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日前，由浙江大學生物系統工程與食品科學學院副院長、浙江大學長三角智慧綠洲創新中心未來食品實驗室主任劉東紅教授、生命科學學院陳軍教授牽頭的細胞培養魚肉團隊聯合大連工業大學朱蓓薇院士團隊對外宣布，通過干細胞分離、工廠化培養與組織化構建技術，成功合成國內首例厘米級細胞培養大黃魚組織仿真魚排。
科研人員以大黃魚為研究對象，分離出具有高傳代能力的肌肉、脂肪干細胞，并通過調控兩種信號通路誘導肌肉干細胞分化。同時，基于可食用凝膠改造仿生建構魚肌支架，三維培養肌纖維束，成功實現組織狀細胞培養魚肉的制造。
17天長成，味腥、色白、質彈，在浙江大學的實驗室中，這款細胞培養的大黃魚肉與同類自然魚肉別無二致。劉東紅表示，海洋魚類所含優質蛋白和不飽和脂肪酸，對于身體健康有積極作用，未來，這項技術或將為解決人類餐桌肉品和動物蛋白供應提供更為廣闊的支撐，并且對于海洋魚類資源的保護有著重要的意義。
這項成果日前公開發表，并在中國輕工業聯合會組織的鑒定會上，生物合成細胞培養魚肉的關鍵技術被評審組認定達到國際同領域先進水平。
“復刻”需要合適的“種子”與“土壤”
用細胞培養魚肉，本質上是通過動物干細胞在體外進行細胞增殖和分化的過程。這其中，細胞通過增殖不斷增加數量，再通過分化產生形態結構功能各異的細胞類群。
要“復刻”一塊魚肉，首先要先找到種子細胞。
浙大團隊在研究中發現，肌肉細胞和脂肪細胞占普通大黃魚肉固形物成分的八成以上。由此團隊從大黃魚軸上肌和腹側體腔脂肪中篩選分理出肌肉干細胞和脂肪干細胞，作為細胞培養魚肉的“種子”。
有了“種子”當然還少不了“土壤”，培養基便承擔了這個角色，為細胞的增殖和分化提供養分。研究發現，脂肪干細胞能夠在培養基中較好增殖分化，然而作為肉質的主要成分肌肉細胞到了體外培養卻困難重重。
陳軍和生命科學學院黃曉副教授對肌肉細胞分化過程進行了系統研究，找到兩條影響肌肉生成的信號通路。為此研究團隊通過對培養基的成分調整，提高了成肌細胞的分化效率。
此外，培養基是細胞培養肉生產流程中最重要的成本控制環節，浙大生物系統工程與食品科學學院陳啟和教授篩選得到低血清的基礎培養基，大大降低成本，為將來大規?；a提供了基礎。
在3D打印的仿生結構中“長”出魚肉隨著肌肉細胞的生長、分化，越來越多的魚肉產生，但此時的魚肉還只是“肉泥”。“此時的魚肉還是無固定外形的松散細胞團，不是大家說認知中的肉的組織結構。”陳軍說。
怎么把魚肉搭建起來?浙大生物系統工程與食品科學學院徐恩波副研究員通過構建生魚塊數字化結構模型，打印支架模擬天然魚肌肉組織。
魚肉在3D支架中的生長，好比是公園月季花沿著搭建好拱門生長形成花束，肌肉細胞則沿著3D打印的仿生結構有規則的生長，形成三維培養肌纖維束，產生類似自然魚肉該有的結構和紋路。
當然這個3D打印材料的制作也非易事，研究團隊通過調整配方，降低打印溫度，并找到能將成肌細胞牢牢抓住的可食用膠體材料，才實現了仿生生長。后續浙大團隊通過注入脂肪細胞，便可組裝成一塊組織狀的細胞培養魚肉。
那么，問題也隨之而來，這到底是不是一塊魚肉呢?
科研人員進一步分析了培養魚排的外形，并對其中細胞數、肌肉細胞和脂肪細胞的比例、硬度、粘性、彈性等特征與真實大黃魚的肌肉組織進行對比研究。“從這些指標看，兩者十分相似。”劉東紅說，這也將為未來開展不同魚類乃至其他經濟動物的細胞培養獲取優質蛋白提供新的思路，在解決可持續肉類供應方面發揮更大潛力。
學科交叉會聚，走上餐桌還有多遠？
細胞培養肉被認為是最有潛力解決未來人類餐桌肉品和蛋白供應、減少人工養殖肉類動物對水資源、土地資源高度依賴的技術之一。
面對這樣一項新技術，陳軍認為學科的大會聚是重要基礎。“我們的研究中除了生物系統工程與食品科學學院、生命科學學院參與，還吸引了來自機械工程學院尹俊研究員和高分子科學與工程學系朱旸研究員團隊的師生參與前沿探索和交叉研究。”
“細胞培養魚肉走向餐桌還要進行大量的安全性評估，相信不斷的深化技術一定能在可見的未來批量化大生產。”對于研究未來的應用，劉東紅說，“我們還要從這塊魚肉看到隱藏背后的技術突破與創新，這些也將對未來食品行業發展開辟新的道路。”
這項研究得到繁星科學基金的資助，在浙大紫金科創小鎮得到技術轉化與市場化指導，在浙江大學長三角智慧綠洲創新中心得到全方位的支持。
