组织工程皮革有望在 2017 年实现量产

一家名为 Modern Meadow 的公司的首席执行官透露了该公司利用 3D 生物打印技术生产皮革并最终生产肉类的计划细节,首先从供体动物的穿刺活检开始

自 8 月份披露该公司获得了 PayPal 联合创始人彼得·蒂尔基金会的资助,用于 3D 生物打印肉类和皮革以来,Modern Meadow 一直非常低调。

但在接受 Txchnologist 的独家采访时,公司联合创始人兼首席执行官安德拉斯·福加奇打破了沉默,透露了 Modern Meadow 的一些目标细节。他们的第一个项目是什么?体外皮革生产。

福加奇说:“我们首先关注的不是肉类,而是皮革。主要原因是,从技术上讲,皮肤的结构比肉类简单,更容易生产。”


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该公司还需要让潜在客户适应组织工程产品的概念。事实证明,至少在最初,许多消费者可能不想吃现代科技的奇迹。“从轶事来看,我们发现大约有 40% 的人愿意尝试培养肉,”他说。“使用不涉及杀死动物的皮革的争议要小得多。”

他们将在实验室里研究培育肉类的同时完善皮革生产工艺,但福加奇预计监管审批流程可能会让 Modern Meadow 汉堡再过 10 年才能摆上餐桌。另一方面,一个全规模的皮革生产设施可能会在五年内建成并投入运营。

与此同时,该公司团队(此前曾创立医疗生物打印机制造商 Organovo)将在未来两年内致力于完善其工艺和材料,并生产少量产品。

他说:“我们对如何进行有很好的了解,但我们仍处于开发阶段。”

全规模组织生产是一个工程问题,而不是科学上的飞跃
目前,Modern Meadow 将使用五个步骤来培养用于皮革和食品的组织。

第一步 - 通过对供体动物进行穿刺活检来获取细胞,这些动物可以是原本用于食物和皮革的牲畜,也可以是通常因其皮毛而被杀死的珍奇动物。分离提取的细胞,并可能对皮革进行有益的基因改造。福加奇说,用于肉类的细胞不会被改造。

第二步 - 在生物反应器或其他生长装置中将数百万个提取的细胞增殖成数十亿个。离心产品以从细胞中去除生长培养基,然后将细胞聚集在一起以创建细胞聚集球。

第三步 - 将细胞聚集体分层放置,并在称为生物组装的过程中使其融合在一起。Modern Meadow 正在考虑多种技术来实现这一点,包括 3D 生物打印

第四步 - 将新融合的细胞放入生物反应器中,并让它们有时间成熟。福加奇说:“我们创造了胚胎前体,并在生物反应器中施加物理信号,让大自然接管。” “这刺激了将成为皮革的细胞产生胶原蛋白,以及将成为肉类的细胞产生肌肉生长。”

第五步 - 几周后,不再向细胞提供食物。皮肤组织变成皮革。肌肉和脂肪组织被收获用于食物。由于皮革上没有毛发或坚韧的外层皮肤,它们会经历一个缩短的鞣制过程,从而减少了所需的有毒化学物质的用量。

 福加奇说:“我们所做的一切都不需要科学上的飞跃。” “我们使用的科学技术都是我们有信心的。这不是科学风险,而是工程挑战。”

满足世界对肉类永不满足的需求的替代方案?
为肉类和其他动物产品培养肉类的想法不仅仅是技术极客们一时兴起——任何能将食品技术推向市场的人都将朝着缓解人类迫在眉睫的重大危机的主要因素迈出一大步。福加奇和其他正在追求工程肉类的人们希望它将在未来几十年内成为世界食品供应中可行的替代蛋白质。

这里有一个数字可以思考一下:1220 亿磅。根据美国农业部的数据,这是 2011 年全球消耗的牛肉和小牛肉量,而这只是地球上 15 亿头牛的一小部分。同时,世界在同一年消耗了另外 2230 亿磅猪肉。《经济学人》表示,到 2050 年,全球对肉类的总体需求将翻一番。

所有这些动物都给环境带来了巨大的负担,消耗了大量的资源和能源,使人和其它动物面临传染病的风险,并引起了许多关于牲畜福利的担忧。

牛津大学和阿姆斯特丹大学的研究人员在研究肉类生产对环境的影响时发现,与传统的养殖方法相比,培养肉类的能源消耗减少了 7-45%;温室气体排放减少了 78-96%;土地使用减少了 99%;用水量减少了 82-96%,具体取决于他们比较的肉类类型。“尽管存在高度不确定性,但结论是,培养肉类生产的总体环境影响远低于传统生产的肉类,”作者在他们 2011 年 7 月的《环境科学与技术》期刊论文中说

福加奇说:“我们之所以进入这个领域有几个原因——因为它有可能实现,它很新颖,它很令人兴奋,而且它很重要。我们热爱技术创新及其实现社会效益的能力。”

帮助世界是一个崇高的目标,但他们的工作也有巨大的经济激励。商业信息提供商 MarketLine 的分析师报告称,2010 年国际肉类、鱼类和家禽市场创造了 5276 亿美元的收入,这代表着 2006-2010 年的复合年增长率为 3.8%。

福加奇说,Modern Meadow 的肉类和皮革将争夺总额为 2.5 万亿美元的市场份额。

他说:“如果我们能拿出一个在某些方面技术上更优秀,同时在环境上更环保、对动物更友好的优质产品,那么这可能意味着在全球市场上占有相当大的份额,”他指出,任何进入市场的培养肉类在一段时间内都不太可能占据重要的份额。“这在未来十年内不会让畜牧业的任何人感到恐慌。”

Modern Meadow 并不是唯一一个寻求解决与畜牧业相关的所有问题的团体。

在过去的几年里,荷兰马斯特里赫特大学生理学系主任马克·波斯特博士一直在他的实验室里研究培育肉类。他正在使用一种不同的方法——培育牛的成年干细胞,将它们转化为肌肉细胞,然后在含有胎牛血清的培养基中培养。波斯特和他的团队也在使用类似的方法培养脂肪。他们将把两者混合在一起,制作一个预计在 10 月份供应的汉堡肉饼。该汉堡的预计成本将超过 35 万美元。

福加奇说:“马克正在逐个培养肌肉纤维,将它们全部放在一起并研磨。我们希望以更高效、高通量的方式做事。我们需要以合理的成本完善这项技术,并将价格降低几个数量级,以使这种产品被广泛消费。”

本文经 Txchnologist 许可转载。该文章于 2012 年 9 月 18 日首次发表

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