Att välja mellan bovina och porcina cellinjer är ett kritiskt beslut för produktion av odlat kött. Varje celltyp erbjuder distinkta fördelar och utmaningar, vilket påverkar skalbarhet, mediekrav och förmågan att skapa strukturerade köttprodukter. Här är en snabb översikt:
- Bovina cellinjer är väl lämpade för produktion av muskelvävnad, särskilt för produkter som biffar. De utmärker sig i marmorering men står inför utmaningar med långsiktig differentiering och kräver genetiska modifieringar för skalbarhet.
- Porcina cellinjer är idealiska för fettproduktion, med spontan immortalisation och stabil tillväxt över hundratals fördubblingar. De är kostnadseffektiva för storskalig produktion men kan kräva exakt timing för samdifferentiation med muskelceller.
Snabb Jämförelse
| Attribute | Bovint Cellinjer | Porcint Cellinjer |
|---|---|---|
| Fördubblingstid | ~39 timmar (tidiga passager) | 20–24 timmar (tidiga passager) |
| Immortalisering | Kräver genetisk modifiering | Spontan |
| Differentiation | Stark tidigt, minskar efter ~25 fördubblingar | Stabil adipogen effektivitet (>200 fördubblingar) |
| Mediekostnader | Högre på grund av rekombinanta tillväxtfaktorer | Lägre med hemtillsatt media |
| Strukturerad Köttlämplighet | Lämplig för marmorering och muskel-fett separation | Effektiv för fett-muskel co-differentiering |
Båda cellinjerna har unika styrkor och begränsningar, vilket gör valet beroende av produktmål och produktionsstrategier.
Jämförelse av bovina och porcina cellinjer för odlad köttproduktion
Bovina cellinjer
Tillämpningar inom odlat kött
Bovina cellinjer är särskilt lämpade för att producera strukturerade köttprodukter som biffar och andra premiumstycken. En av deras framstående egenskaper är deras förmåga att utveckla autentisk marmorering - det intramuskulära fettet som är ansvarigt för nötköttets distinkta smak och textur. Denna marmorering uppnås genom rollen av bovinasatellitceller (BSCs), som bildar muskelkomponenten, och fibro-adipogena progenitorer (FAPs), som genererar fett med en fettsyraprofil som är nästan identisk med naturligt bovint subkutant fett [2].
Att skapa korrekt marmorering kräver noggrann samordning under differentieringen.Till skillnad från svinsystem, som kan differentiera muskel och fett samtidigt, hanterar nötkreaturssystem vanligtvis differentieringen av myogena (muskelformande) och adipogena (fettformande) celler separat. Dessa komponenter kombineras sedan för att uppnå exakt kontroll över fett-till-muskel-förhållandet. Även om denna metod möjliggör större anpassning, introducerar den också ytterligare komplexitet i produktionsprocessen [2].
Tillväxtkarakteristik
Även om nötkreaturceller är effektiva på att generera både muskel och fett, presenterar deras tillväxtdynamik utmaningar för storskalig produktion. Ett nyckelproblem uppstår med nötkreatursatellitceller, som förlorar sin förmåga att differentiera när de fortsätter att proliferera. Till exempel kan primära nötkreatursmyoblaster genomgå mellan 60 och 100 populationer av fördubblingar samtidigt som de bibehåller en normal karyotyp.Men deras förmåga att smälta samman till myotuber - ett viktigt steg för muskelvävnadsbildning - minskar avsevärt efter cirka 25 fördubblingar. Denna begränsning skapar en flaskhals för att skala upp produktionen, vilket kräver ungefär 2,9×10¹¹ celler per kilogram våt massa [7].
