Células de Inseto: Um Futuro em Crescimento para a Carne Cultivada
Células de insetos mostram potencial pra produção de carne sustentável com alto valor nutricional.
David L Kaplan, S. M. Letcher, O. P. Calkins, H. J. Clausi, A. McCreary, B. A. Trimmer
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Índice
Carne cultivada, também conhecida como carne cultivada em laboratório, é uma nova tecnologia que cria carne usando células em vez de animais inteiros. Esse processo busca resolver preocupações relacionadas à criação de animais tradicional, como impacto ambiental, bem-estar animal e saúde humana. Uma abordagem promissora nessa área é o uso de células de insetos, que podem oferecer um meio mais eficiente e econômico de produzir carne cultivada.
Por que Carne Cultivada?
A agricultura animal enfrenta muitos desafios. Ela contribui para emissões de gases de efeito estufa, poluição da água e consome muitos recursos como terra e ração. Além disso, há crescentes preocupações sobre o bem-estar dos animais. A carne cultivada busca produzir produtos de carne familiares sem a necessidade de criar e matar animais, o que poderia aliviar alguns desses problemas.
Os pesquisadores têm focado principalmente no uso de células de gado tradicional ou frutos do mar para produzir carne cultivada. Embora já tenha havido progresso, ainda existem desafios significativos para produzir esses produtos em maior escala. Por exemplo, os meios de crescimento usados para essas células muitas vezes contêm componentes de origem animal, o que pode limitar a escalabilidade e aumentar os custos.
A Promessa das Células de Insetos
Insetos representam o grupo de animais mais diverso e podem prosperar em vários ambientes. Suas células são conhecidas por crescerem robustamente em cultura e geralmente requerem menos energia e recursos do que as células de gado tradicional. Por causa dessas vantagens, os pesquisadores estão interessados em usar células de insetos como uma fonte potencial para carne cultivada.
Comparadas às células mamíferas, as células de insetos se adaptam mais facilmente a diferentes condições de cultura, incluindo meios que não contêm componentes de origem animal. Elas também conseguem crescer em temperaturas mais baixas sem a necessidade de CO2 adicional, facilitando seu cultivo.
Apesar desses benefícios, a maioria das pesquisas sobre células de insetos tem se concentrado em sua capacidade de produzir produtos biológicos como vacinas e proteínas para uso médico. Pouca exploração foi feita sobre seu uso potencial na produção de alimentos. Este estudo visa mostrar que as células de insetos podem servir como um ingrediente viável em produtos de carne cultivada.
Como as Células de Insetos São Cultivadas?
Para produzir células de insetos, os pesquisadores começam isolando-as de espécies de insetos específicas, como a lagarta do fumo. O objetivo é desenvolver linhagens celulares que possam crescer em meios livres de componentes de origem animal. Isso é alcançado selecionando e adaptando as células com o tempo.
O processo começa com embriões de insetos. Esses embriões são tratados para garantir que sejam estéreis e, em seguida, quebrados para liberar as células. As células são filtradas e centrifugadas para separá-las de detritos. As células resultantes são colocadas em Meio de Crescimento onde podem se multiplicar.
Para garantir que as células possam prosperar em um ambiente não animal, elas são gradualmente transferidas para um meio sem soro bovino fetal, que é comumente usado em cultura celular, mas não é adequado para produção de carne cultivada. Com o tempo, as células demonstram um crescimento substancial e podem ser mantidas por longos períodos.
Crescimento e Escalabilidade
Um dos aspectos críticos de qualquer cultura celular é a capacidade de crescer as células em suspensão de alta densidade. Isso significa que as células podem crescer livremente no meio líquido em vez de grudar nas superfícies, o que permite maior eficiência e escalabilidade.
Neste estudo, os pesquisadores conseguiram crescer células de insetos em densidades muito altas, demonstrando que poderiam ultrapassar 20 milhões de células por mililitro. Esse nível de crescimento é significativo, pois sugere a possibilidade de produzir carne cultivada em grandes quantidades sem as limitações típicas associadas às células mamíferas.
Além de serem cultivadas em frascos pequenos, as células de insetos também foram ampliadas para biorreatores maiores, que são mais adequados para produção industrial. As células mostraram uma habilidade notável de manter suas taxas de crescimento mesmo em recipientes maiores.
Entendendo o Metabolismo Celular
Uma parte essencial para otimizar qualquer cultura celular é entender como as células metabolizam nutrientes. Esse conhecimento ajuda os pesquisadores a melhorar as condições de crescimento e identificar quaisquer subprodutos metabólicos que poderiam inibir o crescimento.
Durante o estudo, os pesquisadores analisaram o meio descartado, que é o líquido que permanece após o crescimento das células. Essa análise revelou que as células de insetos não consumiram glicose como esperado, que é tipicamente uma fonte primária de energia para a maioria das células. Em vez disso, elas se basearam em outras vias metabólicas.
