The Meat Revolution , conferencia en el Foro Económico Mundial de Mark Post de la Universidad de Maastricht sobre la carne in vitroUn vídeo de New Harvest y Xprize que explica el desarrollo de la carne cultivada y una "bioeconomía post-animal" impulsada por proteínas cultivadas en laboratorio (carne, huevos, leche)
En 2013, Mark Post creó una hamburguesa hecha de tejido cultivado fuera de un animal. Desde entonces, otros prototipos de carne cultivada han ganado la atención de los medios: SuperMeat abrió un restaurante de la granja a la mesa en Tel Aviv llamado The Chicken [14] para probar la reacción de los consumidores a su hamburguesa de pollo cultivada, [15] mientras que la "primera venta comercial del mundo de carne cultivada con células" ocurrió en diciembre de 2020 en el restaurante 1880 de Singapur , donde se vendía carne cultivada fabricada por la firma estadounidense Eat Just . [dieciséis]
Si bien la mayoría de los esfuerzos se centran en carnes comunes como la carne de cerdo, ternera y pollo, que constituyen la mayor parte del consumo en los países desarrollados, [17] empresas como Orbillion Bio se centraron en carnes inusuales o de alta gama, como alce, cordero, bisonte y Wagyu. carne de res. [18] Avant Meats lanzó mero cultivado al mercado en 2021, [19] mientras que otras empresas han buscado diferentes especies de pescado y otros mariscos. [20]
El proceso de producción está en constante evolución, impulsado por empresas e instituciones de investigación . [21] Las solicitudes de carne cultivada dieron lugar a debates éticos , [22] de salud , ambientales , culturales y económicos . [23] Los datos publicados por la organización no gubernamental Good Food Institute encontraron que en 2021 las empresas de carne cultivada atrajeron 140 millones de dólares en Europa. [3] El primer restaurante que sirve carne cultivada abrió en Singapur en 2021. [24] Sin embargo, la carne cultivada aún no está ampliamente disponible.
Nomenclatura
Además de la carne cultivada , los términos carne sana, [25] carne libre de sacrificio, [26] carne in vitro, carne cultivada en cuba, [27] carne cultivada en laboratorio, [28] carne a base de células, [29] carne limpia , [30] se ha utilizado carne cultivada [31] [32] y carne sintética [33] para describir el producto. [34] Aunque tiene múltiples significados, ocasionalmente se utiliza carne artificial . [35]
Entre 2016 y 2019, la carne limpia ganó fuerza. El Good Food Institute (GFI) acuñó el término en 2016 [36] y, a finales de 2018, el instituto publicó una investigación que afirmaba que el uso de productos limpios reflejaba mejor el proceso de producción y los beneficios. [37] [38] Para 2018 había superado a lo cultivado e " in vitro " en menciones en los medios y búsquedas en Google. [39] Algunas partes interesadas de la industria sintieron que el término empañaba innecesariamente a los productores de carne convencional, y continuaron prefiriendo la carne a base de células como una alternativa neutral. [40] [41]
En septiembre de 2019, GFI anunció una nueva investigación que encontró que el término carne cultivada es suficientemente descriptivo y diferenciador, posee un alto grado de neutralidad y ocupa un lugar destacado en cuanto a atractivo para el consumidor. [31] [42] Una encuesta de septiembre de 2021 indicó que la mayoría de los directores ejecutivos de la industria tienen preferencia por la carne cultivada , y el 75 por ciento de 44 empresas la prefieren. [43]
Historia
Investigación inicial
La posibilidad teórica de cultivar carne en un entorno industrial ha despertado interés durante mucho tiempo. En un ensayo de 1931 publicado por varias publicaciones periódicas y posteriormente incluido en su obra Thoughts and Adventures , el estadista británico Winston Churchill escribió: "Evitaremos el absurdo de criar un pollo entero para comer la pechuga o el ala, cultivando estas partes por separado bajo un cultivo adecuado". medio." [44]
En la década de 1950, al investigador holandés Willem van Eelen se le ocurrió de forma independiente la idea de la carne cultivada. Como prisionero de guerra durante la Segunda Guerra Mundial , Van Eelen sufrió hambre, lo que le dejó apasionado por la producción y la seguridad alimentaria. [45] Asistió a una conferencia universitaria en la que se discutían las perspectivas de la carne en conserva. [46] El descubrimiento anterior de líneas celulares proporcionó la base de la idea. El cultivo in vitro de fibras musculares se realizó con éxito por primera vez en 1971, cuando el patólogo Russel Ross cultivó aorta de cobaya . En 1991, Jon F. Vein obtuvo la patente US 6835390 para la producción de carne obtenida mediante ingeniería tisular para consumo humano, en la que el músculo y la grasa se cultivarían de forma integrada para crear productos alimenticios. [47]
En 2001, el dermatólogo Wiete Westerhof, junto con van Eelen y el empresario Willem van Kooten, anunciaron que habían solicitado una patente mundial para un proceso para producir carne cultivada. [48] El proceso empleó una matriz de colágeno sembrada con células musculares bañadas en una solución nutritiva e inducidas a dividirse. [49] Ese mismo año, la NASA comenzó a realizar experimentos con carne cultivada, con la intención de permitir a los astronautas cultivar carne en lugar de transportarla. En asociación con Morris Benjaminson, cultivaron peces de colores y pavos. [50] En 2003, Oron Catts e Ionat Zurr exhibieron unos pocos centímetros de "filete", cultivado a partir de células madre de rana , que cocinaron y comieron. El objetivo era iniciar una conversación sobre la ética de la carne cultivada: "¿alguna vez estuvo viva?", "¿alguna vez la mataron?", "¿es de alguna manera irrespetuoso para un animal tirarla a la basura?" [51]
A principios de la década de 2000, el estudiante estadounidense de salud pública Jason Matheny viajó a la India y visitó una granja industrial de pollos. Estaba consternado por las implicaciones de este sistema. Más tarde, Matheny se asoció con tres científicos involucrados en los esfuerzos de la NASA. En 2004, Matheny fundó New Harvest para fomentar el desarrollo financiando la investigación. En 2005, los cuatro publicaron la primera literatura revisada por pares sobre el tema. [52]
En mayo de 2008, PETA ofreció un premio de 1 millón de dólares a la primera empresa que llevara carne de pollo cultivada a los consumidores para 2012. [53] El concursante debía completar dos tareas para ganar el premio, a saber, producir un producto de carne de pollo cultivada que fuera indistinguible del pollo real y producir el producto en cantidades suficientemente grandes para ser vendido competitivamente en al menos 10 estados. Posteriormente, el concurso se amplió hasta el 4 de marzo de 2014. El plazo finalmente expiró sin un ganador. [54]
El gobierno holandés ha invertido 4 millones de dólares en experimentos con carne cultivada. [55] El In Vitro Meat Consortium, un grupo formado por investigadores internacionales, celebró la primera conferencia internacional organizada por el Instituto Noruego de Investigación Alimentaria en abril de 2008. [56] La revista Time declaró que la producción de carne cultivada era una de las 50 ideas innovadoras de 2009. [57] En noviembre de 2009, científicos de los Países Bajos anunciaron que habían logrado cultivar carne utilizando células de un cerdo vivo. [58]
Primer juicio público
La primera hamburguesa de carne de vacuno cultivada fue creada por Mark Post en la Universidad de Maastricht en 2013. [59] Estaba hecha de más de 20.000 hebras finas de tejido muscular, costó más de 325.000 dólares y tardó 2 años en producirse. [60] La hamburguesa fue probada en televisión en vivo en Londres el 5 de agosto de 2013. Fue cocinada por el chef Richard McGeown del restaurante Couch's Great House, Polperro , Cornwall, y degustada por los críticos Hanni Rützler , un investigador de alimentos del Future Food Studio, y Josh Schönwald. Rützler afirmó: "Realmente tiene un toque picante, tiene bastante sabor cuando se dora. Sé que no contiene grasa, así que no sabía realmente qué tan jugoso sería, pero tiene un sabor bastante intenso; "Es parecido a la carne, no es tan jugoso, pero la consistencia es perfecta para mí. Esto es carne... Es realmente algo para morder y creo que el aspecto es bastante similar". Rützler añadió que incluso en un ensayo a ciegas habría tomado el producto como carne en lugar de una copia de soja . [61]
Desarrollo de la industria
Hanni Rützler prueba la primera hamburguesa cultivada del mundo, 5 de agosto de 2013.
