การเลือกใช้เซลล์ไลน์จากวัวหรือหมูเป็นการตัดสินใจที่สำคัญสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เซลล์แต่ละประเภทมีข้อดีและความท้าทายที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อการขยายขนาด ความต้องการของสื่อ และความสามารถในการสร้างผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ที่มีโครงสร้าง นี่คือภาพรวมอย่างรวดเร็ว:
- เซลล์ไลน์จากวัว เหมาะสำหรับการผลิตเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ โดยเฉพาะผลิตภัณฑ์เช่นสเต็ก พวกเขาโดดเด่นในเรื่องการแทรกไขมันแต่เผชิญกับความท้าทายในการแยกตัวในระยะยาวและต้องการการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อการขยายขนาด
- เซลล์ไลน์จากหมู เหมาะสำหรับการผลิตไขมัน โดยมีการเป็นอมตะเองและการเติบโตที่เสถียรตลอดการเพิ่มจำนวนหลายร้อยครั้ง พวกเขามีความคุ้มค่าสำหรับการผลิตขนาดใหญ่แต่ต้องการการกำหนดเวลาที่แม่นยำสำหรับการแยกตัวร่วมกับเซลล์กล้ามเนื้อ
การเปรียบเทียบอย่างรวดเร็ว
| คุณลักษณะ | เซลล์ไลน์ของวัว | เซลล์ไลน์ของหมู |
|---|---|---|
| เวลาในการเพิ่มจำนวนเซลล์ | ~39 ชั่วโมง (ช่วงแรก) | 20–24 ชั่วโมง (ช่วงแรก) |
| การทำให้เป็นอมตะ | ต้องการการดัดแปลงพันธุกรรม | เกิดขึ้นเอง |
| การแยกตัว | แข็งแรงในช่วงแรก ลดลงหลังจาก ~25 การเพิ่มจำนวนเซลล์ | ประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ไขมันคงที่ (>200 การเพิ่มจำนวนเซลล์) |
| ค่าใช้จ่ายของสื่อ | สูงกว่าเนื่องจากปัจจัยการเจริญเติบโตที่สร้างขึ้นใหม่ | ต่ำกว่าด้วยสื่อที่เสริมฮีม |
| ความเหมาะสมของเนื้อที่มีโครงสร้าง | เหมาะสำหรับการแทรกไขมันและการแยกกล้ามเนื้อ-ไขมัน | มีประสิทธิภาพสำหรับการแยกตัวร่วมของไขมัน-กล้ามเนื้อ |
ทั้งสองสายเซลล์มีจุดแข็งและข้อจำกัดที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้การเลือกขึ้นอยู่กับเป้าหมายของผลิตภัณฑ์และกลยุทธ์การผลิต
การเปรียบเทียบเซลล์ไลน์ของวัวและหมูสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
เซลล์ไลน์ของวัว
การประยุกต์ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
เซลล์ไลน์ของวัว เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ที่มีโครงสร้าง เช่น สเต็กและชิ้นเนื้อพรีเมียมอื่น ๆ หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นของพวกเขาคือความสามารถในการพัฒนาลายหินอ่อนที่แท้จริง - ไขมันในกล้ามเนื้อที่รับผิดชอบต่อรสชาติและเนื้อสัมผัสที่เป็นเอกลักษณ์ของเนื้อวัว ลายหินอ่อนนี้เกิดขึ้นจากบทบาทของ เซลล์ดาวเทียมของวัว (BSCs) ซึ่งสร้างส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ และ เซลล์ต้นกำเนิดไฟโบร-อะดิโพเจนิก (FAPs) ซึ่งสร้างไขมันที่มีโปรไฟล์กรดไขมันเกือบจะเหมือนกับไขมันใต้ผิวหนังของวัวธรรมชาติ [2].
การสร้างลายหินอ่อนที่เหมาะสมต้องการการประสานงานอย่างระมัดระวังในระหว่างการแยกแยะไม่เหมือนกับระบบสุกรที่สามารถแยกแยะกล้ามเนื้อและไขมันได้พร้อมกัน ระบบโคมักจะจัดการการแยกแยะเซลล์ที่สร้างกล้ามเนื้อ (myogenic) และเซลล์ที่สร้างไขมัน (adipogenic) แยกกัน ส่วนประกอบเหล่านี้จะถูกผสมกันเพื่อควบคุมอัตราส่วนไขมันต่อกล้ามเนื้ออย่างแม่นยำ แม้ว่าวิธีนี้จะอนุญาตให้ปรับแต่งได้มากขึ้น แต่ก็เพิ่มความซับซ้อนให้กับกระบวนการผลิต [2].
