Sebuah terobosan bisa mengurangi hasil budidaya

Sebuah terobosan dalam peternakan sel yang memungkinkan sel-sel ternak memproduksi faktor pertumbuhannya sendiri menjanjikan pengurangan biaya produksi daging budidaya secara signifikan. Kemajuan ini dapat menghasilkan alternatif daging supermarket yang terjangkau dan berkelanjutan, dengan penelitian berkelanjutan yang bertujuan untuk mengoptimalkan penggunaan komersial dan persetujuan peraturan.

Sel otot sapi telah direkayasa untuk menghasilkan sinyal pertumbuhannya sendiri, sehingga menghilangkan kebutuhan akan komponen mahal dalam proses pembuatannya.

Pertanian seluler—membuat daging dari sel yang ditanam di bioreaktor dan bukan diambil dari hewan ternak—melihat adanya lompatan dalam teknologi yang menjadikannya pilihan yang lebih layak bagi industri makanan. Salah satu lompatan tersebut kini telah dilakukan di Pusat Pertanian Seluler Universitas Tufts (TUCCA), yang dipimpin oleh David Kaplan, Profesor Teknik Keluarga Stern, di mana para peneliti telah menciptakan sel otot daging sapi (sapi) yang menghasilkan faktor pertumbuhannya sendiri. yang secara signifikan dapat mengurangi biaya produksi.

Faktor pertumbuhan, baik digunakan dalam percobaan laboratorium atau untuk daging yang dibudidayakan, berikatan dengan reseptor di permukaan sel dan memberi sinyal pada sel untuk tumbuh dan berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel dewasa. Dalam penelitian ini dipublikasikan di jurnal Sel melaporkan keberlanjutanpara peneliti merekayasa sel induk untuk menghasilkan faktor pertumbuhan fibroblas (FGF) mereka sendiri, yang memicu pertumbuhan sel otot rangka—jenis yang bisa Anda temukan di steak atau hamburger.

“FGF sebenarnya bukan nutrisi,” kata Andrew Stout, peneliti utama proyek tersebut pada saat itu dan sekarang direktur sains di Lab Komersialisasi Pertanian Seluler Tufts. “Ini lebih seperti instruksi pada sel untuk berperilaku dengan cara tertentu. Apa yang kami lakukan adalah merekayasa sel induk otot sapi untuk menghasilkan faktor pertumbuhan ini dan mengaktifkan jalur sinyal itu sendiri.”

Pengurangan biaya dan kemajuan penelitian

Hingga saat ini, faktor pertumbuhan harus ditambahkan pada cairan atau media di sekitarnya. Faktor pertumbuhan, yang dibuat dari protein rekombinan dan dijual oleh pemasok industri, berkontribusi terhadap sebagian besar biaya produksi daging budidaya (hingga 90%). Karena faktor pertumbuhan tidak bertahan lama dalam media budidaya, faktor pertumbuhan juga harus diisi ulang setiap beberapa hari. Hal ini membatasi kemampuan untuk menyediakan produk yang terjangkau kepada konsumen. Menghapus komponen ini dari media pertumbuhan akan menghasilkan penghematan biaya yang sangat besar.

Sel otot daging sapi yang ditanam untuk diambil dagingnya membuat faktor pertumbuhannya sendiri dan menghilangkan bahan mahal dari media pertumbuhan cair. Kredit: Alonso Nichols, Universitas Tufts

Stout memimpin beberapa proyek penelitian di Lab Komersialisasi Pertanian Seluler Universitas Tufts – sebuah ruang inkubator teknologi yang didirikan untuk mengambil inovasi di universitas dan mengembangkannya hingga dapat digunakan pada skala industri dalam lingkungan komersial.

“Meskipun kami telah mengurangi biaya media secara signifikan, masih ada beberapa optimalisasi yang perlu dilakukan agar media ini siap digunakan di industri,” kata Stout. “Kami melihat pertumbuhan yang lebih lambat dengan sel-sel yang direkayasa, tapi saya pikir kami bisa mengatasinya.” Strateginya mungkin termasuk mengubah tingkat dan waktu ekspresi FGF dalam sel atau mengubah jalur pertumbuhan sel lainnya. “Dalam strategi ini, kami tidak menambahkan gen asing ke dalam sel, kami hanya mengedit dan mengekspresikan gen yang sudah ada” untuk melihat apakah gen tersebut dapat meningkatkan pertumbuhan sel otot untuk produksi daging. Pendekatan ini juga dapat mempermudah persetujuan peraturan terhadap produk pangan akhir, karena peraturan lebih ketat untuk penambahan gen asing dibandingkan modifikasi gen asli.

Arah dan implikasinya di masa depan

Akankah strategi ini berhasil untuk jenis daging lain, seperti ayam, babi, atau ikan? Stout berpikir begitu. “Semua sel otot dan banyak jenis sel lainnya biasanya bergantung pada FGF untuk pertumbuhannya,” kata Stout. Dia membayangkan pendekatan ini akan diterapkan pada daging lain, meskipun mungkin ada variabilitas untuk faktor pertumbuhan terbaik yang muncul pada spesies berbeda.

“Pekerjaan terus dilakukan di TUCCA dan di tempat lain untuk meningkatkan teknologi daging budidaya,” kata Kaplan, “termasuk meneliti cara untuk mengurangi biaya nutrisi dalam media pertumbuhan dan meningkatkan tekstur, rasa, dan kandungan nutrisi daging. Produk-produk tersebut telah mendapat persetujuan peraturan untuk dikonsumsi di AS dan seluruh dunia, meskipun biaya dan ketersediaannya masih terbatas. Saya pikir kemajuan seperti ini akan membuat kita semakin dekat untuk melihat daging yang terjangkau di supermarket lokal kita dalam beberapa tahun ke depan.”

Referensi: “Rekayasa Pemberian Sinyal Autokrin Menghilangkan Persyaratan Sel Otot untuk FGF2 untuk Produksi Daging Budidaya” oleh Andrew J. Stout, Xiaoli Zhang, Sophia M. Letcher, Miriam L. Rittenberg, Michelle Shub, Kristin M. Chai, Maya Kaul, dan David L Kaplan, 26 Januari 2024, Sel Melaporkan Keberlanjutan.
DOI: 10.1016/j.crsus.2023.100009

Penelitian ini didanai oleh National Institutes of Health, Departemen Pertanian AS dan New Harvest Foundation.