2024年，德国雷根斯堡大学的研究人员Annemarie Klatt等人在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上发表了题为“Dynamically cultured, differentiated bovine adipose-derived stem cell spheroids as building blocks for biofabricating cultured fat”的论文。
研究简介
本研究的主要目标是开发一种用于生物制造培养脂肪的稳定且可打印的构建模块。研究人员通过静态和动态悬浮培养建立了原代牛脂肪来源干细胞球体，并成功地使用单步协议进行了分化。这些分化后的球体在可食用的凝胶糖中进行3D生物打印时保持稳定性和活性。此外，分化球体的脂肪酸组成与对照球体有显著差异。细胞在无抗生素的条件下培养，以最大限度地减少有害物质的使用。
研究结果表明，通过优化的单步分化协议，研究人员能够有效地诱导bASCs分化。在确定生长动力学时，发现指数生长期的倍增时间为25.73小时。分化过程中，研究人员发现罗格列酮比吲哚美辛更能有效地诱导分化。在分化培养基中，去除了IBMX后，并没有观察到脂质积累的明显变化。最终的分化培养基（DMEMDiff）基于增殖培养基，仅添加了三种补充剂：2.5µM罗格列酮、3µg/mL牛胰岛素和1µM地塞米松。
在静态球体培养中，球体在形成后14天内保持稳定。在动态悬浮培养中，球体在轨道摇床上形成，并在70rpm的摇晃速度下形成。在80rpm的摇晃速度下，球体的形态为椭圆形至圆形，边缘锐利，但不如静态培养中的均匀。动态培养的球体在分化后，其PPARγ表达均匀分布，且在分化球体中检测到脂质积累。
研究人员还探讨了bASC球体在3D生物打印中的适用性。他们发现，使用基于凝胶糖的生物墨水打印的球体具有良好的打印稳定性和保真度。生物打印后的球体在1小时和三天后的细胞活性均较高，且脂质积累在整个球体中均匀分布。
在脂肪酸组成分析方面，研究人员发现，与原生牛脂肪组织相比，分化球体的饱和脂肪酸（SFA）含量显著降低，而单不饱和脂肪酸（MUFA）含量显著增加。特别是，分化球体中的油酸（C18:1cis）含量显著高于原生脂肪和对照球体。多不饱和脂肪酸（PUFA）在所有样品中含量最低，但在分化球体中发现了较高的花生四烯酸（C20:4）和/或二氢γ-亚麻酸（C20:3）含量。
讨论部分指出，为了实现体外生长的近自然牛脂肪组织的目标，研究人员开发了一种多功能的构建模块，适用于多种不同的应用。他们使用成年Limousin牛的新鲜分离的原代细胞，这些细胞具有自然特性，但也存在供体变异性的限制。未来，识别适合的细胞来源，特别是多能干细胞，对于未来的大规模生产和潜在的市场进入至关重要。
研究人员还讨论了使用bASC球体作为培养脂肪生产的多功能构建模块的潜力。球体提供了一个更接近体内环境的三维结构和高细胞密度，使其特别适合用于CM产品的增材制造。此外，它们可以在静态和动态培养系统中培养和分化，无需使用抗生素，并且在未来的应用中有可能调整脂肪酸组成。
在方法部分，研究人员详细描述了实验中使用的组织来源、细胞分离、培养条件、生长动力学、最终脂肪生成分化、静态和动态球体培养、固定和冷冻切片、免疫荧光、活/死染色、BODIPY染色、肌动蛋白染色、生物打印和模型培养、球体大小评估、球体分化定量以及脂肪酸组成的测定。
总的来说，这项研究为培养肉领域提供了一种新的、有前景的生产脂肪的方法，这种方法不仅能够模拟天然肉的口感和质地，而且还有可能通过调整脂肪酸组成来改善产品的营养价值。这些发现为未来培养肉产品的开发提供了重要的科学依据，并为实现可持续和健康食品生产的长期目标迈出了重要的一步。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53486-w
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