Es sólo cuestión de tiempo que esto suceda, estoy absolutamente convencido de ello. En nuestro caso, calculo que pasarán unos 3 años antes de que estemos listos para ingresar al mercado a pequeña escala, unos 5 años para ingresar al mercado a mayor escala, y si me preguntaran: "¿Cuándo [ carne cultivada] estará en el supermercado de la esquina?" Creo que eso estará más cerca de 10 que de 5 años.
Peter Verstrate, Carne Mosa (2018) [62] : 1:06:15
Entre 2011 y 2017, se lanzaron muchas empresas emergentes de carne cultivada. Memphis Meats , ahora conocida como Upside Foods, [63] lanzó un vídeo en febrero de 2016, mostrando su albóndiga de carne cultivada. [64] [65] [66] En marzo de 2017, exhibió filetes de pollo y pato a la naranja, las primeras aves de corral cultivadas mostradas al público. [67] [68] [69] Una empresa israelí, SuperMeat , llevó a cabo una campaña de financiación colectiva en 2016 para su trabajo con pollo cultivado. [70] [71] [72] [73] [74] Finless Foods , una empresa con sede en San Francisco que trabaja con peces cultivados, se fundó en junio de 2016. En marzo de 2017 inició operaciones de laboratorio. [75]
En marzo de 2018, Eat Just (fundada en 2011 como Hampton Creek en San Francisco, más tarde conocida como Just, Inc.) afirmó poder ofrecer un producto de consumo a partir de carne cultivada a finales de 2018. Según el director ejecutivo Josh Tetrick, la tecnología ya estaba allí. JUST tenía alrededor de 130 empleados y un departamento de investigación de 55 científicos, donde se investigaba la carne cultivada de aves, cerdo y ternera. JUST ha recibido inversiones del multimillonario chino Li Ka-shing , Yahoo! cofundador Jerry Yang y según Tetrick también por Heineken International y otros. [76]
La startup holandesa Meatable, formada por Krijn de Nood, Daan Luining, Ruud Out, Roger Pederson, Mark Kotter y Gordana Apic, entre otros, informó en septiembre de 2018 que había logrado cultivar carne utilizando células madre pluripotentes de cordones umbilicales de animales . Aunque, según se informa, es difícil trabajar con estas células, Meatable afirmó poder ordenarlas para que se comporten y se conviertan en células musculares o grasas según sea necesario. La principal ventaja es que esta técnica evita el suero bovino fetal , lo que significa que no es necesario matar ningún animal para producir carne. [77] Ese mes, se estima que 30 nuevas empresas de carne cultivada operaron en todo el mundo. [62] Integriculture es una empresa con sede en Japón que trabaja en su sistema CulNet. Los competidores incluyeron Multus Media, con sede en Inglaterra, y Canadian Future Fields. [78]
En agosto de 2019, cinco nuevas empresas estadounidenses anunciaron la formación de la Alianza para la Innovación en Carnes, Aves y Mariscos (AMPS Innovation), una coalición que busca trabajar con los reguladores para crear una vía de acceso al mercado para carnes y mariscos cultivados. [79] Los miembros fundadores incluyen Eat Just , Memphis Meats , Finless Foods, BlueNalu y Fork & Goode. [80] De manera similar, en diciembre de 2021, un grupo de 13 empresas europeas e israelíes ( Aleph Farms , Bluu Biosciences, Cubiq Foods, Future Meat , Gourmey, Higher Steaks, Ivy Farm, Meatable , Mirai Foods, Mosa Meat , Peace of Meat , SuperMeat , y Vital Meat) establecieron Cellular Agriculture Europe, una asociación con sede en Bélgica que buscaba "encontrar puntos en común y hablar con una voz compartida por el bien de la industria, los consumidores y los reguladores". [81] [82] [83]
En octubre de 2019, Aleph Farms colaboró con 3D Bioprinting Solutions para cultivar carne en la Estación Espacial Internacional . Esto se hizo extruyendo células de carne sobre un andamio usando una impresora 3D. [84] En enero de 2020, Quartz encontró alrededor de 30 nuevas empresas de carne cultivada, y que Memphis Meats, Just Inc. y Future Meat Technologies eran las más avanzadas porque estaban construyendo plantas piloto. [85] [86] Según New Scientist en mayo de 2020, 60 empresas emergentes estaban desarrollando carne cultivada. Algunos de ellos eran proveedores de tecnología. [87] Según se informa, los medios de crecimiento todavía cuestan "cientos de dólares por litro, pero para que la producción de carne limpia crezca, esto debe reducirse a alrededor de 1 dólar por litro". [87] En junio de 2020, funcionarios del gobierno chino pidieron una estrategia nacional para competir en la carne cultivada. [88]
En diciembre de 2019, un consorcio de tres empresas (la startup de carne cultivada Peace of Meat , la pequeña la empresa de condimentos para carne Solina y la pequeña empresa productora de paté Nauta) y 3 institutos sin fines de lucro (la Universidad KU Leuven , el centro de innovación de la industria alimentaria Flanders Food y la planta piloto Bio Base Europe). [89] Peace of Meat declaró en diciembre de 2019 que tenía la intención de completar su prueba de concepto en 2020, producir su primer prototipo en 2022 y salir al mercado en 2023. [89] Ese mes, el proyecto Foieture recibió un informe de investigación. Subvención de casi 3,6 millones de euros de la Agencia de Innovación y Empresa del Gobierno flamenco . [89] En mayo de 2020, la cofundadora e investigadora científica nacida en Austria de Peace of Meat, Eva Sommer, declaró que la startup pudo producir 20 gramos de grasa cultivada a un costo de unos 300 euros (15.000 €/kg); El objetivo era reducir el precio a 6 euros por kilogramo para 2030. [90] Piece of Meat construyó dos laboratorios en el puerto de Amberes . [90] A finales de 2020, MeaTech adquirió Peace of Meat por 15 millones de euros y anunció en mayo de 2021 que construiría una nueva planta piloto a gran escala en Amberes para 2022. [91]
En noviembre de 2020, la empresa emergente india Clear Meat afirmó que había logrado cultivar pollo picado a un costo de sólo 800 a 850 rupias indias (entre 10,77 y 11,44 dólares estadounidenses), mientras que un pollo procesado sacrificado costaba alrededor de 1.000 rupias. [92] El 27 de abril de 2022, la Comisión Europea aprobó la solicitud de recogida de firmas para la Iniciativa Ciudadana Europea Poner fin a la era de la matanza para trasladar las subvenciones de la ganadería a la agricultura celular. [93]
Según un informe de noviembre de 2023 de Oghma Partners, el 46,9% de todos los fondos (más de 2.600 millones de libras esterlinas) recaudados para nuevas empresas de carne cultivada entre 2016 y 2023 se destinaron a una de las cinco principales, que incluyen a Upside Foods (21,5%; anteriormente Memphis Meats). , Believer Meats (anteriormente Future Meat Technologies), Wildtype , Aleph Farms y Mosa Meat . [94]
Entrada al mercado
Hay un puñado [de nuevas empresas]. Es bastante interesante verlo, hay tres centros: uno en Silicon Valley , uno en los Países Bajos y otro en Israel. Creo que eso se debe a que estos tres lugares tienen, en primer lugar, una gran universidad agrícola: tenemos Wageningen ; en segundo lugar, una gran universidad médica: para nosotros eso es Leiden ; y finalmente tenemos a Delft en el lado de la ingeniería. Esos tres combinados dan una base firme para [desarrollar carne cultivada], y esa [combinación] existe en Israel, los Países Bajos y Estados Unidos.