I maj 2023, forskare vid Tufts University Centre for Cellular Agriculture tog itu med detta problem genom att utveckla genetiskt odödliga bovina satellitceller (iBSCs). Genom att introducera bovin telomeras omvänt transkriptas (TERT) och cyklinberoende kinas 4 (CDK4), kunde dessa celler överstiga 120 fördubblingar samtidigt som de fortfarande bildade multinukleära myotuber. Andrew J.Stout från Tufts University betonade vikten av detta genombrott:
"För att odlat kött ska lyckas i stor skala måste muskelceller från livsmedelsrelevanta arter expandera in vitro på ett snabbt och tillförlitligt sätt för att producera miljontals metriska ton biomassa årligen." [5]
Tillväxtprestanda påverkas också starkt av faktorer som såddens densitet och medieformulering. Till exempel visade bovina fettvävnadsderiverade stamceller (bASCs) optimal tillväxt vid en såddens densitet av 1 500 celler/cm², och uppnådde en 28-faldig expansion i spinnerflaskor när en 80% medieutbytesstrategi användes [1]. Dessutom har kemiskt definierade serumfria medier visat sig stödja den exponentiella tillväxten av bovina myoblaster i hastigheter som når 97% av de som uppnås med traditionella serum-innehållande medier [6] .Detta minskar inte bara kostnaderna utan överensstämmer också med etiska överväganden, vilket gör det till ett lovande tillvägagångssätt för framtida produktion.
Dessa nötkreatursspecifika tillväxtdrag ger en solid grund för att jämföra dem med porcina cellinjer i sammanhanget av odlad köttproduktion.
sbb-itb-ffee270
Porcina cellinjer
Användningar inom odlat kött
Porcina cellinjer är avgörande för att producera mogna unilokulära adipocyter som nära liknar naturligt fläskfett[9].
Ett framstående exempel är FaTTy-cellinjen, skapad genom spontan immortalisation. Denna cellinje visar en imponerande ~100% adipogen effektivitet över 200 fördubblingar, och producerar fettsyraprofiler som ligger nära de som finns i naturligt fläskfett. Odlade adipocyter från denna linje kan uppnå lipidvolymer så höga som 96,670 μm³.När FaTTy Research Team förklarar:
"FaTTy är en unik cellinje från boskap med en distinkt adipogen fenotyp som kännetecknas av förmågan att pålitligt differentiera med hög effektivitet under olika odlingsförhållanden, och att generera mogna adipocyter med fettsyraprofiler jämförbara med naturligt fett." [9]
En annan anmärkningsvärd cellinje, PK15H, trivs i höga hemmediekoncentrationer på upp till 40 mM. Denna egenskap hjälper till att replikera den rika färgen och järntunga smaken som är typisk för traditionellt fläsk[3]. Dessutom kan odlat svinfett finjusteras för hälsosammare lipidkompositioner, och uppnå förhållanden mellan enkelomättade och mättade fettsyror på 3,2, jämfört med det 1,4-förhållande som vanligtvis finns i naturlig vävnad[9].
Tillväxtegenskaper
Griscellinjer är inte bara skickliga på fettproduktion utan utmärker sig också när det gäller tillväxt och skalbarhet. De uppvisar stabil och snabb expansion, vilket gör dem särskilt lämpliga för storskalig produktion. Till exempel börjar FaTTy-linjen med en population fördubblingstid på 20–24 timmar, vilket endast saktar ner något till 22–36 timmar mellan den 140:e och 190:e fördubblingen. Denna konsekvens är en spelväxlare, eftersom en enda FaTTy-cell expanderad från 70 till 140 population fördubblingar teoretiskt skulle kunna producera 106 ton fett inom en 11-dagars differentieringsperiod[9] .
