“目前，我国细胞培养肉的研究，还面临三大挑战，包括高纯度干细胞的提取及干性维持、无血清培养基研发和干细胞的大规模高密度培养。”11月18日，在首届中国细胞培养肉高峰论坛中，南京农业大学教授周光宏与参会学者分享细胞培养肉的研究进展。
自2009年起，他和团队历时10年获取了高纯度的畜禽干细胞并维持其干性，一年前，他带领团队研发出中国第一块细胞培养肉。
用畜禽干细胞体外培养生产
“我们不应为了吃鸡胸肉或鸡翅而养一整只鸡，而应该在合适的培养基中分别培养这些组织。”1931年，英国前首相丘吉尔的这番畅想，被视为世界范围内首次提出培养肉的概念。
细胞培养肉真正变得看得见摸得着，还是在2013年。当年，荷兰教授马克·普斯特(Mark Post)在荷兰首次研发出可以食用的培养肉，并在英国伦敦举办了全球首次培养牛肉汉堡试吃大会。
中国的第一块细胞培养肉，诞生于2019年11月18日。周光宏说，研究团队使用第六代猪肌肉干细胞，经过20天的培养，得到重达5克的培养肉。
细胞培养肉是指用畜禽干细胞经过体外培养生产出来的肉类，它不需要经过动物养殖，直接用细胞培养而来，不同于市面上用植物蛋白加工的“人造肉”。
“为什么几个细胞能长成5克的培养肉，这就是干细胞的功劳。而提取到高纯度的肌肉干细胞并维持其干性(生长能力)很难。”从2009年起，周光宏的团队尝试各种方法，先从小鼠中分离出肌卫星细胞和间充质细胞，发现这两种细胞都有成为培养肉种子细胞的潜力。顺着这条路，2015年，周光宏团队成员丁世杰和中国科学院合作，分离出高纯度猪肌肉干细胞，两年后，牛干细胞也被分离。
2017年—2019年，研究团队又研发用于培养肉的猪、牛肌肉干细胞干性维持方法，研制出含食品级抗氧化剂的培养基。“机体内有各种因子调控干细胞的增殖，我们找到了关键的信号传导通路和抑制剂，模拟了细胞体内的生长环境。一年前，在实验室20天可以生产5克人造肉，现已经能培养出50克。”丁世杰说。
“无血清”细胞培养基等难题尚需攻克
“与传统肉类生产方式相比，培养肉可以减少30%—50%的能源消耗，降低70%—90%的温室气体排放量，降低90%以上土地使用，减少80%—90%的用水量等。”在丁世杰看来，理想中的细胞培养肉既能缩短肉类生产时间，又能节省土地、减少污染，而且物美价廉。
不过，细胞培养肉走上餐桌，还有多条鸿沟需要跨越。
首当其冲的便是要开发“无血清”细胞培养基。“培养肉生产中，70%的成本来自培养基中的血清，只有大幅度降低培养基的成本，人造肉才能真正走向产业化。”丁世杰说，血清取材于动物，能提供多种营养，在细胞培养中起到关键作用。但其成本较高，例如，牛血清售价每500毫升就要几千元，所以需研发无血清培养基。
近一年来，周光宏团队已经在研制各种成分明确的血清替代产品，尝试逐渐替代血清培养基。
“此外，干细胞的大规模高密度培养也面临挑战，这要解决增殖产生的细胞如何形成肌肉等难题，涉及专用生物反应器的研发、特定模具的研制和三维培养技术开发。另外，产品安全评价与管理规范等问题也不容忽视。”周光宏说，细胞培养肉产业化还有诸多技术需要突破，但是未来可期。
他认为：“让细胞培养肉成本从每克300元降到3元甚至是3角，才有可能走上餐桌，这一过程大约需要5—10年。”
金凤