Krijn de Nood, Carne (2020) [95]
Entrada a la Unión Europea
En la Unión Europea , los nuevos alimentos , como los productos cárnicos cultivados, tienen que pasar por un período de prueba de aproximadamente 18 meses durante el cual una empresa debe demostrar a la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) que su producto es seguro. [96] [97] En marzo de 2022, los productores de carne cultivada habían alcanzado el nivel de intentar obtener la aprobación regulatoria de las instituciones supranacionales de la Unión Europea justo antes de que los productos masivos pudieran venderse a los consumidores. [3] En febrero de 2023, ninguno había presentado aún un expediente sobre nuevos alimentos para su aprobación por parte de la EFSA. [97] Los expertos jurídicos explicaron que esto tiene que ver con el hecho de que, aunque el nuevo procedimiento alimentario de la EFSA está bien establecido desde 1997 (a diferencia de otras jurisdicciones, que todavía tienen o tuvieron que desarrollar ciertos estándares regulatorios), es un proceso largo y complicado en el que las empresas pueden tener poca participación una vez que han presentado su solicitud, a diferencia de las nuevas empresas de carne cultivada en los Estados Unidos (que podrían comunicarse fácilmente con la FDA para aclarar cualquier problema), y en el Reino Unido, Singapur y Israel (donde los gobiernos han implementado un "punto de contacto único" responsable del proceso general). [97]
En abril de 2024, la empresa emergente holandesa Meatable fue la primera en la UE en recibir la aprobación regulatoria de la EFSA para una prueba pública de prueba de concepto de carne cultivada, en este caso salchichas, en medio de una gran atención de los medios nacionales e internacionales. [98] [99] [100] El director tecnológico de Meatable, Daan Luining, advirtió que llevaría varios años aumentar la producción para atender a todos los supermercados, que la carne cultivada era solo una alternativa que gradualmente estaría más disponible, brindando a los consumidores más opciones, y que la industria cárnica tradicional no sería reemplazada en el corto plazo. [99]
entrada de israel
En noviembre de 2020, SuperMeat abrió un restaurante de prueba en Ness Ziona , Israel, justo al lado de su planta piloto; Periodistas, expertos y un pequeño número de consumidores pudieron concertar una cita para degustar allí el nuevo alimento, mientras contemplaban a través de una ventana de cristal las instalaciones de producción que se encontraban al otro lado. El restaurante aún no estaba completamente abierto al público porque, en junio de 2021, SuperMeat aún necesitaba esperar la aprobación regulatoria para comenzar la producción en masa para el consumo público y porque la pandemia de COVID-19 restringió las operaciones del restaurante. [101] [102] En febrero de 2023, las autoridades israelíes habían establecido una estructura regulatoria similar a la de Singapur y habían mostrado una voluntad general de trabajar para lograr la aprobación (así como para financiar la investigación para la innovación de alimentos cultivados), pero todavía estaban en el proceso. de desarrollar normas de seguridad en consulta con investigadores y otros expertos. [97] Por ejemplo, el Ministerio de Salud de Israel y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) organizaron conjuntamente una convención de expertos en regulación de la seguridad de los alimentos cultivados en septiembre de 2022. [97]
En enero de 2024, el Ministerio de Salud de Israel otorgó la aprobación regulatoria para carne vacuna cultivada a Aleph Farms . [103] [104]
Entrada a Singapur
Plato de pasta con tiras de carne de pollo cultivada de Good Meat, servido al público en un restaurante de Singapur .
El 2 de diciembre de 2020, la Agencia de Alimentos de Singapur aprobó la venta comercial de los "bocados de pollo" producidos por Eat Just. Fue la primera vez que un producto cárnico cultivado pasó la revisión de seguridad (que duró dos años) de un regulador de alimentos y fue ampliamente considerado como un hito para la industria. Estaba previsto que los trozos de pollo se introdujeran en los restaurantes de Singapur. [105] El restaurante "1880" se convirtió en el primero en servir carne cultivada a los clientes el sábado 19 de diciembre de 2020. [106] [107]
En enero de 2023, la SFA también otorgó la aprobación regulatoria para la producción de carne cultivada con medios sin suero a GOOD Meat, filial de Eat Just, que había introducido su producto de pollo limpio en varios restaurantes más de Singapur, así como en centros de vendedores ambulantes y servicios de entrega de alimentos. desde 2020 y estaba construyendo los biorreactores para sus nuevas instalaciones en Singapur. [108] Se dijo que esta aprobación, la primera en el mundo, era un hito para hacer que la producción de carne cultivada fuera más escalable y eficiente. [108] En abril de 2024, la nueva empresa australiana Vow obtuvo la aprobación de Singapur para su codorniz cultivada ; [100] mientras que la nueva empresa holandesa Meatable introduciría sus salchichas de cerdo cultivadas en varios restaurantes de Singapur a finales de 2024. [100]
Nota: los datos en cursiva se refieren a proyectos inconclusos o capacidades proyectadas en el futuro; pueden cambiar.
Proceso
Diagrama del proceso de producción de carne cultivada.
Líneas celulares
La agricultura celular requiere líneas celulares , generalmente células madre . Las células madre son células indiferenciadas que tienen el potencial de convertirse en muchos o todos los tipos de células especializadas necesarias. Las células madre totipotentes tienen la capacidad de diferenciarse en todos los diferentes tipos de células que se encuentran dentro del cuerpo. Las células madre pluripotentes pueden madurar en todos los tipos de células excepto las de la placenta, y las células madre multipotentes pueden diferenciarse en varios tipos de células especializadas dentro de un linaje. Las células madre unipotentes pueden diferenciarse en un destino celular específico. [198]
Las células madre pueden diferenciarse en una variedad de células especializadas.
Si bien las células madre pluripotentes serían una fuente ideal, el ejemplo más destacado de esta subcategoría son las células madre embrionarias cuyo uso en investigación, debido a cuestiones éticas, es controvertido. Como resultado, los científicos han desarrollado células madre pluripotentes inducidas (iPSC), esencialmente células sanguíneas y cutáneas multipotentes que han regresado a un estado pluripotente que les permite diferenciarse en una mayor variedad de células. [199] La alternativa es utilizar células madre adultas multipotentes que den lugar a linajes de células musculares o progenitores unipotentes que se diferencian en células musculares. [198]
Las características favorables de las células madre incluyen inmortalidad, capacidad proliferativa, falta de dependencia de la adherencia, independencia del suero y fácil diferenciación en tejido. Es probable que la presencia natural de tales características difiera según la especie celular y el origen. Como tal, el cultivo in vitro debe ajustarse para satisfacer las necesidades exactas de una línea celular específica. La cuestión de la inmortalidad es que las células tienen un límite en el número de veces que pueden dividirse que está dictado por su cubierta de telómeros : bases de nucleótidos suplementarias agregadas al final de sus cromosomas. Con cada división, la capa de los telómeros se acorta progresivamente hasta que no queda nada, momento en el que las células dejan de dividirse. La pluripotencia inducida puede alargar la capa de los telómeros de modo que las células se dividan indefinidamente. [199]
Las líneas celulares se pueden recolectar de una fuente primaria, es decir, mediante una biopsia de un animal bajo anestesia local. También podrían establecerse a partir de fuentes secundarias como cultivos criopreservados (cultivos congelados después de investigaciones previas). [ cita necesaria ]
Medio de crecimiento
Los mioblastos son un precursor de las células musculares y sus fibras se muestran en amarillo y los núcleos en azul.