ลักษณะการเจริญเติบโต
แม้ว่าเซลล์โคจะมีประสิทธิภาพในการสร้างทั้งกล้ามเนื้อและไขมัน แต่พลวัตการเจริญเติบโตของพวกมันก่อให้เกิดความท้าทายสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ ปัญหาสำคัญเกิดขึ้นกับเซลล์ดาวเทียมของโค ซึ่งสูญเสียความสามารถในการแยกแยะเมื่อพวกมันยังคงเพิ่มจำนวนตัวอย่างเช่น myoblasts โคหลักสามารถผ่านการเพิ่มจำนวนประชากรระหว่าง 60 ถึง 100 ครั้งในขณะที่ยังคงรักษาโครโมโซมปกติอย่างไรก็ตาม ความสามารถของพวกมันในการหลอมรวมเป็นไมโอทูบ - ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อ - ลดลงอย่างมากหลังจากประมาณ 25 ครั้งของการเพิ่มจำนวนเซลล์ ข้อจำกัดนี้สร้างคอขวดสำหรับการขยายการผลิต ซึ่งต้องการเซลล์ประมาณ 2.9×10¹¹ เซลล์ต่อกิโลกรัมของมวลเปียก [7].
ในเดือนพฤษภาคม 2023 นักวิจัยที่ ศูนย์เกษตรกรรมเซลลูลาร์ มหาวิทยาลัยทัฟส์ ได้แก้ไขปัญหานี้โดยการพัฒนาเซลล์ดาวเทียมโคที่เป็นอมตะทางพันธุกรรม (iBSCs) โดยการแนะนำเทโลเมอเรสรีเวิร์สทรานสคริปเทส (TERT) และไซคลินดีเพนเดนต์ไคเนส 4 (CDK4) ของโค เซลล์เหล่านี้สามารถเพิ่มจำนวนได้เกิน 120 ครั้งในขณะที่ยังคงสร้างไมโอทูบหลายนิวเคลียส Andrew J.Stout จากมหาวิทยาลัย Tufts เน้นย้ำถึงความสำคัญของความก้าวหน้านี้:
"สำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงให้ประสบความสำเร็จในระดับใหญ่ เซลล์กล้ามเนื้อจากสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับอาหารต้องถูกขยายในหลอดทดลองอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้เพื่อผลิตชีวมวลหลายล้านเมตริกตันต่อปี" [5]
ประสิทธิภาพการเจริญเติบโตยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนาแน่นของการหว่านและสูตรของสื่อ ตัวอย่างเช่น เซลล์ต้นกำเนิดจากไขมันของวัว (bASCs) แสดงการเจริญเติบโตที่เหมาะสมที่สุดที่ความหนาแน่นของการหว่าน 1,500 เซลล์/ซม.² โดยขยายตัวได้ 28 เท่าในขวดปั่นเมื่อใช้กลยุทธ์การเปลี่ยนสื่อ 80% [1]. นอกจากนี้, สื่อที่ปราศจากเซรั่มที่กำหนดทางเคมี ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถสนับสนุนการเจริญเติบโตแบบทวีคูณของ myoblasts ของวัวในอัตราที่ถึง 97% ของที่ทำได้ด้วยสื่อที่มีเซรั่มแบบดั้งเดิม [6] .This not only reduces costs but also aligns with ethical considerations, making it a promising approach for future production.
ลักษณะการเจริญเติบโตเฉพาะของโคเหล่านี้ให้พื้นฐานที่มั่นคงสำหรับการเปรียบเทียบกับเซลล์ไลน์ของสุกรในบริบทของการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
sbb-itb-ffee270
เซลล์ไลน์ของสุกร
การประยุกต์ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
เซลล์ไลน์ของสุกรมีบทบาทสำคัญในการผลิตเซลล์ไขมันที่มีลักษณะคล้ายกับไขมันหมูธรรมชาติ[9].
