 50%. Las innovaciones a escala piloto han reducido los costos de SFM a tan solo £0.06 por litro.
- Desafíos: Altos riesgos de contaminación, suministro limitado de proteínas recombinantes y la necesidad de factores de crecimiento estables y de bajo costo.
Reducir los costos de SFM es esencial para producir carne cultivada a precios competitivos. Los avances actuales, como la fabricación continua y las sustituciones de grado alimenticio, están acercando a la industria a este objetivo.
Dr.Peter Stogios: Factores de crecimiento de bajo costo para medios sin suero
Desglose de costos de medios sin suero
Desglose de costos de medios sin suero: Factores de crecimiento vs Componentes basales
Principales componentes de costo
En lo que respecta a los medios sin suero, los factores de crecimiento y las proteínas recombinantes dominan la estructura de costos, a menudo representando más del 95% del gasto total. Por ejemplo, en el medio Essential 8, dos factores de crecimiento específicos son responsables de casi todos los costos. En el medio Beefy-9, la albúmina, FGF-2 e insulina juntos representan alrededor del 60% del costo total [2].
Por otro lado, los componentes del medio basal - como aminoácidos, glucosa, vitaminas y sales - contribuyen solo con una pequeña fracción. En Essential 8, el medio basal representa solo el 1.4% de los costos, mientras que en Avian SFM, asciende al 11% [2].Buffers, hormonas y otros suplementos añaden aún menos, representando menos del 0.2% [2].
Estas diferencias en la distribución de costos destacan el potencial de ahorros significativos al considerar grados alternativos de ingredientes, como las opciones de grado alimenticio.
Entradas de Grado Farmacéutico vs Grado Alimenticio
La diferencia de costo entre los ingredientes de grado farmacéutico y de grado alimenticio es notable. En promedio, los componentes de grado alimenticio son un 82% más baratos que sus contrapartes de grado farmacéutico cuando se compran a una escala de 1 kg [2]. Algunos ingredientes de grado farmacéutico pueden ser hasta un 90% más caros. Por ejemplo, la L-glutamina cuesta £344/kg en grado farmacéutico frente a £33/kg para grado alimenticio. De manera similar, la glucosa cuesta £83/kg en comparación con £10/kg, y el cloruro de sodio es £63/kg frente a £12/kg [2].
Las empresas ya han demostrado el potencial de los materiales de grado alimenticio.Mosa Meat, en colaboración con Nutreco, reemplazó con éxito el 99.2% de su alimento basal para células (por peso) con componentes de grado alimenticio, logrando un crecimiento celular comparable al de medios de grado farmacéutico [2]. IntegriCulture adoptó un enfoque diferente simplificando su medio de 31 componentes a 16, sustituyendo ciertos aminoácidos con extracto de levadura de grado alimenticio para crear su formulación "I-MEM2.0" [2].
Estas sustituciones impactan significativamente en el costo de los medios, reduciendo el precio por litro de las formulaciones sin suero.
Costos de Medios por Kilogramo de Carne Cultivada
El costo de los medios por litro juega un papel crítico en la determinación del precio total de la carne cultivada. En agosto de 2024, Believer Meats presentó un medio sin suero que costaba solo £0.50 por litro [1][2].Para junio de 2025, Clever Carnivore en Chicago redujo aún más los costos, logrando £0.06 por litro a escala piloto mediante la producción interna de factores de crecimiento [6]. Otras empresas han reportado precios competitivos, incluyendo £0.18 por litro (Gourmey) y £0.22 por litro (Meatly) [6].
Estos avances en la reducción de costos afectan directamente el precio por kilogramo de carne cultivada. Por ejemplo, utilizando un reactor de elevación de aire de 260,000 L, se estima que el costo de producción de carne de res cultivada es de £10.20 por kg. En contraste, los biorreactores de tanque agitado más pequeños de 42,000 L resultan en un costo más alto de £23.90 por kg [7]. Believer Meats predice que su medio de £0.50 por litro podría permitir que el pollo cultivado se produzca a £4.90 por libra (£10.80 por kg), alineándolo con el precio del pollo orgánico [1][2].