Una vez establecidas las líneas celulares, se sumergen en un medio de cultivo para inducirlas a proliferar. Los medios de cultivo suelen formularse a partir de medios basales que proporcionan a las células los carbohidratos, grasas, proteínas y sales necesarios. Una vez que una célula consume una cantidad suficiente, se divide y la población aumenta exponencialmente. Los medios de cultivo pueden complementarse con aditivos (por ejemplo, sueros) que aportan factores de crecimiento adicionales. Los factores de crecimiento pueden ser proteínas secretadas o esteroides que son cruciales en la regulación de los procesos celulares. [2]
Una vez que comienza la diferenciación, las fibras musculares comienzan a contraerse y generar ácido láctico. La capacidad de las células para absorber nutrientes y proliferar depende en parte del pH de su entorno. A medida que el ácido láctico se acumula dentro del medio, el ambiente se volverá progresivamente más ácido y caerá por debajo del pH óptimo. Como resultado, los medios de cultivo deben actualizarse con frecuencia. Esto ayuda a refrescar la concentración de nutrientes de los medios basales. [21]
Andamio
El tejido muscular se desarrolla a partir del medio de crecimiento y se organiza en una estructura tridimensional mediante el andamio para el producto final.
En el caso de productos cárnicos estructurados (productos que se caracterizan por su configuración general y por su tipo de célula), las células deben sembrarse en estructuras. Los andamios son esencialmente moldes destinados a reflejar y alentar a las células a organizarse en una estructura más grande. Cuando las células se desarrollan in vivo , están influenciadas por sus interacciones con la matriz extracelular (MEC). La ECM es la malla tridimensional de glicoproteínas , colágeno y enzimas responsables de transmitir señales mecánicas y bioquímicas a la célula. Los andamios deben simular las características del ECM. [2]
Porosidad
Los poros son aberturas diminutas en la superficie del andamio. Se pueden crear en la superficie del biomaterial para liberar componentes celulares que podrían interferir con el desarrollo del tejido. También ayudan a difundir gases y nutrientes a las capas más internas de las células adherentes, evitando que se forme un "centro necrótico". Un centro necrótico es un fenómeno en el que las células que no están en contacto directo con el medio de cultivo mueren por falta de nutrientes. [200]
Vascularización
El tejido vascular que se encuentra en las plantas contiene los órganos responsables del transporte interno de fluidos. Forma topografías naturales que proporcionan una forma económica de promover la alineación celular al replicar el estado fisiológico natural de los mioblastos. También puede ayudar con el intercambio de gases y nutrientes. [200]
Propiedades bioquímicas
Las propiedades bioquímicas de un andamio deberían ser similares a las del ECM. Debe facilitar la adhesión celular a través de cualidades texturales o enlaces químicos. Además, debe producir señales químicas que fomenten la diferenciación celular. Alternativamente, el material debería poder mezclarse con otras sustancias que tengan estas cualidades funcionales. [200]
Cristalinidad
El grado de cristalinidad de un material determina cualidades como la rigidez. La alta cristalinidad se puede atribuir a los enlaces de hidrógeno, que a su vez aumentan la estabilidad térmica, la resistencia a la tracción (importante para mantener la forma del andamio), la retención de agua (importante para hidratar las células) y el módulo de Young . [200]
Degradación
Ciertos materiales se degradan en compuestos que son beneficiosos para las células, aunque esta degradación también puede ser irrelevante o perjudicial. La degradación permite retirar fácilmente el armazón del producto terminado, dejando solo tejido animal, aumentando así su parecido con la carne in vivo . Esta degradación puede ser inducida por la exposición a ciertas enzimas que no afectan el tejido muscular. [200]
Comestibilidad
Si los andamios no pueden retirarse del tejido animal, deben ser comestibles para garantizar la seguridad del consumidor. Sería beneficioso si estuvieran elaborados con ingredientes nutritivos. [200] Desde 2010, han surgido grupos de investigación académica y empresas con el fin de identificar materias primas que tengan las características de andamios adecuados. [200] [201] [202] [203] [204] [205]
Celulosa
La celulosa es el polímero más abundante en la naturaleza y proporciona los exoesqueletos de las hojas de las plantas. Debido a su abundancia, se puede obtener a un coste relativamente bajo. También es versátil y biocompatible. Mediante un proceso llamado "descelularización", se recubre con un tensioactivo que crea poros. Estos poros liberan los componentes celulares de la planta y ésta se convierte en tejido vegetal descelularizado. Este material ha sido estudiado exhaustivamente por los Grupos Pelling y Gaudette de la Universidad de Ottawa y el Instituto Politécnico de Worcester , respectivamente. A través de la reticulación (formando enlaces covalentes entre cadenas de polímeros individuales para mantenerlas unidas) las propiedades mecánicas del tejido vegetal se pueden cambiar para que se parezca más al tejido muscular. Esto también se puede hacer mezclando tejido vegetal con otros materiales. Por otro lado, el tejido vegetal descelularizado normalmente carece de señales bioquímicas de los mamíferos, por lo que necesita estar recubierto con proteínas funcionales compensatorias. No se demostró que el crecimiento de C2C12 cambiara significativamente entre el andamio desnudo y el mismo andamio con una capa de proteínas de colágeno o gelatina ; sin embargo, mejoró la eficiencia de siembra (velocidad a la que las células se adhieren al andamio). [200] [201]
Una ventaja del tejido vegetal descelularizado es la topografía natural proporcionada por la vasculatura de las hojas. Esto ayuda a replicar el estado fisiológico natural de los mioblastos que promueve la alineación celular. Las otras formas de hacerlo suelen ser bastante más caras, incluida la impresión 3D, la litografía suave y la fotolitografía. La vascularización también puede ayudar a superar el límite de difusión de 100 a 200 nm del medio de cultivo en las células que normalmente producen centros necróticos en los conglomerados musculares. Otra forma de hacerlo es tener una estructura porosa que favorezca la angiogénesis (el desarrollo de nuevos vasos sanguíneos). Si bien se ha demostrado que esto funciona con la manzana Hypanthium , no todas las plantas son tan porosas. La alternativa a la celulosa vegetal es la celulosa bacteriana, que suele ser más pura que la celulosa vegetal, ya que está libre de contaminantes como la lignina y la hemicelulosa . La celulosa bacteriana tiene más enlaces de hidrógeno entre sus hebras de polímero y, por lo tanto, tiene mayor cristalinidad. También tiene microfibrillas más pequeñas que le permiten retener más humedad y tener poros más pequeños. La sustancia se puede producir utilizando carbohidratos de desecho (lo que puede permitir que se produzca menos costosa) y añade jugosidad y masticabilidad a la carne emulsionada (lo que significaría que incluso si no se puede eliminar del producto final, contribuirá al perfil de textura). [200] [201]
