高度な生体模倣と飛躍的なスケールアップを両立する“本物”の培養肉生産技術の開発

开发“真正的”培养肉生产技术，将先进的仿生学和大规模规模化相结合

• 批准号: 22K18931
• 负责人: 高橋 宏信
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tokyo Women's Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18931/
• 关键词: 培養肉; ウシ筋細胞; 配向制御; 3次元組織; 骨格筋; 組織工学; SDGs

本年度は、まずウシ筋細胞を内包するゲル成分の最適化を行った。これまで行ってきたヒト筋組織を作製する手法を参考にフィブリンゲルを採用し、ゲルに内包させる形で細胞を培養した。細胞の増殖や成長においてゲルの濃度条件が直接的に影響するため、ウシ筋細胞の組織化において最適な条件を検討した。その結果、ゲルに細胞を内包した後さらにゲル内で細胞が適度に増殖できるよう、これまで既往研究において用いてきたゲル濃度よりも低濃度の条件で培養することが有効であることがわかった。結果的に高密度に筋細胞を内包した状態で組織を形成させることができた。次に、ゲル内で増殖させた筋細胞を筋線維に分化させるため低血清培地での培養により分化誘導を行った。生体を模倣した配向構造をゲル内で形成させる戦略として、分化誘導時にゲルを一軸方向に伸展させる手法を試みた。様々な伸展率でゲルを伸展させ、その結果形成される筋線維の状態を顕微鏡観察したところ、最適な伸展率を見出すことができた。最終的に、ゲルを10％程度伸展させることでゲル内の細胞に異方性を認識させ、伸展方向に配向した状態の筋線維を形成させることに成功した。一方、筋線維の肥大化など、さらに高い成熟度を目指す必要があることも確認された。また、筋線維の成長に伴ってゲルが徐々に分解される様子が観察されており、次年度以降に検討する筋線維の高密度化に向けて有効に利用できる現象ではないかと期待している。

今年，我们首先优化了包围牛肌肉细胞的凝胶成分。他们利用纤维蛋白凝胶作为以前生产人体肌肉组织的方法的参考，培养了封装在凝胶中的细胞。由于凝胶浓度条件直接影响细胞增殖和生长，我们研究了组织牛肌肉细胞的最佳条件。结果发现，将细胞封装在凝胶中后，以比之前研究中使用的凝胶浓度低的浓度进行培养，可以有效地使细胞在凝胶内适当增殖。结果，我们能够形成含有高密度肌肉细胞的组织。接下来，为了将凝胶中生长的肌细胞分化为肌纤维，通过在低血清培养基中培养来诱导分化。作为在凝胶中形成模仿活体的定向结构的策略，我们尝试了一种在分化诱导过程中沿单轴方向拉伸凝胶的方法。通过以不同的拉伸速率拉伸凝胶并在显微镜下观察所得肌纤维的状态，他们能够找到最佳的拉伸速率。最终，通过将凝胶拉伸约10%，他们能够使凝胶内的细胞识别出各向异性，并成功形成沿拉伸方向定向的肌纤维。另一方面，也确认了需要以肌肉纤维的粗大化等更高的成熟度为目标。此外，还观察到凝胶随着肌肉纤维的生长而逐渐分解，我们希望能够有效地利用这种现象来增加肌肉纤维的密度，这将从明年开始进行研究。

项目成果

培養肉生産への応用を 目的とした ウシ筋細胞の初代培養と 冷凍保存における品質の維持

牛肌肉细胞的原代培养，用于培养肉生产和冷冻储存过程中的质量维持

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋宏信;吉田杏美;筧路加;山中久美子;清水達也
• 通讯作者: 清水達也

Repeated and long-term cryopreservation of primary bovine myogenic cells to maintain quality in biomimetic cultured meat

反复长期冷冻保存原代牛生肌细胞以保持仿生培养肉的质量

• DOI: 10.3389/fsufs.2023.1023057
• 发表时间: 2023-02-24
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: Roka Kakehi;Azumi Yoshida;Hironobu Takahashi;Tatsuya Shimizu
• 通讯作者: Tatsuya Shimizu