Modelos Económicos para la Producción de Medios Libres de Suero
Enfoques de Modelado
El análisis tecno-económico (TEA) es un método clave para evaluar el potencial comercial de la producción de medios libres de suero. Este enfoque combina la ingeniería de procesos con la estimación de costos, tomando técnicas de industrias de bioprocesamiento a gran escala para evaluar tanto los gastos de capital como los operativos [4][5].
Un enfoque principal de estos modelos es la comparación entre sistemas de alimentación por lotes y de perfusión para determinar cuál es más rentable. La tecnología de perfusión, particularmente la filtración de flujo tangencial (TFF), ha ganado atención debido a su capacidad para mantener densidades celulares más altas y permitir la cosecha continua durante un período de 20 días [1][5].El análisis de sensibilidad se utiliza frecuentemente para identificar los principales impulsores de costos, como la escala del biorreactor, la densidad celular y los precios de los factores de crecimiento, que más influyen en el costo final de producción [1][4]. Estos conocimientos son cruciales para validar modelos teóricos con datos del mundo real.
Otra estrategia emergente, pronóstico de consistencia de la demanda, examina cómo podrían cambiar los costos de los aminoácidos y los factores de crecimiento de proteínas cuando la producción escala de niveles farmacéuticos a niveles industriales de alimentos [5]. Algunos modelos ahora integran datos de laboratorio de cultivos de alta densidad para refinar estos pronósticos, haciendo que las predicciones de costos sean más precisas [1]. Estos avances en la modelización sientan las bases para la validación empírica.
Resultados de Estudios Principales
La investigación empírica está ahora poniendo a prueba estos modelos teóricos.En agosto de 2024, investigadores de La Universidad Hebrea de Jerusalén y Believer Meats presentaron la producción continua de pollo cultivado utilizando filtración de flujo tangencial. Operando con un sistema piloto de 300 L, desarrollaron un modelo para una instalación de 50,000 L, logrando densidades celulares de 130 millones de células/ml. Esta configuración resultó en un costo de medios de £0.51 por litro y un costo final proyectado del producto de £5.02 por libra (£11.07 por kilogramo) [1].
"La fabricación continua puede ofrecer reducciones de costos para escalar la producción de carne cultivada." - Yaakov Nahmias, La Universidad Hebrea de Jerusalén [1]
Otros estudios han estimado los costos de producción para la masa celular húmeda en £29.97 por kilogramo para sistemas de alimentación por lotes y £41.31 por kilogramo para sistemas de perfusión [5].Lograr un precio competitivo para el consumo a gran escala generalmente requiere reducir los costos a alrededor de £20.25 por kilogramo de masa celular húmeda [5]. Aunque los sistemas de perfusión ofrecen beneficios operativos, sus costos más altos están relacionados con los gastos de biorreactores más pequeños y consumibles específicos de perfusión [5].
Cómo Afecta la Escala a los Costos
Escalar la producción es una de las formas más efectivas de reducir los costos. Aumentar los volúmenes de biorreactores de 42,000 L a 210,000 L puede reducir el costo de los bienes vendidos en aproximadamente un 31.5%. Además, la transición a reactores de elevación por aire de 260,000 L puede reducir los costos en más del 50% en comparación con configuraciones más pequeñas [7].
Las operaciones a mayor escala también se benefician de la producción interna de materias primas como sales, vitaminas y aminoácidos, lo que reduce aún más los gastos [6].Por ejemplo, en junio de 2025, la startup Clever Carnivore, con sede en Chicago, informó haber logrado un costo de medios de solo £0.06 por litro a escala piloto. Lograron esto optimizando la obtención de materias primas y la preparación interna, mientras mantenían los costos de construcción de la instalación por debajo de £3.64 millones [6].