En stor fördel med dessa cellinjer är deras spontana immortalisation, vilket möjliggör långsiktig expansion utan behov av genetisk modifiering. Denna icke-GMO-status är en regulatorisk vinst.Framhävande detta, noterade University of Ulsan College of Medicine:
"Vår studie rapporterar en porcin cell som kan odlas i hög-heme media och som kan upprätthållas i serumfria förhållanden." [3]
Dessutom visar porcina muskelstamceller anmärkningsvärd skalbarhet, med expansionshastigheter på 10⁶ till 10⁷ gånger, kapabla att producera mellan 100 g och 1 kg odlat kött[10]. Framsteg inom cellsorteringstekniker, med användning av markörer som CD31, CD45, JAM1, ITGA5 och ITGA7, har avsevärt förbättrat isoleringen av hög-renhets muskelstamceller. Dessa metoder ger en 20% ökning i PAX7-positivitetsgrader jämfört med äldre tekniker[11]. Denna förbättring säkerställer att myogen potential bevaras över flera passager, vilket adresserar det vanliga problemet med minskad differentieringskapacitet under långvarig expansion.
Dessa tillväxt- och differentieringsfördelar gör att svinceller är ett utmärkt val jämfört med nötkreaturceller för odlad köttproduktion.
ICAN Webbseminarium om Cellinjer och Odling Media för Tillämpningar av Odlat Kött
Tillväxthastigheter och Proliferation Jämfört
Låt oss dyka in i hur svin- och nötkreaturcellinjer står sig när det gäller tillväxt och proliferation. svincellinjer, såsom den spontant immortaliserade FaTTy-linjen, är märkbart snabbare. Deras initiala population fördubblingstid är bara 20–24 timmar [9]. I kontrast tar nötkreatursatellitceller, även när de odlas i optimerat serumfritt medium som Beefy-9, cirka 39 timmar per fördubbling [12].
Skillnaderna blir ännu tydligare över flera passager.Primära bovina satellitceller tenderar att förlora både sin proliferations- och differentieringsförmåga efter cirka 10 passager [2]. Å andra sidan har FaTTy-svinlinjen bibehållit nästan 100% adipogen effektivitet över mer än 200 populationer fördubblingar. Även i senare stadier ökar deras fördubblingstid endast måttligt till 22–36 timmar [9]. En studie från maj 2022 från Tufts University framhävde att bovina celler i Beefy-9 uppnådde 18,2 populationer fördubblingar över sju passager (28 dagar) samtidigt som de behöll över 96% Pax7⁺ stamcellsegenskaper [12]. Under tiden bekräftade en rapport från januari 2025 från University of Edinburgh att FaTTy-linjen överträffade 200 fördubblingar utan att förlora sin differentieringspotential [9].
Det finns också en tydlig kontrast i hur dessa celler uppnår immortalisation.Bovinceller behöver vanligtvis genetisk modifiering - vanligtvis genom TERT och CDK4 överuttryck - för att upprätthålla långsiktig expansion bortom 120 fördubblingar [5]. I jämförelse uppnår svinceller som FaTTy-linjen spontan immortalisation utan genetisk modifiering. Detta erbjuder en tydlig regulatorisk fördel, särskilt på marknader som är försiktiga med GMO [9].
Jämförelsetabell
| Egenskap | Bovint satellitceller | Porcina MSCs (FaTTy Line) |
|---|---|---|
| Genomsnittlig fördubblingstid | ~39 timmar (optimerat serumfritt) [12] | 20–24 timmar (tidiga passager) [9] |
| Sen-passage fördubblingstid | ~56 timmar (vid 18 fördubblingar) [12] | ~36 timmar (vid 190 fördubblingar) [9] |
| Passagestabilitet | Minskar efter ~10 passager [2] | Stabil för >200 fördubblingar [9] |
| Immortalisationsmetod | Konstruerad (TERT/CDK4) [2] | Spontan [9] |
| Stamcellsegenskaper/Differentiering | >96% Pax7⁺ (upp till passage 6) [12] | Nära 100% adipogen effektivitet [9] |
Det är värt att notera att in vivo satellitceller fördubblas på ungefär 17 timmar, vilket belyser svårigheten att matcha naturliga tillväxthastigheter in vitro [12].