ตัวอย่างที่โดดเด่นคือเซลล์ไลน์ FaTTy ซึ่งสร้างขึ้นผ่านการเป็นอมตะโดยธรรมชาติ เซลล์ไลน์นี้แสดงประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ไขมันที่น่าประทับใจถึง ~100% ตลอด 200 รอบการแบ่งเซลล์ โดยผลิตโปรไฟล์กรดไขมันที่สอดคล้องกับไขมันหมูพื้นเมือง เซลล์ไขมันที่เพาะเลี้ยงจากเซลล์ไลน์นี้สามารถบรรลุปริมาตรไขมันสูงถึง 96,670 μm³ตามที่ทีมวิจัย FaTTy อธิบาย:
"FaTTy เป็นสายเซลล์ปศุสัตว์ที่มีลักษณะเฉพาะด้วยฟีโนไทป์ที่มีความสามารถในการแยกแยะได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่หลากหลาย และสามารถสร้างเซลล์ไขมันที่มีโปรไฟล์กรดไขมันที่เทียบเท่ากับไขมันธรรมชาติ" [9]
อีกหนึ่งสายเซลล์ที่น่าสนใจ, PK15H, เติบโตได้ดีในสื่อที่มีความเข้มข้นของฮีมสูงถึง 40 mM. คุณสมบัตินี้ช่วยจำลองสีที่เข้มและรสชาติที่มีธาตุเหล็กสูงซึ่งเป็นลักษณะของเนื้อหมูแบบดั้งเดิม[3]. นอกจากนี้ ไขมันหมูที่เพาะเลี้ยงสามารถปรับแต่งให้มีองค์ประกอบของไขมันที่ดีต่อสุขภาพมากขึ้น โดยมีอัตราส่วนกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงเดี่ยวต่อกรดไขมันอิ่มตัวที่ 3.2 เมื่อเทียบกับอัตราส่วน 1.4 ที่พบในเนื้อเยื่อธรรมชาติ[9].
ลักษณะการเจริญเติบโต
เซลล์ไลน์ของสุกรไม่เพียงแต่มีความสามารถในการผลิตไขมัน แต่ยังมีความโดดเด่นในด้านการเจริญเติบโตและการขยายตัวอีกด้วย พวกมันแสดงการขยายตัวที่มั่นคงและรวดเร็ว ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการผลิตในขนาดใหญ่ ตัวอย่างเช่น ไลน์ FaTTy เริ่มต้นด้วยเวลาการเพิ่มจำนวนประชากร 20–24 ชั่วโมง ซึ่งจะช้าลงเล็กน้อยเป็น 22–36 ชั่วโมงระหว่างการเพิ่มจำนวนครั้งที่ 140 ถึง 190 ความสม่ำเสมอนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ เนื่องจากเซลล์ FaTTy เดียวที่ขยายจากการเพิ่มจำนวนประชากร 70 ถึง 140 ครั้ง สามารถผลิตไขมันได้ 106 ตันภายในระยะเวลาแยกตัว 11 วันตามทฤษฎี[9] .
ข้อได้เปรียบหลักอย่างหนึ่งของเซลล์ไลน์เหล่านี้คือการเป็นอมตะโดยธรรมชาติ ทำให้สามารถขยายตัวในระยะยาวได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการดัดแปลงพันธุกรรม สถานะที่ไม่ใช่ GMO นี้เป็นชัยชนะด้านกฎระเบียบเน้นย้ำเรื่องนี้, มหาวิทยาลัยอุลซาน คณะแพทยศาสตร์ ได้กล่าวว่า:
"การศึกษาของเรารายงานถึงเซลล์หมูที่สามารถเพาะเลี้ยงในสื่อที่มีฮีมสูงและสามารถคงอยู่ในสภาวะที่ปราศจากเซรั่มได้" [3]
นอกจากนี้, เซลล์ต้นกำเนิดกล้ามเนื้อหมูแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการขยายตัวที่น่าทึ่ง, โดยมีอัตราการขยายตัว 10⁶ ถึง 10⁷ เท่า, สามารถผลิตเนื้อที่เพาะเลี้ยงได้ระหว่าง 100 กรัมถึง 1 กิโลกรัม[10]. ความก้าวหน้าในเทคนิคการคัดแยกเซลล์, โดยใช้เครื่องหมายเช่น CD31, CD45, JAM1, ITGA5, และ ITGA7, ได้ปรับปรุงการแยกเซลล์ต้นกำเนิดกล้ามเนื้อที่มีความบริสุทธิ์สูงอย่างมีนัยสำคัญ. วิธีการเหล่านี้ให้การเพิ่มขึ้นของอัตราการเป็นบวกของ PAX7 ถึง 20% เมื่อเทียบกับเทคนิคเก่า[11]. การปรับปรุงนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าศักยภาพในการสร้างกล้ามเนื้อยังคงอยู่ในหลายๆ การผ่าน, แก้ไขปัญหาทั่วไปของความสามารถในการแยกแยะที่ลดลงในระหว่างการขยายตัวที่ยาวนาน.