quitina
La quitina es el segundo polímero más abundante en la naturaleza. Se encuentra en los exoesqueletos de crustáceos y hongos . Dado que la agricultura celular intenta poner fin a la dependencia de los animales, la quitina derivada de hongos es de mayor interés. Ha sido estudiado principalmente por Pelling Group. El quitosano se deriva de la quitina en un proceso conocido como desacetilación alcalina (sustituyendo ciertos grupos de aminoácidos ). El grado de este proceso determina las propiedades físicas y químicas del quitosano. El quitosano tiene propiedades antibacterianas; en particular, tiene efectos bactericidas sobre bacterias planctónicas y biopelículas y efectos estáticos sobre bacterias gramnegativas como E. coli . Esto es importante ya que neutraliza compuestos potencialmente dañinos sin utilizar antibióticos , algo que muchos consumidores evitan. El parecido del quitosano con los glicosaminoglicanos y las interacciones internas entre las glicoproteínas y los proteoglicanos lo hacen altamente biocompatible. Puede mezclarse fácilmente con otros polímeros para seleccionar factores más bioactivos. Una posible desventaja del quitosano es que se degrada en presencia de lisozimas (enzimas naturales). Pero esto se puede resistir mediante la desacetilación . Esto no es del todo negativo, ya que los subproductos producidos durante la degradación tienen propiedades antiinflamatorias y antibacterianas. Es importante igualar el nivel en el que las células dependen de la matriz para su estructura con la degradación. [200]
colágeno
El colágeno es una familia de proteínas que constituye la estructura primaria del tejido conectivo humano. Por lo general, se deriva de fuentes bovinas, porcinas y murinas . La agricultura celular supera esta dependencia mediante el uso de organismos transgénicos que son capaces de producir las repeticiones de aminoácidos que forman el colágeno. El colágeno existe naturalmente como colágeno tipo I. Se ha producido como hidrogeles porosos, compuestos y sustratos con señales topográficas y propiedades bioquímicas. Se han producido tipos sintéticos de colágeno mediante la producción de proteínas recombinantes: colágeno tipo II y III, tropoelastina y fibronectina . Un desafío con estas proteínas es que no se pueden modificar después de la traducción. Sin embargo, se ha aislado una proteína fibrilar alternativa en microbios que carecen de las señales bioquímicas del colágeno, pero que tiene su tipo de personalización genética. Uno de los objetivos de la producción de colágeno recombinante es la optimización del rendimiento: cómo se puede producir de forma más eficaz. Las plantas, en particular el tabaco, parecen la mejor opción, aunque las bacterias y las levaduras también son alternativas viables. [200]
La proteína de soja texturizada es un producto de harina de soja que se utiliza a menudo en la carne de origen vegetal y que favorece el crecimiento de las células bovinas. Su textura esponjosa permite una siembra celular eficiente y su porosidad favorece la transferencia de oxígeno. Además, se degrada durante la diferenciación celular en compuestos que son beneficiosos para determinadas células. [202]
Micelio
El micelio son las raíces de los hongos. Altast Foods Co. está utilizando fermentación en estado sólido para cultivar tejido de hongos en estructuras de micelio. Recogen este tejido y lo utilizan para crear análogos del tocino. [203]
Nanomateriales
Los nanomateriales exhiben propiedades únicas a nanoescala . Biomimetic Solutions, con sede en Londres, está aprovechando los nanomateriales para crear andamios. [202] Cass Materials en Perth, Australia, está utilizando una fibra dietética llamada Nata de Coco (derivada de los cocos) para crear esponjas de nanocelulosa para su andamio BNC. La Nata de Coco es biocompatible, tiene alta porosidad, facilita la adhesión celular y es biodegradable. [204]
Hilado
Immersion Jet Spinning es un método para crear andamios girando polímeros en fibras. Fue desarrollado por el Grupo Parker de Harvard. Su plataforma utiliza fuerza centrífuga para extruir una solución de polímero a través de una abertura en un depósito giratorio. Durante la extrusión, la solución forma un chorro que se alarga y se alinea a medida que cruza el espacio de aire. El chorro se dirige a un baño de precipitación controlado por vórtice que entrecruza o precipita químicamente nanofibras poliméricas. El ajuste del espacio de aire, la rotación y la solución cambia el diámetro de las fibras resultantes. Este método puede fabricar andamios a partir de láminas de PPTA, nailon, ADN y nanofibras. Un andamio de nanofibras hecho de alginato y gelatina pudo favorecer el crecimiento de células C2C12. Los mioblastos del músculo liso aórtico de conejo y bovino pudieron adherirse a las fibras de gelatina. Formaron agregados en las fibras más cortas y alinearon tejido en las más largas. [205] Matrix Meats está utilizando electrohilado , un proceso que utiliza fuerza eléctrica para convertir polímeros cargados en fibras para andamios. Sus andamios permitieron el veteado de la carne, son compatibles con múltiples líneas celulares y son escalables. [206]
Fabricación aditiva
La bioimpresión que ensambla fibras celulares podría usarse para producir una variedad de carne cultivada similar a un filete. [207]
Otra forma propuesta de estructurar el tejido muscular es la fabricación aditiva . Esta técnica se perfeccionó para aplicaciones industriales en la fabricación de objetos de plástico, metal, vidrio y otros materiales sintéticos. La variación más común del proceso implica depositar gradualmente un filamento en capas sobre una cama hasta que se complete el objeto. Lo más probable es que este método se preste mejor a la aplicación de carne cultivada a diferencia de otros tipos, como la inyección de aglutinante, la inyección de material o la estereolitografía, que requieren un tipo específico de resina o polvo. [ cita necesaria ]
Un filamento de células musculares se puede imprimir en una estructura destinada a parecerse a un producto cárnico terminado que luego se puede procesar aún más para la maduración celular. Esta técnica se ha demostrado en una colaboración entre soluciones de bioimpresión 3D y Aleph Farms que utilizó fabricación aditiva para estructurar células de pavo en la Estación Espacial Internacional. [208] La bioimpresión 3D se ha utilizado para producir carne cultivada similar a un filete, compuesta de tres tipos de fibras de células bovinas y con una estructura de fibras celulares ensambladas que es similar a la carne original. [207] [209]
Biorreactores
Configuración potencial del biorreactor para carne cultivada.