"La viabilidad de la ampliación puede depender de áreas de ahorro de costos como el uso de componentes de medios a base de plantas, condiciones asépticas de grado alimenticio y una amplia optimización de la cadena de suministro." - Corbin M. Goodwin, Universidad Estatal de Carolina del Norte [4]
Un hallazgo constante en los modelos es la importancia de pasar de estándares de grado farmacéutico a grado alimenticio. Muchos componentes utilizados en biopharma son innecesarios para la producción de carne cultivada, y reemplazarlos con alternativas de grado alimenticio puede reducir significativamente tanto los costos de capital como los operativos [6][4].
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Estrategias para Reducir los Costos de Medios Libres de Suero
Esta sección se centra en formas prácticas de reducir los gastos de medios libres de suero, un paso crítico para hacer que la producción de carne cultivada sea escalable y rentable.
Reducción de los Requerimientos de Factores de Crecimiento
Los factores de crecimiento y las proteínas recombinantes son un gasto importante, representando al menos el 50% de los costos operativos variables en la producción de carne cultivada [2]. En algunas formulaciones, como Essential 8, dos factores de crecimiento - FGF2 y TGF-β - constituyen casi el 98% del costo del medio [2]. Reducir estos costos es esencial para el éxito comercial.
Un método prometedor implica ingeniería genética de líneas celulares para que produzcan sus propios factores de crecimiento.Por ejemplo, investigadores en Tufts University en 2023 desarrollaron células satélite bovinas capaces de producir FGF2. Estas células lograron tasas de proliferación similares en medios sin FGF2 que aquellas suplementadas con FGF2 externo [2]. Si bien este enfoque elimina la necesidad de suplementos costosos, plantea preguntas sobre los obstáculos regulatorios y la aceptación del consumidor.
Otra opción es utilizar plataformas como BioBetter, que aprovechan plantas de tabaco para producir factores de crecimiento. Este método ha reducido significativamente el costo de los factores de crecimiento en el medio Essential 8, reduciendo su contribución del 86% a tan solo el 2% [2]. BioBetter informó en 2024 que su plataforma de agricultura molecular podría reducir los costos de producción a solo £0.81 por gramo de proteína [2].
Para alcanzar el precio objetivo de £8.10 por kilogramo para carne cultivada, los factores de crecimiento deben producirse a aproximadamente £81,000 por kilogramo, mientras que los costos de albúmina deben reducirse a £8.10 por kilogramo [8]. Dado que se espera que la albúmina constituya el 96.6% del volumen total de proteína recombinante requerida, reemplazarla con alternativas a base de plantas como garbanzos o colza es un enfoque clave para la reducción de costos [8][2].
Otra estrategia a explorar implica ajustar la calidad de los insumos del medio.
Uso de Componentes de Grado Alimenticio
Cambiar de componentes de grado farmacéutico a grado alimenticio puede reducir los costos en más del 77% [9]. Los materiales de grado alimenticio son, en promedio, un 82% más baratos que las alternativas de grado reactivo cuando se compran a una escala de 1 kilogramo [9]. Este cambio también impacta los requisitos de las instalaciones.La producción de grado farmacéutico exige salas limpias costosas (Clase 8 o superior), mientras que las especificaciones de grado alimenticio permiten diseños de instalaciones más simples y menos costosos. Este ajuste reduce los costos de capital de £9.12 por kilogramo a aproximadamente £1.22 por kilogramo, con términos de pago extendidos a 30 años en lugar de 4 años [10].
"Una diferencia clave en el estudio de CE Delft es que todo se asumió como de grado alimenticio." – Elliot Swartz, Científico Principal de GFI [10]
Los hidrolizados derivados de plantas de fuentes como soja, trigo, arroz o levadura ofrecen suministros asequibles de carbono y nitrógeno. Estos hidrolizados también pueden reemplazar factores de crecimiento costosos gracias a su contenido de péptidos bioactivos [9]. Sustituir la albúmina sérica humana recombinante con estabilizadores de grado alimenticio como la metilcelulosa puede reducir los costos del medio hasta en un 73%, haciendo que algunas líneas celulares sean 370 veces más baratas de cultivar [11].