ข้อได้เปรียบในการเจริญเติบโตและการแยกแยะเหล่านี้ทำให้เซลล์หมูเป็นตัวเลือกที่โดดเด่นกว่าเซลล์วัวสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ICAN สัมมนาออนไลน์เกี่ยวกับสายเซลล์และสื่อการเพาะเลี้ยงสำหรับการประยุกต์ใช้เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
อัตราการเจริญเติบโตและการเพิ่มจำนวนเมื่อเปรียบเทียบกัน
มาดูกันว่าเซลล์หมูและเซลล์วัวมีความแตกต่างกันอย่างไรเมื่อพูดถึงการเจริญเติบโตและการเพิ่มจำนวน สายเซลล์หมู เช่น สาย FaTTy ที่เป็นอมตะโดยธรรมชาติ มีความเร็วที่โดดเด่น โดยใช้เวลาในการเพิ่มจำนวนประชากรเริ่มต้นเพียง 20–24 ชั่วโมง [9] ในทางตรงกันข้าม เซลล์ดาวเทียมวัว แม้จะถูกเพาะเลี้ยงในสื่อที่ปราศจากเซรั่มที่ปรับให้เหมาะสมเช่น Beefy-9 ก็ใช้เวลาประมาณ 39 ชั่วโมงต่อการเพิ่มจำนวน [12].
ความแตกต่างจะชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อผ่านหลายๆ รอบการเพาะเลี้ยงเซลล์ดาวเทียมโคพื้นฐานมักจะสูญเสียความสามารถในการเพิ่มจำนวนและการแยกแยะหลังจากผ่านไปประมาณ 10 ครั้ง [2] ในทางกลับกัน สายพันธุ์ FaTTy ของสุกรยังคงรักษาประสิทธิภาพการสร้างเซลล์ไขมันเกือบ 100% ตลอดการเพิ่มจำนวนประชากรมากกว่า 200 ครั้ง แม้ในระยะหลัง เวลาการเพิ่มจำนวนของพวกเขาเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเป็น 22–36 ชั่วโมง [9] การศึกษาในเดือนพฤษภาคม 2022 จากมหาวิทยาลัยทัฟส์เน้นว่าเซลล์โคใน Beefy-9 บรรลุการเพิ่มจำนวนประชากร 18.2 ครั้งในเจ็ดครั้ง (28 วัน) ในขณะที่ยังคงรักษาความเป็นสเต็มเซลล์ Pax7⁺ มากกว่า 96% [12] ในขณะเดียวกัน รายงานเดือนมกราคม 2025 จาก มหาวิทยาลัยเอดินบะระ ยืนยันว่าสายพันธุ์ FaTTy เกิน 200 ครั้งโดยไม่สูญเสียศักยภาพในการแยกแยะ [9].
ยังมีความแตกต่างอย่างชัดเจนในวิธีที่เซลล์เหล่านี้บรรลุการเป็นอมตะเซลล์วัวมักต้องการการดัดแปลงพันธุกรรม - โดยทั่วไปผ่านการแสดงออกเกินของ TERT และ CDK4 - เพื่อรักษาการขยายตัวในระยะยาวเกินกว่า 120 เท่า [5] เมื่อเปรียบเทียบกัน เซลล์หมูเช่นสาย FaTTy สามารถเกิดการเป็นอมตะได้เองโดยไม่ต้องดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งให้ข้อได้เปรียบด้านกฎระเบียบที่ชัดเจน โดยเฉพาะในตลาดที่ระมัดระวังเกี่ยวกับ GMO [9]
ตารางเปรียบเทียบ
| คุณสมบัติ | เซลล์ดาวเทียมโค | เซลล์ต้นกำเนิดจากหมู (สาย FaTTy) |
|---|---|---|
| เวลาในการเพิ่มจำนวนเฉลี่ย | ~39 ชั่วโมง (ปรับปรุงให้ไม่มีเซรั่ม)[12] | 20–24 ชั่วโมง (ช่วงแรกของการเพาะเลี้ยง)[9] |
| เวลาในการเพิ่มจำนวนช่วงปลาย | ~56 ชั่วโมง (ที่ 18 การเพิ่มจำนวน)[12] | ~36 ชั่วโมง (ที่ 190 การเพิ่มจำนวน)[9] |
| ความเสถียรของการเพาะเลี้ยง | ลดลงหลังจาก ~10 การเพาะเลี้ยง[2] | เสถียรสำหรับ >200 การเพิ่มจำนวน[9] |
| วิธีการทำให้เป็นอมตะ | Engineered (TERT/CDK4) [2] | Spontaneous [9] |
| Stemness/Differentiation | >96% Pax7⁺ (up to passage 6) [12] | Near 100% adipogenic efficiency [9] |
ควรสังเกตว่าเซลล์ดาวเทียมในร่างกายเพิ่มจำนวนเป็นสองเท่าในประมาณ 17 ชั่วโมง ซึ่งเน้นถึงความยากลำบากในการจับคู่กับอัตราการเติบโตตามธรรมชาติในหลอดทดลอง [12].