Se colocan andamios dentro de los biorreactores para que pueda ocurrir el crecimiento y la especialización celular. Los biorreactores son máquinas grandes similares a los tanques de una cervecería que exponen las células a una gran variedad de factores ambientales que son necesarios para promover la proliferación o la diferenciación. La temperatura del biorreactor debe replicar las condiciones in vivo . En el caso de las células de mamíferos, esto requiere calentarlas a 37 °C. Alternativamente, las células de insectos se pueden cultivar a temperatura ambiente. La mayoría de los biorreactores se mantienen al 5% de dióxido de carbono. [2] [210] Las células se pueden cultivar en sistemas continuos o por lotes alimentados. El primero implica inocular y recolectar células en un proceso constante para que siempre haya células en el biorreactor. Los sistemas por lotes alimentados implican inocular las células, cultivarlas y recolectarlas en un solo período. [2]
Los biorreactores de tanque agitado son la configuración más utilizada. Un impulsor aumenta el flujo, homogeneizando así los medios de cultivo y un difusor facilita el intercambio de oxígeno en los medios. Este sistema se usa generalmente para cultivos suspendidos, pero se puede usar para células que requieren unión a otra superficie si se incluyen microportadores. Los biorreactores de lecho fijo se utilizan habitualmente para cultivos adherentes. Presentan tiras de fibras que se juntan para formar un lecho al que se pueden adherir las células. Se hace circular medio de cultivo aireado a través del lecho. En los biorreactores de transporte aéreo, el medio de cultivo se airea a forma gaseosa utilizando burbujas de aire que luego se esparcen y dispersan entre las células. Los biorreactores de perfusión son configuraciones comunes para el cultivo continuo. Drenan continuamente medios saturados con ácido láctico que carecen de nutrientes y los llenan con medios repuestos. [211]
Desafíos
Factores de crecimiento
Los medios de cultivo son un componente esencial del cultivo in vitro . Se encarga de aportar las macromoléculas, nutrientes y factores de crecimiento necesarios para la proliferación celular. La obtención de factores de crecimiento es una de las tareas más desafiantes de la agricultura celular. Tradicionalmente, implica el uso de suero fetal bovino (SFB), que es un producto sanguíneo extraído de fetos de vaca. Además del argumento de que su producción no es ética, también viola la noción de que la carne cultivada se produce independientemente del uso de animales. También es el componente más caro de la carne cultivada, con un precio de unos 1.000 dólares el litro. Además, la composición química varía mucho según el animal, por lo que no se puede cuantificar químicamente de manera uniforme. [212] Se emplea FBS porque imita convenientemente el proceso de desarrollo muscular in vivo . Los factores de crecimiento necesarios para el desarrollo de los tejidos se proporcionan predominantemente a través del torrente sanguíneo de un animal, y ningún otro fluido conocido puede suministrar por sí solo todos estos componentes. [2]
La alternativa actual es generar cada factor de crecimiento individualmente mediante la producción de proteínas recombinantes. En este proceso, los genes que codifican el factor específico se integran en bacterias que luego se fermentan. Debido a la complejidad añadida de este proceso, resulta especialmente caro. [2] Future Fields, una empresa canadiense centrada en superar los costos económicos y ambientales de los medios de crecimiento tradicionales, está desarrollando factores de crecimiento sin suero a partir de moscas de la fruta. [213]
El medio ideal sería químicamente cuantificable y accesible para garantizar la simplicidad en la producción, barato y no dependiente de los animales. [49] Lo más probable es que se derive de plantas; y si bien esto puede reducir la posibilidad de transmitir agentes infecciosos, puede inducir reacciones alérgicas en algunos consumidores. [214] Dichos sueros de cultivo también pueden requerir modificaciones específicas de la línea celular a la que se aplican. Las empresas que actualmente invierten en el desarrollo de cultivos eficaces basados en plantas incluyen Multus Media y Biftek. [215] [216]
El Good Food Institute (GFI) publicó un informe en 2019 apoyando el concepto de que la carne a base de células podría producirse al mismo coste que la carne molida y en 2021 encargó un informe a CE Delft sobre el análisis tecnoeconómico de carne cultivada. [217] Otro enfoque propuesto es someter las líneas celulares a un campo magnético, que puede estimular la liberación de moléculas que tienen propiedades regenerativas, metabólicas, antiinflamatorias y estimulantes de la inmunidad, actuando como una alternativa al suero. [218]
Área de superficie
Un desafío común para los biorreactores y andamios es desarrollar configuraciones de sistemas que permitan que todas las células se expongan a los medios de cultivo y al mismo tiempo optimicen los requisitos espaciales. En la fase de proliferación celular, antes de la introducción del andamio, es necesario unir muchos tipos de células a una superficie para favorecer el crecimiento. Como tal, las células deben cultivarse en monocapas confluentes de solo un espesor de célula, lo que requiere una gran superficie. Esto plantea desafíos prácticos a gran escala. Como tal, los sistemas pueden incorporar microportadores: pequeñas perlas esféricas de vidrio u otro material compatible que están suspendidos en el medio de cultivo. Las células se adhieren a estos microportadores como lo harían a los lados del biorreactor, lo que aumenta la cantidad de superficie. [219]
En la fase de diferenciación celular, las células pueden sembrarse en un andamio y, por lo tanto, no requieren el uso de microportadores. Sin embargo, en estos casos, la densidad de las células en el andamio significa que no todas las células tienen una interfaz con los medios de cultivo, lo que provoca muerte celular y centros necróticos dentro de la carne. Cuando el músculo se cultiva in vivo , este problema se evita ya que la matriz extracelular suministra nutrientes al músculo a través de los vasos sanguíneos. Como tal, muchos andamios emergentes apuntan a replicar dichas redes. [219]
De manera similar, los andamios deben simular muchas de las otras características de la matriz extracelular, en particular la porosidad, cristalinidad, degradación, biocompatibilidad y funcionalidad. Se han identificado pocos materiales que emulen todas estas características, lo que abre la posibilidad de mezclar diferentes materiales con propiedades complementarias. [200]
Apoyo a la investigación
La investigación en agricultura celular no tiene una base significativa de interés académico o flujos de financiación. [23] En consecuencia, la mayoría de las investigaciones han sido realizadas y financiadas por instituciones independientes. Esto está cambiando gradualmente a medida que las organizaciones sin fines de lucro generan apoyo e interés. En particular, New Harvest tiene un programa de becas para apoyar a estudiantes y grupos de posgrado en diversas instituciones académicas. [220] Además, un número creciente de gobiernos están financiando investigaciones en agricultura celular. En agosto de 2020, los Servicios de Gestión de Subvenciones de la Comisión Europea concedieron una subvención de 2,5 millones de euros a ORF Genetics. [221] Ese mismo mes, el Ministerio japonés de Economía, Comercio e Industria concedió a Integriculture 2,2 millones de dólares a través de su Organización de Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnología Industrial. [222]
El marco de financiación de I+D Horizonte 2020 de la Unión Europea otorgó una subvención de 2,7 millones de euros a un consorcio liderado por BioTech Foods . [223] En 2021, el gobierno español otorgó 3,7 millones de euros a Biotech Foods para investigar los posibles beneficios para la salud de la agricultura celular. [224] La Fundación Nacional de Ciencias otorgó una subvención de $ 3,55 millones a un equipo de investigadores de UC Davis para la investigación de carne cultivada de acceso abierto. [225] Las organizaciones sin fines de lucro también generan apoyo e interés en este campo. En particular, New Harvest tiene un programa de becas para apoyar la investigación de grupos y estudiantes de posgrado específicos en varias instituciones académicas y el Good Food Institute financia investigaciones de acceso abierto a través de su Programa de Becas de Investigación. [ cita necesaria ]
Aceptación del consumidor
La aceptación del producto por parte del consumidor es fundamental. [226] [227] Un estudio que analiza la aceptación de la carne cultivada en China, India y Estados Unidos "encontró altos niveles de aceptación de la carne limpia en los tres países más poblados del mundo". [228] Se han identificado varios factores potenciales de la aceptación de la carne cultivada por parte de los consumidores. La salubridad, la seguridad, las características nutricionales, la sostenibilidad, el sabor y el precio más bajo son todos factores que contribuyen. [229] Un estudio encontró que el uso de un lenguaje altamente técnico para explicar la carne cultivada condujo a una actitud pública significativamente más negativa hacia el concepto. [230] Un estudio sugirió que describir la carne cultivada de una manera que enfatice el producto final en lugar del método de producción era una forma efectiva de mejorar la aceptación. [231]