Aunque los insumos de grado alimenticio presentan riesgos como la variabilidad de lotes y la contaminación (e.g., metales pesados), el uso de organismos GRAS (Generalmente Reconocidos como Seguros) garantiza seguridad y rentabilidad [9].
Más allá de la sustitución de insumos, las eficiencias operativas pueden reducir aún más los costos.
Métodos de Reciclaje de Medios
Producir carne cultivada a precios competitivos requiere de 8 a 13 litros de medio por kilogramo de producto [8]. Las tecnologías de reciclaje son esenciales para satisfacer estas demandas de volumen mientras se mantienen los costos bajos [8]. Sin embargo, desafíos como la acumulación de desechos - amoníaco de la glutamina y lactato de la glucosa - y la corta vida media de los factores de crecimiento como FGF2 a 37°C complican el proceso [2].
En agosto de 2024, un proceso continuo de TFF (filtración de flujo tangencial) logró un 43% de peso por volumen. Este sistema soportó cultivos de fibroblastos de pollo de alta densidad durante más de 20 días, reduciendo el costo proyectado del pollo cultivado a £5.02 por libra (£11.07 por kilogramo). El medio utilizado en este estudio estaba libre de componentes animales y costó solo £0.51 por litro [1].
"La fabricación continua puede ofrecer reducciones de costos para escalar la producción de carne cultivada." – Yaakov Nahmias, Profesor y Fundador, Believer Meats [1]
Otros enfoques incluyen la ingeniería metabólica para reemplazar la glutamina con compuestos no amoniogénicos como α-cetoglutarato o piruvato y sustituir la glucosa con maltosa para minimizar los desechos inhibitorios [2]. Además, la ingeniería de factores de crecimiento termoestables o el uso de sistemas de encapsulación de liberación lenta pueden reducir la necesidad de reabastecimiento frecuente de medios [2][8]. La gestión cuidadosa de las tasas de circulación de TFF - por debajo de 2,500 s⁻¹ - es esencial para evitar el daño por cizallamiento a las células mientras se asegura una filtración efectiva [1].
Implicaciones para la Producción y Adquisición a Gran Escala
¿Puede Funcionar el Medio Libre de Suero a Escala?
Para que el medio libre de suero sea comercialmente viable, los costos de producción deben caer por debajo de £0.63 por litro, con niveles de uso entre 8–13 litros por kilogramo. Esto permitiría un precio objetivo de aproximadamente £8.10 por kilogramo [8][1]. En agosto de 2024, Believer Meats demostró un enfoque prometedor en una instalación teórica de 50,000 litros. Usando filtración de flujo tangencial, lograron 130 millones de células/ml con un medio libre de componentes animales que costaba alrededor de £0.51 por litro. Esto redujo el costo del pollo cultivado a alrededor de £4.13 por libra (aproximadamente £9.10 por kilogramo), acercándose al precio del pollo orgánico [1].
Sin embargo, los riesgos de contaminación siguen siendo un desafío significativo. Como destaca David Humbird [10], la contaminación bacteriana puede superar el crecimiento de las células animales, haciendo esenciales los sistemas cerrados estrictos y los protocolos de esterilidad robustos.
Abastecimiento de Componentes y Equipos
Escalar la producción requiere una estrategia de adquisición robusta. Un obstáculo importante es el suministro limitado de componentes clave. Por ejemplo, capturar solo el 1% del mercado mundial de carne demandaría millones de kilogramos de albúmina recombinante, muy por encima de las capacidades de producción actuales. Para abordar esto, la adquisición debe centrarse en obtener alternativas a granel, como proteínas de origen vegetal derivadas de colza o garbanzos, que podrían ayudar a aliviar estas restricciones de volumen [8].