ข้อกำหนดของสื่อและประสิทธิภาพการแยกแยะ
การพึ่งพาสื่อเปรียบเทียบ
ค่าใช้จ่ายของสื่อสามารถครอบงำการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้ โดยมักจะคิดเป็น 55% ถึง 90% ของค่าใช้จ่าย และในบางระบบอาจเกิน 99% [3][12].
สำหรับเซลล์โค ความต้องการทั่วไปคือเซรั่มโคในครรภ์ 20% ซึ่งมีราคาประมาณ £290 ต่อลิตร [12]. ทางเลือกที่ปราศจากเซรั่ม Beefy-9 ใช้สื่อพื้นฐาน B8 รวมกับอัลบูมินมนุษย์ที่สร้างขึ้นใหม่ ราคามาตรฐานสำหรับ Beefy-9 อยู่ที่ประมาณ £217 ต่อลิตร แต่การสั่งซื้อจำนวนมากสามารถลดลงเหลือระหว่าง £46 ถึง £74 ต่อลิตร [12]. อย่างไรก็ตาม ระดับอัลบูมินสูงในสื่อที่ปราศจากเซรั่มสามารถขัดขวางการยึดเกาะของเซลล์ได้ ดังนั้นอัลบูมินที่สร้างขึ้นใหม่มักจะถูกเพิ่มหลังจากการผ่านเซลล์ 24 ชั่วโมง [12].
เซลล์ไลน์ของสุกรใช้วิธีการที่แตกต่างในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากเซรั่ม ตัวอย่างเช่น เซลล์ PK15 ใช้สารสกัดฮีมจากแบคทีเรีย Corynebacterium [3] ฮีมไม่เพียงแต่ลดการพึ่งพาเซรั่ม แต่ยังช่วยเพิ่มรสชาติและสี อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นที่สูงกว่า 10 mM อาจเป็นพิษได้ แม้ว่าเซลล์สุกรจะทนทานได้ถึง 40 mM เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของยีนการล้างพิษ [3] แม้จะมีความทนทานนี้ เซลล์สุกรที่เติบโตในสื่อที่เสริมด้วยฮีมมักจะมีชีวิตอยู่ได้เพียง 4–5 รุ่น ในขณะที่เซลล์โคที่เพาะเลี้ยงใน Beefy-9 สามารถเติบโตได้ถึงเจ็ดรุ่นหรือมากกว่า [3][12].
เซลล์ทั้งสองประเภทพึ่งพา fibroblast growth factor-2 (FGF-2) อย่างมากเซลล์วัว เช่น สามารถรักษาการเจริญเติบโตในระยะสั้นได้แม้ระดับ FGF-2 จะลดลงจาก 40 ng/mL เป็น 5 ng/mL [12] นอกจากนี้ การใช้สื่อที่มีน้ำตาลต่ำ (1 g/L) ช่วยรักษาเครื่องหมายสเต็มในเซลล์วัว [13].
ข้อกำหนดเฉพาะของสื่อเหล่านี้มีความสำคัญเมื่อขยายการผลิตและมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการแยกตัว.
ประสิทธิภาพการแยกตัว
แม้ว่าต้นทุนของสื่อจะเป็นปัจจัยสำคัญ แต่ประสิทธิภาพการแยกตัวก็มีบทบาทสำคัญในการกำหนดความสามารถในการขยายของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง.
เซลล์วัวเผชิญกับความท้าทายด้านประสิทธิภาพการแยกตัวเมื่อขยายตัว ตัวอย่างเช่น ไมโอบลาสต์ของวัวจากวัวเบลเยียมบลูในตอนแรกมีดัชนีการหลอมรวมประมาณ 55% ที่การเพิ่มจำนวนประชากร 14 ครั้ง แต่ลดลงอย่างรวดเร็วเหลือน้อยกว่า 10% ที่การเพิ่มจำนวน 25 ครั้ง [7].ในทำนองเดียวกัน เซลล์โคที่ได้จากตัวอ่อนเริ่มต้นด้วยดัชนีการหลอมรวมที่สูงกว่า (ประมาณ 54.6%) เมื่อเทียบกับเซลล์ที่ได้จากผู้ใหญ่ (ประมาณ 38.0%) แต่ทั้งสองประสบกับการลดลงของความสามารถในการแยกแยะประมาณ 6.81% ต่อการผ่าน [7].
