Ein nicht allergenes Weizenprotein für die Züchtung von besser kultiviertem Fleisch

30.01.2024
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Symbolisches Bild

Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung hat sich kultiviertes oder im Labor gezüchtetes Fleisch - tierische Muskel- und Fettzellen, die unter Laborbedingungen gezüchtet werden - als möglicher Weg zur Deckung des künftigen Proteinbedarfs erwiesen. Für die Aufzucht dieser Zellkulturen könnten essbare, kostengünstige Pflanzenproteine verwendet werden. Jetzt berichten Forscher in ACS Biomaterials Science & Engineering, dass mit dem nicht allergenen Weizenprotein Glutenin erfolgreich gestreifte Muskelschichten und flache Fettschichten gezüchtet wurden, die kombiniert werden könnten, um eine fleischähnliche Textur zu erzeugen.

Adapted from ACS Biomaterials Science & Engineering 2024, DOI: 10.1021/acsbiomaterials.3c01500

Indem sie Rillen in eine pflanzliche Proteinbasis einbrachten, wuchsen kultivierte Muskelzellen in einem Muster, das die Ausrichtung der Muskelfasern bei Tieren nachahmt.

Gezüchtete Zellen benötigen eine Unterlage oder ein Gerüst, an dem sie haften können, um im Labor gezüchtetes Fleisch herzustellen. Pflanzenproteine sind attraktive Kandidaten für die Gerüste, da sie essbar, reichlich vorhanden und preiswert sind. Frühere Forscher haben gezeigt, dass ein pflanzlicher Film aus Glutenin eine erfolgreiche Grundlage für die Kultivierung von Kuhskelettmuskelzellen ist. Damit diese Technik jedoch eine vielversprechende fleischähnliche Alternative hervorbringt, müssen die Muskelzellen ausgerichtete Fasern bilden, ähnlich der Textur in echtem Gewebe. Außerdem muss Fett in die 3D-Struktur integriert werden, um die Zusammensetzung herkömmlicher Fleischprodukte nachzubilden. Um die Vorteile von Glutenin zu nutzen, einem Protein in Gluten, auf das Menschen mit Zöliakie oder einer Glutensensitivität in der Regel nicht reagieren, wollten Ya Yao, John Yuen, Jr., Chunmei Li, David Kaplan und Kollegen Filme auf pflanzlicher Basis entwickeln, um damit strukturierte Muskelzellen und Fettschichten zu erzeugen.

Die Forscher isolierten Glutenin aus Weizenkleber und formten flache und rippenartige Folien. Dann brachten sie Mäusezellen, die sich zu Skelettmuskeln entwickeln, auf die Proteinbasis auf und bebrüteten die mit Zellen bedeckten Folien zwei Wochen lang. Die Zellen wuchsen und vermehrten sich sowohl auf den flachen als auch auf den gerippten Folien. Im Vergleich zu Zellen, die auf Kontrollfolien aus Gelatine wuchsen, war die Leistung der gluteninbasierten Folien erwartungsgemäß geringer, aber ausreichend. Den Forschern zufolge müssen weitere Arbeiten durchgeführt werden, um die Anhaftung der Zellen auf der pflanzlichen Folie zu verbessern und so dem Wachstum auf dem aus Tieren gewonnenen Biomaterial näher zu kommen. In der zweiten Woche der Kultur bildeten die Zellen auf der gemusterten Folie lange parallele Bündel, die die Faserstruktur der tierischen Muskeln nachahmten.

In einem anderen Test wurden Mäusezellen, die Fettgewebe produzieren, auf flache Gluteninfolien aufgebracht. Während der Inkubationszeit, in der sich die Zellen vermehrten und differenzierten, bildeten sie sichtbare Lipid- und Kollagenablagerungen.

Die kultivierten Fleisch- und Fettschichten, die an den essbaren Gluteninfilmen hafteten, konnten zu einem fleischähnlichen 3D-Alternativprotein gestapelt werden. Da die Glutenin-Materialbasis das Wachstum sowohl von strukturierten tierischen Muskel- als auch von Fettschichten unterstützte, könnte sie laut den Forschern in einem Ansatz für realistischere kultivierte Fleischprodukte verwendet werden.

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