Cambiar a insumos de grado alimenticio en lugar de materiales de grado reactivo ofrece ahorros de costos significativos [2]. Además, el equipo especializado juega un papel crucial. Los biorreactores con capacidades de perfusión, los sistemas de filtración de flujo tangencial y los sensores de cultivo de alta densidad son esenciales para una escalada eficiente. Plataformas como
Prioridades de Investigación en el Futuro
Abordar los desafíos de adquisición y escalado requiere investigación enfocada en tres áreas clave.
Primero, mejorar la estabilidad de los factores de crecimiento es crítico. Por ejemplo, el FGF2 se degrada rápidamente a 37°C, requiriendo reposición frecuente de medios [2]. Desarrollar variantes termoestables o métodos de encapsulación de liberación lenta podría reducir significativamente los costos.
Segundo, avanzar en tecnologías de reciclaje de medios es esencial para una producción rentable. Los métodos de fabricación continua, como la filtración de flujo tangencial, muestran potencial.Sin embargo, gestionar la acumulación de desechos, como el amoníaco del glutamina y el lactato de la glucosa, sigue siendo un problema persistente [1][2].
Finalmente, escalar la producción de proteínas recombinantes es vital. La agricultura molecular y la fermentación de precisión ofrecen soluciones prometedoras. La plataforma basada en tabaco de BioBetter, por ejemplo, ha demostrado que los sistemas basados en plantas pueden reducir los costos de los factores de crecimiento a tan solo £0.66 por gramo [2]. Sin embargo, lograr los costos objetivo - £81,000 por kilogramo para factores de crecimiento y £8.10 por kilogramo para albúmina - requerirá una expansión significativa de la infraestructura.El Good Food Institute subraya este punto:
Lograr que la carne cultivada sea competitiva en costos requerirá que los factores de crecimiento y las proteínas recombinantes se produzcan a escalas significativamente mayores y a costos más bajos que sus formatos y escalas de producción actuales en el sector biofarmacéutico [8].
Conclusión
Principales Hallazgos
El medio sin suero se destaca como el mayor factor de costo en la producción de carne cultivada, representando más de la mitad de los gastos operativos variables. Esto resalta la necesidad crucial de enfocarse en la reducción de costos para hacer que la carne cultivada sea comercialmente viable. Cambiar a alternativas de grado alimenticio puede reducir significativamente los costos del medio basal, aunque los factores de crecimiento de alto precio como FGF-2 y TGF-β siguen siendo un gasto importante.
El camino a seguir implica combinar múltiples enfoques.La fabricación continua con tecnología de perfusión ha mostrado un potencial alentador. Métodos innovadores, como el enfoque de agricultura molecular de BioBetter (que apunta a costos de factores de crecimiento tan bajos como £0.66 por gramo) y la sustitución de albúmina recombinante con estabilizadores de grado alimenticio como la metilcelulosa, podrían reducir drásticamente los costos [2] [3] .
Sin embargo, persisten desafíos. Por ejemplo, un estudio encontró que producir suficiente albúmina recombinante para reemplazar solo el 1% del consumo mundial de carne requeriría millones de kilogramos, muy por encima de la capacidad industrial actual [3]. Esto subraya la importancia no solo de los avances científicos, sino también de estrategias de adquisición sólidas para abordar las limitaciones de suministro. Para avanzar, la industria debe adoptar innovaciones que reduzcan costos e invertir en infraestructura escalable.
Próximos pasos
El siguiente paso es poner en práctica estas estrategias, centrándose tanto en la investigación como en la adquisición. Las empresas deben pasar de sistemas de procesamiento por lotes a métodos de perfusión continua e incorporar materiales de calidad alimentaria mientras mantienen estrictos estándares de calidad. Invertir en biorreactores avanzados con capacidades de perfusión, sistemas de filtración de flujo tangencial y sensores de cultivo de alta densidad será crítico para escalar la producción.