ในทางกลับกัน เซลล์สุกรแสดงประสิทธิภาพที่เสถียรกว่า สายพันธุ์เซลล์ preadipocyte สุกร ISP-4 ที่เป็นอมตะยังคงมีประสิทธิภาพการแยกแยะ adipogenic สูงกว่า 40 ครั้งของการผ่าน โดยเพิ่มการสะสมของไขมันขึ้น 100 เท่าในระหว่างโปรโตคอลการแยกแยะ 8 วัน [8] สิ่งนี้ทำให้เซลล์สุกรน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการผลิตไขมัน ในขณะที่เซลล์โคเหมาะสมกว่าสำหรับการแยกแยะกล้ามเนื้อในช่วงแรก แต่มีปัญหาในการบำรุงรักษาระยะยาว
| คุณสมบัติ | เซลล์ดาวเทียมของวัว | สายเซลล์ของหมู |
|---|---|---|
| ดัชนีการหลอมรวมเริ่มต้น | 38–55% (passage 0) [7] | ไม่ได้ระบุสำหรับกล้ามเนื้อ |
| อายุการแยกตัว | ลดลงอย่างรวดเร็วหลังจาก ~25 การแบ่งตัว [7] | รักษาประสิทธิภาพได้มากกว่า 40 passages (ISP-4 adipogenic) [8] |
| อายุการใช้งานแบบไม่มีเซรั่ม | รักษาการเจริญเติบโตได้มากกว่า 7 passages [12] | มีชีวิตอยู่ได้ 4–5 passages (heme-adapted) [3] |
| อาหารเสริมหลัก | อัลบูมินรีคอมบิแนนท์, FGF-2 [12] | สารสกัดฮีม, อินซูลิน, เดกซาเมทาโซน [3][8] |
| การผลิตไขมัน | ขั้นต่ำ (เน้นกล้ามเนื้อ) | เพิ่มขึ้น 100 เท่า (ISP-4) [8] |
ความเหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์เนื้อโครงสร้าง
การเลือกสายเซลล์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดไม่เพียงแต่การเจริญเติบโตและสภาวะของสื่อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโครงสร้างของผลิตภัณฑ์เนื้อที่เพาะเลี้ยงด้วยเมื่อมุ่งหมายที่จะเลียนแบบเนื้อสัมผัสและลักษณะของสเต็กหรือหมูสับ การปรับสมดุลระหว่างเซลล์ไขมันและกล้ามเนื้อในสัดส่วนที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ
การพัฒนาเซลล์ไขมันและกล้ามเนื้อร่วมกัน
สายเซลล์ของวัวและหมูมีพฤติกรรมที่แตกต่างกันเมื่อพูดถึงการพัฒนาเซลล์ร่วมกัน วัฒนธรรมเซลล์ของวัวมักเผชิญกับความท้าทายเช่นการเจริญเติบโตเกินของ FAP (fibro-adipogenic progenitor) ซึ่งรบกวนการพัฒนากล้ามเนื้อโดยการลดดัชนีการหลอมรวม นอกจากนี้ adipocytes ในวัฒนธรรมเหล่านี้ยังปล่อยสัญญาณ เช่น myostatin และ IL-6 ที่บล็อกการแสดงออกของ myogenin ซึ่งหยุดการสร้างเส้นใยกล้ามเนื้อ[16].
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ นักวิจัยที่ Mosa Meat ได้สร้างสื่อการเจริญเติบโตที่ปราศจากเซรั่มที่ปรับปรุงแล้ว (i-SFGM) สื่อนี้รวมถึง triiodothyronine (T3) และเพิ่ม HGF ในขณะที่ยกเว้น PDGF-BB เพื่อควบคุมการเจริญเติบโตเกินของ FAPพวกเขายังใช้ adipospheres แบบโมดูลาร์ (200–400 µm) เพื่อแยกเซลล์ไขมันและกล้ามเนื้อออกจากกันในช่วงการเจริญเติบโตเริ่มต้น[4][14].
ในทางกลับกัน เซลล์สายพันธุ์สุกรแสดงวิธีการที่ประสานกันมากขึ้นในการร่วมแยกตัวอย่างเช่น สายพันธุ์ ISP-4 preadipocyte ทำงานได้ดีกับเซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อสุกร ผลิตลายหินอ่อนที่คล้ายกับเนื้อสัตว์ทั่วไป กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับระยะการเหนี่ยวนำ adipogenic 48 ชั่วโมง ตามด้วย 96 ชั่วโมงในเซรั่มม้า 2% เพื่อกระตุ้น myogenesis ซึ่งส่งผลให้เกิดเส้นใยกล้ามเนื้อที่เจริญเต็มที่ซึ่งถักทอด้วย adipocytes[8]. อย่างไรก็ตาม เซลล์ดาวเทียมกล้ามเนื้อสุกรมีความสามารถ myogenic ที่อ่อนแอกว่าเมื่อเทียบกับสายพันธุ์มาตรฐานเช่น C2C12 ซึ่งต้องการการจับเวลาที่แม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่า adipocytes จะไม่ครอบงำวัฒนธรรม[8].