Mediekrav och differentieringseffektivitet
Medieberoende jämfört
Mediekostnader kan dominera produktionen av odlat kött, ofta utgörande 55% till 90% av kostnaderna, och i vissa system överstiger de till och med 99% [3][12].
För bovina celler är ett vanligt krav 20% fetalt bovint serum, vilket kostar cirka £290 per liter [12]. Ett serumfritt alternativ, Beefy-9, använder ett B8 basmedium kombinerat med rekombinant humant albumin. Standardpriset för Beefy-9 är cirka £217 per liter, men bulkbeställningar kan minska detta till mellan £46 och £74 per liter [12]. Höga albuminnivåer i serumfria medier kan dock hindra celladhesion, så rekombinant albumin tillsätts vanligtvis 24 timmar efter passering [12].
Porcina cellinjer tar en annan metod för serumfri anpassning. PK15-celler använder till exempel bakteriella hemeextrakt från Corynebacterium [3]. Heme minskar inte bara serumberoendet utan förbättrar också smak och färg. Det sagt, koncentrationer över 10 mM kan bli toxiska, även om porcina celler kan tolerera upp till 40 mM på grund av uppreglering av avgiftningsgener [3] . Trots denna tolerans förblir porcina celler odlade i hemetillsatt medium generellt livskraftiga i endast 4–5 passager, medan bovina celler odlade i Beefy-9 kan upprätthålla tillväxt i sju eller fler passager [3][12].
Båda celltyperna är starkt beroende av fibroblasttillväxtfaktor-2 (FGF-2).Bovinceller, till exempel, kan bibehålla kortsiktig tillväxt även när FGF-2-nivåerna minskas från 40 ng/mL till 5 ng/mL [12]. Dessutom hjälper användningen av låg-glukosmedium (1 g/L) till att behålla stammarkörer i bovinceller [13].
Dessa specifika mediekrav är kritiska vid skalning av produktion och påverkar direkt differentieringseffektiviteten.
Differentiation Efficiency
Även om mediekostnader är en betydande faktor, spelar differentieringseffektiviteten också en stor roll för att bestämma skalbarheten av odlat kött.
Bovinceller står inför utmaningar med differentieringseffektivitet när de expanderar. Till exempel uppnår bovina myoblaster från Belgisk Blå boskap initialt ett fusionsindex på cirka 55% vid 14 populationer, men detta sjunker kraftigt till mindre än 10% vid 25 populationer [7].På liknande sätt börjar fostertillverkade bovina celler med högre fusionsindex (runt 54,6%) jämfört med vuxenderiverade celler (ungefär 38,0%), men båda upplever en minskning i differentieringskapacitet på cirka 6,81% per passage [7].
Porcina celler, å andra sidan, visar mer stabil prestanda. Den odödliga ISP-4 porcina preadipocytstammen behåller hög adipogen differentieringseffektivitet i över 40 passager, och uppnår en 100-faldig ökning i lipidackumulering under ett 8-dagars differentieringsprotokoll [8]. Detta gör porcina celler särskilt attraktiva för fettproduktion, medan bovina celler är bättre lämpade för muskeldifferentiering i de tidiga passagerna men har svårt med långsiktig underhållning.
| Funktion | Bovint satellitceller | Porcina cellinjer |
|---|---|---|
| Initialt fusionsindex | 38–55% (passage 0) [7] | Ej specificerat för muskel |
| Differentiationslängd | Minskar kraftigt efter ~25 fördubblingar [7] | Behåller effektivitet i över 40 passager (ISP-4 adipogenisk) [8] |
| Serumfri livslängd | Upprätthåller tillväxt i 7+ passager [12] | Livskraftig i 4–5 passager (heme-anpassad) [3] |
| Viktiga tillskott | Rekombinant albumin, FGF-2 [12] | Hemextrakt, insulin, dexametason [3][8] |
| Lipidproduktion | Minimal (muskel fokus) | 100-faldig ökning (ISP-4) [8] |
Lämplighet för strukturerade köttprodukter
Valet av cellinjer spelar en avgörande roll för att forma inte bara tillväxt- och medieförhållandena utan också strukturen hos odlade köttprodukter.När man strävar efter att replikera texturen och utseendet av en biff eller fläskkotlett är det viktigt att balansera fett- och muskelceller i rätt proportioner.
