《食品科学》研究成果发表：利用3D微载体系统规模化生产鸡成肌细胞

细胞培育肉是利用动物细胞体外培养的方式控制其快速增殖、定向分化并收集加工而成的一种新型肉类食品，该技术被认为是未来缓解环境污染、可持续发展、解决全球公共健康和动物福利等问题的潜在方案。细胞培育肉的生产需要借助细胞大规模体外培养实现，然而细胞贴壁培养所需相对较大的表面空间，从而限制了细胞培育肉工业化生产的规模。因此，为提升细胞大规模培养效率，研究人员将重点转向了可用于细胞3D培养的微载体开发以及生物反应器相关培养工艺的开发领域，通过不断提升微载体的比表面积利用率和生物相容性，提高细胞的综合培养效率，并不断降低细胞培养所需空间体积。

如今微载体得到了广泛研究，微载体的实用性主要反映在它们的机械性能、生物相容性、沉降系数、能否降解以及物理和化学刺激。在大规模细胞培养中，优化基于微载体的细胞培养条件对于其大规模应用非常重要。一种常用方法是利用微载体、生物反应器、细胞和培养基来构建细胞微生态系统，旋转烧瓶反应容器被广泛用于细胞培养，因为它可以提供均匀的培养环境，在培养过程中，细胞也受到各项外界因素的影响，例如培养条件、转瓶的转速和微载体的类型。目前为止，有关成肌细胞大规模培养用于细胞培育肉生产的研究鲜有报道。

本研究对C载体和3D TableTrix^® 微载体进行对比，筛选出更为适合大规模培养成肌细胞的微载体。以3D TableTrix^® 微载体为研究对象，优化了细胞三维培养的重要参数。通过珠对珠转移进行细胞更大规模的培养，并将带有细胞的微载体进行冻存和复苏，对比观察带有细胞的微载体和解冻细胞之间的增殖状况和形态差异，为大规模细胞培养提供理论基础和探索性实践，为细胞培育肉的工业化生产提供了前提条件。

本研究发现使用3D TableTrix^® 微载体在转瓶中对成肌细胞进行悬浮培养，在优化细胞培养的条件后，细胞培养效率得到显著提高。带有细胞的3D TableTrix^® 微载体还可进行冻存并复苏继续使用，其在工业化大规模生产细胞培育肉领域具有良好的应用前景。

本研究的设计示意图如图1所示，细胞和3D TableTrix^® 微载体混合加入到生物反应器中进行培养，通过优化细胞培养的工艺，提高细胞培养的效率和活力，最终使其应用于细胞培育肉工业化生产中。

本研究中3D TableTrix^® 微载体是一种可分散、可溶解的多孔微载体，使用操作简单，可通过珠对珠的转移消除细胞传代过程中的酶解离过程，极大简化了成肌细胞扩增的流程。

此外，细胞可以在3D TableTrix^® 微载体上冷冻保存，解冻后仍具有高活力且保留了3D宏观结构，可作为种子细胞在后续批次的培养中进行珠对珠转移，也可用作植入性载体进行细胞培养。同时通过优化使用3D TableTrix^® 微载体进行细胞培养的各项条件，提高了细胞培养效率，并可在大容量转瓶中进行连续培养。

第一作者

刘屹森

研究方向为细胞培育肉的大规模培养。

通讯作者

李石磊

中国肉类食品综合研究中心高级工程师，主要研究方向为细胞培育肉研发与食品安全研究，主持或参与多项国家重点研发计划、中国工程院战略咨询项目、北京市科技计划项目、北京市博士后基金等项目/课题。

通讯作者

梁空俊

天津科技大学研究员，主要研究方向为生物基纳米自组装材料，主持或参与多项国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目/课题。