En el lado de la adquisición, asegurar suministros a granel de proveedores de confianza como
Preguntas Frecuentes
¿Qué pasos pueden hacer que la producción de medios sin suero sea más rentable para la carne cultivada?
Los medios sin suero (SFM) son un gasto importante en la producción de carne cultivada, a menudo representando casi la mitad de los costos variables. Reducir este gasto es esencial para hacer que la carne cultivada sea tan asequible como la carne tradicional. Aquí hay algunas estrategias efectivas para reducir costos:
- Reducir los gastos en suplementos: Reemplazar proteínas costosas derivadas de animales como las albúminas con alternativas vegetales o recombinantes. Además, reducir la concentración de factores de crecimiento costosos sin comprometer el crecimiento celular.
- Elegir materias primas económicas: Utilizar ingredientes asequibles como hidrolizados de proteínas vegetales, azúcares y sales en lugar de reactivos de grado farmacéutico costosos al formular el medio basal.
- Reciclaje de medios: Adoptar sistemas de reciclaje de medios o de perfusión continua para recuperar y reutilizar hasta el 80% de los medios gastados, reduciendo la demanda de suministros frescos.
- Racionalización de formulaciones: Emplear técnicas de diseño experimental para crear formulaciones más simples con menos componentes que aún mantengan un crecimiento celular eficiente.
Al aplicar estos métodos, los estudios han demostrado que es posible reducir el costo de los medios sin suero a alrededor de £0.50 por litro.
Otro factor crítico es asegurar el acceso confiable a ingredientes y equipos especializados. Aquí es donde
¿Cuáles son los principales desafíos en la ampliación de medios sin suero para la producción de carne cultivada?
La ampliación de medios sin suero (SFM) para la carne cultivada viene con su parte justa de obstáculos. Uno de los mayores desafíos es el costo. El SFM típicamente representa más de la mitad de los gastos operativos variables en la mayoría de los modelos de producción. Los factores de crecimiento y las proteínas recombinantes, componentes clave del SFM, siguen siendo costosos. Aunque se ha logrado algún progreso al sustituir componentes de suero con alternativas de grado alimenticio para ciertas líneas celulares, una solución única para todos aún está fuera de alcance.Además, las formulaciones intrincadas de SFM complican la producción a gran escala y el reciclaje, lo que lleva a más desechos y costos más altos.
Los desafíos del bioprocesamiento añaden otra capa de complejidad. Problemas como las bajas tasas de crecimiento celular, ineficiencias metabólicas y daños causados por fuerzas de cizallamiento limitan la densidad de células que se puede lograr en biorreactores. Estos problemas se vuelven aún más pronunciados a medida que la viscosidad del medio aumenta a concentraciones celulares más altas. Aunque enfoques avanzados como la fabricación continua y métodos de filtración especializados muestran potencial, requieren infraestructura costosa e intrincada, lo que los hace menos accesibles.
Por último, la fiabilidad de la cadena de suministro sigue siendo una preocupación crítica. Asegurar un suministro constante de ingredientes SFM consistentes y de alta calidad en los volúmenes necesarios para la producción comercial no es tarea fácil. Plataformas como
¿Cómo ayuda el uso de componentes de grado alimenticio a reducir los costos de producción?
Cambiar a componentes de grado alimenticio puede reducir drásticamente los costos al reemplazar materiales de grado farmacéutico costosos como el suero fetal bovino y la albúmina de suero bovino con alternativas de grado alimenticio más asequibles y ampliamente disponibles. Estos cambios abordan uno de los mayores gastos en la producción de carne cultivada: los altos costos operativos variables vinculados a los medios de crecimiento.
El uso de insumos de grado alimenticio no solo reduce los costos, sino que también allana el camino para escalar la producción, acercando la carne cultivada a ser una opción financieramente práctica para la fabricación a gran escala.