Fett-Muskel Co-Differentiering
Bovint och porcint cellinjer beter sig olika när det gäller co-differentiering. Bovint cellkulturer står ofta inför utmaningar som FAP (fibro-adipogen progenitor) överväxt, vilket stör muskelutvecklingen genom att sänka fusionsindexet. Dessutom släpper adipocyter i dessa kulturer ut signaler, såsom myostatin och IL-6, som blockerar myogeninuttryck, vilket effektivt stoppar bildandet av muskelfibrer[16].
För att åtgärda detta skapade forskare vid Mosa Meat ett optimerat serumfritt tillväxtmedium (i-SFGM). Detta medium inkluderar trijodtyronin (T3) och ökat HGF medan PDGF-BB utesluts för att kontrollera FAP-överväxt.De använder också modulära adiposfärer (200–400 µm) för att hålla fett- och muskelceller fysiskt åtskilda under de tidiga tillväxtstadierna[4][14].
Porcina cellinjer, å andra sidan, visar en mer koordinerad metod för samdifferentiation. ISP-4 preadipocytstammen, till exempel, fungerar bra med porcina muskelsatellitceller och producerar marmorering som liknar konventionellt kött. Denna process involverar en 48-timmars adipogen induktionsfas, följt av 96 timmar i 2% hästserum för att utlösa myogenes. Detta resulterar i mogna muskelfibrer sammanvävda med adipocyter[8]. Dock tenderar porcina muskelsatellitceller att ha svagare myogena förmågor jämfört med standardmodellinjer som C2C12, vilket kräver exakt timing för att säkerställa att adipocyter inte dominerar kulturen[8].
Dessa skillnader i differentiering belyser de unika utmaningar och möjligheter som varje celltyp presenterar för att skala upp produktionen.
Skalbarhet och Produktionsutmaningar
Att skala upp produktionen av strukturerat odlat kött kräver konsekvent cellprestanda. Porcina cellinjer tenderar att vara mer skalbara. Till exempel bibehåller den spontant immortaliserade FaTTy-linjen nästan 100% adipogen effektivitet över 200 populationer av dubbleringar[9]. Att expandera en porcin cellinje från 70 till 140 dubbleringar skulle teoretiskt kunna producera upp till 106 ton fett[9]. Dessutom har ISP-4-stammen visat en 40-faldig ökning i celldensitet inom sex dagar när den odlas på mikrobärare i ett spinnerflasksystem[8].
"FaTTy är en unik boskaps-cellinje med distinkt adipogen fenotyp...dessa egenskaper, tillsammans med dess icke-GMO-natur, gör FaTTy till ett mycket lovande grundläggande verktyg." – Nature Food, 2025[9]
Bovincellinjer står inför fler hinder. FAP-kontaminering minskar deras förmåga att effektivt differentiera till muskelvävnad[4]. Dessutom gör den höga kostnaden för tillväxtfaktorer som FGF-2 och TGF-β - som ofta står för över 90% av mediekostnaderna - att skalning av bovincellinjer blir dyrare[17]. Dessa celler kräver också specialiserade beläggningar, såsom Laminin-521, för att främja satellitcelladhesion och minimera FAP-störningar[4].
Att producera ett ton odlat kött involverar cirka 10¹³ celler, och strukturerade produkter som hela styckningsdelar kräver avancerade produktionssystem, såsom perfusion eller packade bäddreaktorer, för att stödja de 3D-ställningar och biomaterial som behövs för deras utveckling[15].
