天津
近日，中国海洋大学食品科学与工程学院薛长湖院士团队在细胞农业领域取得重要研究进展，相关成果以“Scalable production of muscle and adipose cell-laden microtissues using edible macroporous microcarriers for 3D printing of cultured fish fillets”（利用可食性多孔微载体大规模生产肌肉和脂肪细胞微组织，用于3D打印培育鱼肉）为题发表在国际知名期刊Nature Communications（《自然-通讯》）。薛长湖院士和郑洪伟副教授为该论文共同通讯作者，该研究得到了国家重点研发计划、山东省重点研发计划等项目的支持。
随着全球人口增长和资源环境压力的加剧，细胞农业作为可持续的食品生产方式逐渐成为食品领域的研究热点。细胞农业通过细胞培育技术生产肉类，能够减少传统畜牧业和渔业对环境的影响，提高食品安全性和动物福利。然而，如何实现细胞的大规模扩增和对天然肉类特征的精确模拟是细胞培育鱼肉产业化面临的关键挑战之一。
本研究创造性地开发了基于可食性大孔微载体（EPMs）的细胞培养技术（图 1），通过精确控制冰晶生长实现了微载体的大孔结构设计。利用鱼明胶和微生物转谷氨酰胺酶（mTG）作为主要材料，通过低温乳化交联技术制备EPMs，实现了大黄鱼肌卫星细胞（SCs）和脂肪干细胞（ASCs）的高效黏附、增殖和分化。通过对微载体孔径的精确调控，探讨了EPMs孔隙结构对细胞增殖的影响，研究结果表明，大孔EPMs能为细胞提供良好的生长环境，显著提高细胞的黏附和生长效率，促进干细胞细胞周期、细胞分化和细胞外基质重塑相关基因的表达。
团队进一步利用EPMs构建了干细胞梯度培养放大技术，SCs和ASCs在EPMs上的细胞密度分别达到6.25×10⁵和5.77×10⁵cell/mL，细胞数量分别增加了499倍和461倍，该技术为细胞农业的工业化生产提供了支撑。此外，研究团队将成熟的细胞微组织整合到生物墨水中，运用3D打印制备了具有类似天然鱼肉感官特性的培育鱼肉，该样品实现了肌肉和脂肪细胞的均匀分布，并模拟了天然鱼肉的质地和营养成分。上述研究克服了细胞培育鱼肉细胞高效扩大培养和食品组织化技术领域的瓶颈，为可持续生产培育鱼肉、强化“未来食品”规划提供了理论基础和技术支撑。
图1. 可食性微载体构建、种子细胞程序化培养与3D打印培育鱼肉开发流程
文章链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-57015-1
信息来源：中国海洋大学 食品科学与工程学院 作者：郑洪伟。
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