ความแตกต่างเหล่านี้ในการแยกแยะเน้นถึงความท้าทายและโอกาสที่ไม่เหมือนใครที่แต่ละประเภทเซลล์นำเสนอสำหรับการขยายการผลิต
ความสามารถในการขยายและความท้าทายในการผลิต
การขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงแบบมีโครงสร้างต้องการประสิทธิภาพของเซลล์ที่สม่ำเสมอ สายเซลล์หมูมีแนวโน้มที่จะขยายได้มากกว่า ตัวอย่างเช่น สาย FaTTy ที่เป็นอมตะโดยธรรมชาติยังคงมีประสิทธิภาพในการสร้างไขมันเกือบ 100% ตลอดการเพิ่มจำนวนประชากร 200 เท่า[9] การขยายสายเซลล์หมูจาก 70 เป็น 140 เท่าอาจผลิตไขมันได้ถึง 106 ตันในทางทฤษฎี[9] นอกจากนี้ สายพันธุ์ ISP-4 ได้แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มความหนาแน่นของเซลล์ 40 เท่าภายในหกวันเมื่อปลูกบนไมโครแคร์ริเออร์ในระบบขวดปั่น[8].
"FaTTy เป็นสายเซลล์ปศุสัตว์ที่ไม่เหมือนใครที่มีลักษณะฟีโนไทป์ที่สร้างไขมันที่แตกต่าง...คุณสมบัติเหล่านี้ ร่วมกับธรรมชาติที่ไม่ใช่ GMO ทำให้ FaTTy เป็นเครื่องมือพื้นฐานที่มีศักยภาพสูง" – Nature Food, 2025[9]
สายเซลล์วัวเผชิญกับอุปสรรคมากขึ้น การปนเปื้อนของ FAP ลดความสามารถในการแยกแยะเป็นเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ[4]. นอกจากนี้ ต้นทุนสูงของปัจจัยการเจริญเติบโตเช่น FGF-2 และ TGF-β ซึ่งมักคิดเป็นมากกว่า 90% ของค่าใช้จ่ายสื่อ ทำให้การขยายสายเซลล์วัวมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น[17]. เซลล์เหล่านี้ยังต้องการการเคลือบเฉพาะ เช่น Laminin-521 เพื่อส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์ดาวเทียมและลดการรบกวนของ FAP[4].
การผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงหนึ่งตันเกี่ยวข้องกับเซลล์ประมาณ 10¹³ เซลล์ และผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างเช่นชิ้นเนื้อทั้งชิ้นต้องการระบบการผลิตขั้นสูง เช่น การไหลเวียนหรือเครื่องปฏิกรณ์แบบ packed-bed เพื่อสนับสนุน โครงสร้าง 3 มิติและวัสดุชีวภาพ ที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาของพวกเขา[15].
ตารางเปรียบเทียบ
| คุณลักษณะ | เซลล์ไลน์โค | เซลล์ไลน์สุกร |
|---|---|---|
| ความท้าทายหลักในการขยายขนาด | การเจริญเติบโตเกินของ FAP ในวัฒนธรรมกล้ามเนื้อ[4] | การปรับตัวให้เข้ากับวัฒนธรรมแบบแขวนลอย/ปราศจากเซรั่ม[9] |
| ความเสถียรของการแยกแยะ | ลดลงหลังจาก ~10 ครั้ง[2] | สายพันธุ์เช่น FaTTy เสถียรสำหรับ >200 ครั้ง[9] |
| การแยกแยะร่วม | เซลล์ไขมันยับยั้งการสร้างกล้ามเนื้อ[16] | ต้นแบบการทำลายลายที่ประสบความสำเร็จ[2][8] |
| ความแข็งแรงของโครงสร้าง | สูง; สามารถรวมกล้ามเนื้อ-ไขมัน-เอ็นได้[14] | ปานกลาง; เน้นการเติบโตของเส้นใยที่สอดคล้องกัน[14] |
| ความเหมาะสมในการตัดทั้งชิ้น | มีศักยภาพสูง, ถูกจำกัดโดยการแทรกแซงของ FAP[4] | มีศักยภาพสูงเนื่องจากการผลิตไขมัน 3D ที่เสถียร[9] |
| ความท้าทายด้านเนื้อสัมผัส | ความเหนียวลดลงหลังการปรุงอาหาร[14] | มีแนวโน้มที่จะนุ่มกว่าหมูเชิงพาณิชย์[14] |
สรุป
การตัดสินใจระหว่างเซลล์ไลน์ของวัวและหมูเกี่ยวข้องกับการปรับสมดุลระหว่างประโยชน์และความท้าทายที่แตกต่างกันในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงเซลล์ดาวเทียมของวัวเป็นเส้นทางตรงในการสร้างเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อลายและได้รับประโยชน์จากสูตรอาหารที่ปราศจากเซรั่มที่มีอยู่เช่น Beefy-9 [2] ในทางกลับกัน เซลล์ไลน์ของหมูได้ถูกใช้ในการพัฒนาต้นแบบเนื้อหมูที่เพาะเลี้ยงแล้วและแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการร่วมแยกตัวกับเซลล์ดาวเทียมเพื่อสร้างโครงสร้างเนื้อหินอ่อน [2].
ความสามารถในการขยายขนาดยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญ ต้นทุนของสื่อและความสามารถในการขยายขนาดของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ คิดเป็น 55%–90% ของค่าใช้จ่ายในการผลิตทั้งหมด และการมีอยู่ของ เซลล์ไลน์ที่ได้รับการปรับปรุง ยังคงมีจำกัด ทำให้ความก้าวหน้าทางการค้าช้าลง [3][2].
"เซลล์ไลน์ที่ใช้ในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงจะเป็นตัวกำหนดตัวแปรปลายน้ำหลายอย่างที่ต้องพิจารณา" – GFI [2]
คำถามที่พบบ่อย
เซลล์ไลน์ใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เป็นชิ้นใหญ่ เช่น สเต็กหรือชิ้นเนื้อ?
เซลล์ไลน์ที่ได้มาจากเซลล์ต้นกำเนิดที่อยู่ในกล้ามเนื้อ เช่น เซลล์ดาวเทียม มักจะเหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่เป็นชิ้นใหญ่ เช่น สเต็กหรือชิ้นเนื้อ เซลล์เหล่านี้มีความสามารถในการพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อที่สมบูรณ์ สร้างเนื้อสัมผัสและรูปทรงที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้
ฉันควรเลือกใช้การทำให้เซลล์เป็นอมตะด้วยวิธีการทางพันธุกรรมหรือการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ?
การเลือกวิธีการทำให้เซลล์เป็นอมตะสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงขึ้นอยู่กับลำดับความสำคัญของคุณ รวมถึงความปลอดภัย ความสามารถในการขยายขนาด และข้อพิจารณาด้านกฎระเบียบ
การทำให้เซลล์เป็นอมตะด้วยวิธีการทางพันธุกรรม เกี่ยวข้องกับการแนะนำยีนเฉพาะ เช่น เทโลเมอเรส เพื่อควบคุมความสามารถของเซลล์ในการแบ่งตัวอย่างไม่สิ้นสุดอย่างแม่นยำในขณะที่วิธีนี้เสนอความสามารถในการคาดการณ์และความสม่ำเสมอ อาจก่อให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการดัดแปลงพันธุกรรมและความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้น เช่น การก่อมะเร็ง ในทางกลับกัน การเป็นอมตะเองตามธรรมชาติเกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อเวลาผ่านไปในวัฒนธรรมเซลล์ระยะยาว วิธีการนี้หลีกเลี่ยงวิศวกรรมพันธุกรรม ซึ่งอาจทำให้การอนุมัติตามกฎระเบียบราบรื่นขึ้นและเพิ่มการยอมรับในหมู่ผู้บริโภคที่ระมัดระวังการดัดแปลงพันธุกรรม ทั้งสองวิธีมีจุดแข็งและความท้าทายของตนเอง โดยเสนอเส้นทางที่แตกต่างกันไปสู่การผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงได้ในปริมาณมาก ทางเลือกสุดท้ายขึ้นอยู่กับการสร้างสมดุลระหว่างการควบคุม อุปสรรคด้านกฎระเบียบ และความไว้วางใจของผู้บริโภค อะไรคือปัจจัยขับเคลื่อนต้นทุนที่ใหญ่ที่สุดในสื่อสำหรับเซลล์โคเทียบกับเซลล์สุกร? ค่าใช้จ่ายที่ใหญ่ที่สุดในการผลิตสื่อสำหรับเซลล์โคและเซลล์สุกรขึ้นอยู่กับต้นทุนและความซับซ้อนของส่วนประกอบ การพัฒนาและปรับแต่งสูตรอาหารเลี้ยงเซลล์เป็นอุปสรรคสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออาหารเลี้ยงเซลล์คิดเป็นอย่างน้อย 50% ของต้นทุนการดำเนินงานที่เปลี่ยนแปลงได้ นอกจากนี้ การปรับเปลี่ยนที่เหมาะสมกับแต่ละสายพันธุ์ยังเพิ่มความซับซ้อนอีกระดับ ปัจจัยเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกำหนดต้นทุนการผลิตโดยรวมของเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