Jämförelsetabell
| Attribut | Bovint cellinjer | Porcint cellinjer |
|---|---|---|
| Primär skalbarhetsutmaning | FAP-överväxt i muskelkulturer[4] | Anpassning till suspension/serumfri kultur[9] |
| Differentiationsstabilitet | Minskar efter ~10 passager[2] | Stammar som FaTTy stabila för >200 fördubblingar[9] |
| Co-differentiering | Adipocyter hämmar myogenes[16] | Framgångsrika marmoreringprototyper uppnådda[2][8] |
| Strukturell styrka | Hög; kapabel till muskel-fett-sen integration[14] | Måttlig; fokus på anpassad fiber tillväxt[14] |
| Hel skärbarhet | Hög potential, begränsad av FAP-interferens[4] | Hög potential tack vare stabil 3D-fettproduktion[9] |
| Texturutmaning | Minskad sammanhållning efter tillagning[14] | Tenderar att vara mjukare än kommersiellt fläsk[14] |
Slutsats
Att välja mellan bovina och porcina cellinjer innebär att balansera deras distinkta fördelar och utmaningar i produktionen av odlat kött.Bovinsatellitceller är en direkt väg till att skapa skelettmuskelvävnad och drar nytta av befintliga serumfria medieformuleringar som Beefy-9 [2]. Å andra sidan har svincellinjer redan använts för att utveckla odlade fläskprototyper och visar lovande resultat i samdifferentiering med satellitceller för att skapa marmorerade köttstrukturer [2].
Skalbarhet förblir ett stort hinder. Mediekostnader och bioreaktorskalbarhet står för 55%–90% av de totala produktionskostnaderna, och tillgången på optimerade cellinjer är fortfarande begränsad, vilket saktar ner kommersiella framsteg [3][2].
"Cellinjerna som används i produktionen av odlat kött bestämmer i slutändan många av de nedströms variablerna att överväga." – GFI [2]
Vanliga frågor
Vilken cellinje är bäst för helskurna produkter som biffar eller kotletter?
Cellinjer som härrör från muskelresiderande progenitorceller, som satellitceller, är ofta idealiska för att producera helskurna produkter som biffar eller kotletter. Dessa celler har förmågan att utvecklas till mogen muskelvävnad, vilket skapar den strukturerade texturen och formen som behövs för dessa typer av produkter.
Hur väljer jag mellan genetisk immortalisation och spontan immortalisation?
Valet av hur man ska immortaliserar celler för odlat köttproduktion beror på dina prioriteringar, inklusive säkerhet, skalbarhet och regulatoriska överväganden.
Genetisk immortalisation involverar att introducera specifika gener, såsom telomeras, för att uppnå exakt kontroll över cellernas förmåga att dela sig oändligt.Medan denna metod erbjuder förutsägbarhet och konsekvens, kan den väcka oro över genetisk modifiering och potentiella risker, såsom tumörbildning.
Å andra sidan, spontan immortalisation sker naturligt över tid i långsiktiga cellkulturer. Denna metod undviker genetisk ingenjörskonst, vilket kan göra regulatoriskt godkännande smidigare och öka acceptansen bland konsumenter som är försiktiga med genetisk modifiering.
Båda metoderna har sina styrkor och utmaningar, och erbjuder olika vägar mot storskalig produktion av odlat kött. Valet beror i slutändan på att balansera kontroll, regulatoriska hinder och konsumentförtroende.
Vad är den största kostnadsdrivaren i media för bovina vs porcina celler?
Den största utgiften vid produktion av media för bovina och porcina celler handlar om kostnaden och komplexiteten hos dess komponenter.Att utveckla och finjustera medieformuleringar är ett stort hinder, särskilt eftersom media står för minst 50% av de variabla driftskostnaderna. Dessutom tillför justeringar anpassade till varje art ytterligare ett lager av komplexitet. Dessa aspekter spelar en stor roll i att forma de totala produktionskostnaderna för odlat kött.