El uso de descripciones estandarizadas mejoraría la investigación futura sobre la aceptación de la carne cultivada por parte de los consumidores. Los estudios actuales a menudo han informado tasas de aceptación drásticamente diferentes, a pesar de que las poblaciones de encuestas fueron similares. [232] Lou Cooperhouse, director ejecutivo de BlueNalu, compartió en el podcast Red to Green que "a base de células" y "cultivo de células" eran términos adecuados para diferenciarla de la carne convencional y al mismo tiempo dejar claro el proceso mediante el cual se elaboraba. [233] También existe un desafío sobre cómo utilizar estas descripciones en el etiquetado. Por ejemplo, en Estados Unidos no existe una legislación federal general que regule cómo se debe etiquetar la carne cultivada para el consumidor. Mientras que los productores de carne tradicionales intentan impedir que las empresas de carne cultivada utilicen el término "carne", los productores de carne cultivada argumentan que la palabra es necesaria para la aceptación del consumidor. [234]
No se ha evaluado la aceptación del mercado global. Los estudios intentan determinar los niveles actuales de aceptación del consumidor e identificar métodos para mejorar este valor. No hay respuestas claras disponibles, aunque un estudio reciente informó que los consumidores estaban dispuestos a pagar más por la carne cultivada. [229] [230] [231] [235] [236] [237] [238] Se ha informado que porcentajes bajos de poblaciones de adultos mayores muestran aceptación de la carne cultivada. El comportamiento alimentario ecológico, el nivel educativo y el negocio alimentario se citaron como los factores más importantes para esta población. [237] También faltan estudios que relacionen los métodos de producción de carne cultivada con su sabor para el público consumidor. [ cita necesaria ]
Reglamento
En 2020, Singapur se convirtió en el primer país del mundo en aprobar la venta de carne cultivada. La Agencia de Alimentos de Singapur ha publicado una guía sobre sus requisitos para la evaluación de la seguridad de nuevos alimentos, incluidos requisitos específicos sobre la información que debe presentarse para la aprobación de productos cárnicos cultivados. [239]
En marzo de 2023, el gobierno italiano de Meloni aprobó un proyecto de ley que prohibía la producción y comercialización de carne cultivada para consumo humano y animal; [240] [241] [242] esta medida, que según el gobierno tenía como objetivo proteger el patrimonio alimentario, [243] fue criticada, incluso por científicos, por estar en desacuerdo con las tendencias globales de apertura y legalización, [244] como equivocada. , [245] y por el posible empeoramiento del cambio climático en Italia . [246] En octubre de 2023, se informó que el gobierno italiano había retirado el proyecto de ley, [247] [248] [249] y había retirado la notificación del Sistema de Información sobre Regulaciones Técnicas, un procedimiento destinado a prevenir la creación de barreras dentro de la Unión Europea. mercado interior, para la factura. [250] Francesco Lollobrigida , ministro de agricultura de Italia, dijo que la retirada del proyecto de ley sobre carnes anticultivadas que Italia presentó a la Unión Europea "no es un paso atrás", que muchos especularon que se debía a que el gobierno quería evitar un probable rechazo. por la Comisión Europea . Añadió que el proyecto de ley no iba a ser retirado y seguiría adelante. [251] Italia se convirtió en el primer país en prohibir la carne cultivada en noviembre de 2023, cuando el gobierno aprobó el proyecto de ley. [252] [253]
También es necesario resolver las cuestiones regulatorias. Antes de estar disponible para la venta, la Unión Europea, Australia, Nueva Zelanda, el Reino Unido y Canadá requieren solicitudes aprobadas de nuevos alimentos. Además, la Unión Europea exige que los productos y la producción de animales cultivados demuestren su seguridad, mediante una solicitud aprobada por la empresa, a partir del 1 de enero de 2018. [254] En septiembre de 2020, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) han acordado regular conjuntamente la carne cultivada. Según el acuerdo, la FDA supervisa la recolección de células, los bancos de células y el crecimiento y diferenciación de las células, mientras que el USDA supervisa la producción y el etiquetado de productos alimenticios derivados de las células destinados al consumo humano. [255] Varios estados de EE. UU., como Missouri, Carolina del Sur, Texas y Washington, han aprobado leyes que limitan el uso del término carne en envases de carne cultivada. [256] [234] Se han promulgado prohibiciones totales sobre la carne cultivada en Florida y Alabama: en Florida la ley tipifica como delito la fabricación y venta, [257] y en Alabama será ilegal fabricar, vender o vender carne cultivada. distribuir a partir de octubre de 2024. [258] Los gobiernos de Arizona, Kentucky, Tennessee y Virginia Occidental están considerando leyes similares. [259]
Diferencias con la carne convencional.
Salud
La producción a gran escala de carne cultivada puede requerir o no que se agreguen hormonas de crecimiento artificiales al cultivo para la producción de carne. [260] [261] Como la carne cultivada se cultiva en un ambiente estéril, no hay necesidad de antibióticos. [262] Hoy en día, el uso generalizado de antibióticos en la agricultura convencional es el principal impulsor de la resistencia a los antibióticos en los seres humanos. [263] Según la Organización Mundial de la Salud, la resistencia a los antimicrobianos representa "una amenaza cada vez más grave para la salud pública mundial que requiere medidas en todos los sectores gubernamentales y la sociedad" [264] , prediciendo hasta 10 millones de muertes anualmente para 2050. [ 265] La carne podría proporcionar una solución eficaz para ayudar a mitigar este importante riesgo para la salud humana.
Los investigadores han sugerido que se podrían agregar ácidos grasos omega-3 a la carne cultivada como un beneficio para la salud. [55] De manera similar, el contenido de ácidos grasos omega-3 de la carne convencional se puede aumentar alterando la alimentación de los animales. [266] Actualmente se están realizando investigaciones en España para desarrollar carne cultivada con grasas más saludables, que podrían reducir el colesterol y el riesgo de cáncer de colon típicamente asociado con el consumo de carne roja. [267] Un número de la revista Time sugirió que el proceso de cultivo celular también puede disminuir la exposición de la carne a bacterias y enfermedades. [56]
Debido al entorno estrictamente controlado y predecible, la producción de carne cultivada se ha comparado con la agricultura vertical . Algunos de sus defensores han predicho que tendrá beneficios similares en términos de reducir la exposición a sustancias químicas peligrosas como pesticidas y fungicidas, lesiones graves y vida silvestre. [268] También faltan investigaciones sobre la comparación de los efectos en la salud de la producción de carne cultivada con la carne industrial o las formas de producción de carne orgánica biológica. [ cita necesaria ]
Lo artificial
Aunque la carne cultivada se compone de células musculares animales, grasa y células de soporte, así como vasos sanguíneos, [269] que son los mismos que en la carne tradicional, algunos consumidores pueden encontrar inaceptable el proceso de producción de alta tecnología. La carne cultivada se ha descrito como falsa o "Frankenmeat". [270] Por otro lado, la carne cultivada se puede producir sin las hormonas artificiales, antibióticos, esteroides, medicamentos y OGM que se usan comúnmente en la carne y los mariscos de granjas industriales, aunque no se usan en la producción biológica orgánica. Si un producto cárnico cultivado es diferente en apariencia , sabor , olor , textura u otros factores, puede no ser comercialmente competitivo con la carne producida convencionalmente. La falta de huesos y sistema cardiovascular es una desventaja para los platos en los que estas partes aportan contribuciones culinarias apreciables. La falta de huesos y/o sangre puede hacer que muchas preparaciones tradicionales de carne, como las alitas de pollo , sean más apetecibles para algunas personas. Además, en el futuro se podrían cultivar sangre y huesos. [271] [272] [273]
Ambiente
