[發明專利]一種利用高活性肌肉干細胞制備細胞培養肉的方法

有效

• 申請號: 202111312728.4
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114134105B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 牟曉東;牟艷玲;甘元善;戴曉宇;李棟;姚慶強;劉蕾
• 申請（專利權）人: 山東第一醫科大學（山東省醫學科學院）
• 主分類號: C12N5/077
• 分類號: C12N5/077;C12N13/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明屬于干細胞應用領域，尤其是涉及一種利用高活性肌肉干細胞制備動物細胞培養肉的方法。采用在水凝膠細胞支架中預先結合Jagged1的多肽片段，有效激活干細胞的Notch信號通道，從而保持干細胞的特性（干性和生長分化潛力）。添加的Follistatin可以抑制myostatin的活性，從而讓肌肉細胞的體積、生長和分化都更有潛力，而分化成的肌肉纖維更粗壯。而這些更成熟粗壯的肌肉纖維將增強細胞培養肉的質感和口感，并且產生更多的成熟肌細胞特有的營養因子。其同時采用將生長了肌肉細胞的水凝膠薄層多層疊加來形成立體肌肉組織而繼續進行低血清條件下的細胞成肌纖維的分化，從而更合理安排了肌肉干細胞生長和分化的時間和空間優勢。

技術領域

本發明屬于干細胞應用領域，尤其是涉及一種利用高活性肌肉干細胞制備細胞培養肉的方法。

背景技術

人造肉，即細胞培養肉（cell-based?meat/CBM），近幾年來得到全球輿論和市場的廣泛關注。由于人口增長，個人和社會經濟需求的增長，全球肉類生產和消費在繼續激增。2012年，聯合國糧食及農業組織（FAO）預測，到2050年，全球肉類需求將達到4.55億噸（比2005年增長76％）。由于當前的大型畜牧業的生產方法與公共衛生問題的復雜性，以及肉類生產相關的溫室效應、環境退化和動物福利等問題，全球的不斷增長的肉類需求引起了越來越多的擔憂和負面后果。畜牧業的大規模發展與食源性疾病、抗生素抗性和傳染性疾病的規模化流行相互關聯，密切影響了人類的身體健康。畜牧業也加劇了環境問題，包括溫室氣體排放，以及土地和水資源利用。還有動物福利和倫理問題，每年有數十億動物被人類食品系統的運轉所直接或間接消滅。

而這些肉類生產所伴隨著的各種負面問題，和干細胞技術這些年的迅速發展，催生了人們對人造肉這一類新型產品的熱烈討論和研究。基于植物的肉類（PBM）和基于細胞的肉類（CBM）方法可從非動物來源生產食物。傳統的PBM（例如豆腐）已經存在了幾個世紀，但具有增強感官特性更像肉類的新型PBM替代品最近已商業化。近幾年人們開始了CBM細胞農業的新領域的發展,?即從細胞而不是整個生物或動物生產人造肉商品的策略。CBM技術基于最初用于醫學應用的干細胞生物學（例如，誘導性多能干細胞）和組織工程（例如，體外骨骼肌移植）的進步。與傳統肉類生產相比，CBM的生產一旦優化，預計將需要更少的能量和資源并減少浪費。CBM可以取代一些集約化畜牧業來改善農場動物的福利。動物供體只是用于提供細胞的初始來源，隨后可在體外擴增細胞。供體動物通常是較年輕的動物，具有更多的健康干細胞，將由獸醫麻醉，收取小量的組織。細胞就可以被設法無限增殖，消除了對動物捐贈者的需求。CBM的生產一般涉及四個主要組成部分：（1）肌肉干細胞的分離和培養；（2）高效培養基的配方；（3）細胞培養支架的選擇；（4）細胞培養裝置的設計。新技術的發展已經催生了一些致力于將CBM產品推向市場的全球公司。CBM現在已經從科幻小說中的想象變成了現實有形的實物。但是如何實現高效的培養和分化缺乏相應的技術，尤其是起始時高活性肌肉干細胞的篩選，以及細胞在體外快速大量擴增和成肌分化這兩個過程的時間和空間上的協調問題。

發明內容

針對現階段細胞培養肉存在的問題，采用在水凝膠細胞支架中預先結合Jagged1的多肽片段，有效激活干細胞的Notch信號通道，從而保持干細胞的特性（干性和生長分化潛力）。添加的Follistatin可以抑制myostatin的活性，從而讓肌肉細胞的體積、生長和分化都更有潛力，而分化成的肌肉纖維更粗壯。而這些更成熟粗壯的肌肉纖維將增強細胞培養肉的質感和口感，并且產生更多的成熟肌細胞特有的營養因子。其同時采用將生長了肌肉細胞的水凝膠薄層多層疊加來形成立體肌肉組織而繼續進行低血清條件下的細胞成肌纖維的分化，從而更合理安排了肌肉干細胞生長和分化的時間和空間優勢。

而且，細胞分化階段電刺激的使用可以增強肌肉纖維的分化效率和成熟度。

本發明的方案如下：

一種利用高活性肌肉干細胞制備細胞培養肉的方法，包括以下步驟：

（1）篩選高活性肌肉干細胞；