Os pesquisadores também descobriram que as células produziam amônia como um subproduto, que pode ser tóxica em altas concentrações. Monitorar esse aspecto do metabolismo celular é crucial, pois altos níveis de amônia podem prejudicar o crescimento e reduzir a viabilidade celular.
Para melhorar o crescimento e reduzir a produção de amônia, os pesquisadores experimentaram reduzir a quantidade de certos nutrientes no meio. Notavelmente, as células prosperaram mesmo com níveis reduzidos desses nutrientes, sugerindo que elas têm uma capacidade notável de se adaptar a várias condições.
Perfil Nutricional das Células de Insetos
Além do crescimento e metabolismo, entender o conteúdo nutricional das células é vital para seu uso potencial em produtos alimentícios. Testes preliminares mostraram que as células de insetos são ricas em proteína, contendo cerca de 77% de proteína por peso seco. Esse alto teor de proteína pode fazer das células de insetos uma fonte mais eficiente de nutrição em comparação com insetos inteiros, que contêm quitina e outros materiais.
Uma análise mais aprofundada comparou os perfis nutricionais das células de insetos com os das células de fibroblasto embrionário de frango, que já são aprovadas para uso em produtos de carne cultivada. As células de insetos mostraram uma composição nutricional semelhante, com algumas diferenças, especialmente nas proporções de certos aminoácidos.
O perfil de aminoácidos das células de insetos indica que elas contêm todos os aminoácidos essenciais necessários para a nutrição humana. Esse aspecto é crucial, pois a qualidade da proteína afeta diretamente o valor nutricional dos produtos de carne cultivada.
Em termos de conteúdo mineral, as células de insetos apresentaram níveis mais altos de ferro e cálcio em comparação com as células de frango. Isso pode ser benéfico para consumidores que buscam alternativas de carne com maior teor mineral.
Abordando Desafios na Produção de Carne Cultivada
Apesar das descobertas promissoras, desafios permanecem na escalabilidade da produção de células de insetos para uso comercial. O cenário regulatório para carne cultivada ainda está se desenvolvendo e a aceitação do consumidor pode ser uma barreira significativa. Muitas pessoas podem ter reservas sobre consumir produtos derivados de insetos, mesmo que sejam cultivados em um laboratório.
Para superar esses desafios, será essencial educar os consumidores sobre os benefícios das células de insetos para a carne cultivada. Enfatizar seu valor nutricional e vantagens ambientais pode ajudar a mudar a percepção pública de forma favorável.
Além disso, mais pesquisas são necessárias para explorar várias espécies de insetos e suas respectivas células para otimizar condições de crescimento, perfis nutricionais e características de sabor. Entender como criar um sabor e textura desejáveis será crucial ao desenvolver produtos de carne cultivada que atendam às expectativas dos consumidores.
Conclusão
O uso de células de insetos para carne cultivada apresenta uma solução inovadora e sustentável para alguns dos problemas associados à agricultura animal tradicional. Esta pesquisa demonstra a viabilidade do uso de células de insetos como fonte de carne cultivada e destaca os potenciais benefícios de escalabilidade e valor nutricional.
Ao refinar os métodos de cultivo e processamento de células de insetos, os pesquisadores podem abrir caminho para novos produtos alimentícios que poderiam atender à crescente demanda global por fontes de proteína sustentáveis e saudáveis. À medida que a indústria continua a crescer, as células de insetos podem desempenhar um papel significativo no futuro da alimentação.
Título: Establishment & Characterization of a Non-Adherent Insect Cell Line for Cultivated Meat
Resumo: This study presents a blueprint for developing, scaling, and analyzing novel insect cell lines for food. The large-scale production of cultivated meat requires the development and analysis of cell lines that are simple to grow and easy to scale. Insect cells may be a favorable cell source due to their robust growth properties, adaptability to different culture conditions, and resiliency in culture. Cells were isolated from Tobacco hornworm (Manduca sexta) embryos and subsequently adapted to single-cell suspension culture in animal-free growth media. Cells were able to reach relatively high cell densities of over 20 million cells per mL in shake flasks. Cell growth data is presented in various culture vessels and spent media analysis was performed to better understand cell metabolic processes. Finally, a preliminary nutritional profile consisting of proximate, amino acid, mineral, and fatty acid analysis is reported. Graphical Abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=196 HEIGHT=200 SRC="FIGDIR/small/618906v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (52K): [email protected]@89c37eorg.highwire.dtl.DTLVardef@81a024org.highwire.dtl.DTLVardef@38bc91_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG
Autores: David L Kaplan, S. M. Letcher, O. P. Calkins, H. J. Clausi, A. McCreary, B. A. Trimmer
Última atualização: 2024-10-20 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.18.618906
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.18.618906.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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