La producción animal para la alimentación es una de las principales causas de la contaminación del aire y del agua y de las emisiones de carbono. [274] Se han planteado importantes dudas sobre si la industria tradicional puede satisfacer la demanda de carne en rápido aumento. [275] La carne cultivada puede proporcionar una alternativa ambientalmente consciente a la producción de carne tradicional. [276] Se espera que los impactos ambientales de la carne cultivada sean significativamente menores que los de la cría de animales. [277] Por cada hectárea que se utiliza para la agricultura vertical y/o la fabricación de carne cultivada, entre 10 y 20 hectáreas de tierra pueden devolverse a su estado natural. [278] Las granjas verticales (además de las instalaciones de carne cultivada) podrían explotar los digestores de metano para generar una parte de sus necesidades eléctricas. Se podrían construir digestores de metano en el lugar para transformar los desechos orgánicos generados en la instalación en biogás , que generalmente está compuesto por un 65% de metano. Este biogás podría quemarse para generar electricidad para el invernadero o una serie de biorreactores. [279]
Un estudio informó que la carne cultivada era "potencialmente... mucho más eficiente y respetuosa con el medio ambiente". Generó sólo el 4% de las emisiones de gases de efecto invernadero, redujo las necesidades energéticas de la producción de carne hasta en un 45% y requirió sólo el 2% de la tierra que ocupa la industria mundial de la carne y el ganado. [280] [281] En el análisis del ciclo de vida de Tuomisto se afirmó que producir 1.000 kg de carne convencionalmente requiere "26–33 GJ de energía, 367–521 m 3 de agua, 190–230 m 2 de tierra y emite 1900–2240 kg CO 2 - eq emisiones de GEI". Por otro lado, producir la misma cantidad de carne in vitro tiene "entre un 7% y un 45% menos de uso de energía... entre un 78% y un 96% menos de emisiones de GEI, un 99% menos de uso de la tierra y un 82% a 96% menos de uso de agua". [282]
El último estudio realizado por la firma de investigación independiente CE Delft muestra que, en comparación con la carne de vacuno convencional, la carne cultivada puede causar hasta un 92% menos de emisiones de gases de efecto invernadero si se utiliza energía renovable en el proceso de producción, un 93% menos de contaminación y hasta un 95% menos de tierra. consumo y un 78% menos de agua. [283] Hay muchas preocupaciones ambientales sobre la avicultura intensiva que también pueden reducirse cultivando su carne en lugar de criar animales. Estas preocupaciones incluyen la entrada de microorganismos y estiércol que contiene productos farmacéuticos al agua y al suelo, la emisión de gases de efecto invernadero como el óxido nitroso y el metano, y la volatilización de las partículas de estiércol. [284]
La escéptica Margaret Mellon, de la Unión de Científicos Preocupados , especula que los requisitos de energía y combustibles fósiles de la producción de carne cultivada a gran escala pueden ser más destructivos para el medio ambiente que la producción de alimentos en la tierra. [53] SL Davis especuló que tanto la agricultura vertical en áreas urbanas como la actividad de las instalaciones de cultivo de carne pueden causar relativamente poco daño a la vida silvestre que vive alrededor de las instalaciones. [285] Dickson Despommier especuló que los recursos naturales pueden salvarse del agotamiento debido a la agricultura vertical y la carne cultivada. [286] Un estudio informó que la agricultura convencional mata diez animales salvajes por hectárea cada año. [285]
Papel de la modificación genética
No se requieren técnicas de ingeniería genética , como la inserción, eliminación, silenciamiento, activación o mutación de un gen, para producir carne cultivada. La producción de carne cultivada permite que los procesos biológicos que normalmente ocurren dentro de un animal ocurran sin el animal. Dado que la carne cultivada se cultiva en un ambiente artificial controlado, algunos han comentado que la carne cultivada se parece más a los vegetales hidropónicos que a los vegetales genéticamente modificados . [287]
Se están realizando más investigaciones sobre la carne cultivada y, aunque la carne cultivada no requiere ingeniería genética, los investigadores pueden emplear dichas técnicas para mejorar la calidad y la sostenibilidad. Fortificar la carne cultivada con nutrientes como ácidos grasos beneficiosos es una mejora que puede facilitarse mediante la modificación genética. La misma mejora se puede realizar sin modificación genética, manipulando las condiciones del medio de cultivo. [288] La modificación genética puede mejorar la proliferación de células musculares. La introducción de factores reguladores miogénicos, factores de crecimiento u otros productos genéticos en las células musculares puede aumentar la producción con respecto a la de la carne convencional. [288]
El bioético australiano Julian Savulescu dijo: "La carne artificial detiene la crueldad hacia los animales, es mejor para el medio ambiente, podría ser más segura y más eficiente, e incluso más saludable. Tenemos la obligación moral de apoyar este tipo de investigación. Obtiene el visto bueno ético ". [291] Los grupos de bienestar animal generalmente están a favor de la carne cultivada, porque el proceso de cultivo no incluye un sistema nervioso y, por lo tanto, no implica dolor ni infracción de derechos. [53] [292] [293] Las reacciones de los vegetarianos a la carne cultivada varían. [294] Algunos creen que la carne cultivada presentada al público en agosto de 2013 no era vegetariana porque se utilizó suero bovino fetal en el medio de crecimiento. [295] Sin embargo, desde entonces, la carne cultivada se ha cultivado con un medio que no involucra suero bovino. [296] El filósofo Carlo Alvaro sostiene que la cuestión de la moralidad de comer carne in vitro se ha discutido sólo en términos de conveniencia. Álvaro propone un enfoque orientado a las virtudes, sugiriendo que la determinación de producir carne cultivada surge de motivos no virtuosos, es decir, "falta de templanza y malentendido del papel de los alimentos en el florecimiento humano". [297]
Algunos han propuesto investigaciones independientes sobre las normas, leyes y regulaciones para la carne cultivada. [298] Al igual que muchos otros alimentos, la carne cultivada necesita métodos de producción técnicamente sofisticados que pueden ser difíciles para algunas comunidades, lo que significa que carecerían de autosuficiencia y dependerían de las corporaciones alimentarias globales. [299] Algunos proyectos se centran en hacer que la agricultura celular sea accesible para todos. El Proyecto Shojinmeat , por ejemplo, tiene un enfoque ascendente y enseña a los participantes a cultivar carne cultivada en casa. [300]
Al establecer un paralelo similar con la carne cultivada, algunos activistas ambientales afirman que adoptar una dieta vegetariana puede ser una forma de centrarse en acciones personales y gestos rectos en lugar de un cambio sistémico. El ambientalista Dave Riley afirma que "no tener carne ni sentirse culpable parece seductoramente simple mientras la destrucción ambiental hace estragos a nuestro alrededor", y escribe que Mollison "insiste en que el vegetarianismo expulsa a los animales del paisaje comestible de modo que se pierde su contribución a la cadena alimentaria". [301]
Consideraciones religiosas
Las autoridades rabínicas judías no están de acuerdo sobre si la carne cultivada es kosher , es decir, aceptable según la ley y la práctica judías. Un factor es la naturaleza del animal del que se obtienen las células, si es una especie kosher o no kosher y si, si las células se tomaron de un animal muerto, el sacrificio de acuerdo con la práctica religiosa se había realizado antes de la extracción de células. La mayoría de las autoridades coinciden en que si las células originales se tomaron de un animal sacrificado religiosamente, entonces la carne cultivada a partir de él será kosher. [302] Dependiendo de la naturaleza de las células, se puede determinar que es kosher incluso cuando se toma de un animal vivo, y algunos han argumentado que sería kosher incluso si proviene de animales no kosher como los cerdos. [27] En 2023, se debatió la cuestión de que la carne de laboratorio sea un producto no cárnico o "parve". [303]
También deben considerarse las prácticas dietéticas islámicas . [304] El Instituto Islámico del Condado de Orange, California, dijo: "No parece haber ninguna objeción a comer este tipo de carne cultivada". [305] Además, Abdul Qahir Qamar de la Academia Internacional Islámica de Fiqh dijo que la carne cultivada "no se considerará carne de animales vivos, sino que será carne cultivada". Siempre que las células no sean de cerdos, perros y otros animales haram , la carne se consideraría vegetativa y "similar al yogur y los encurtidos fermentados". [305]
El catolicismo , que excluye el consumo de carne en determinados días del año (Cuaresma, Semana Santa), no se ha pronunciado sobre si la carne cultivada está prohibida (como ocurre con la carne) o no (como ocurre con cualquier otro alimento como las verduras o el pescado). El hinduismo normalmente excluye el consumo de carne de res, como filetes y hamburguesas. Chandra Kaushik, presidente del Hindu Mahasabha , dijo sobre la carne vacuna cultivada que "no aceptaría que se comercialice en un mercado de ninguna forma ni que se utilice con fines comerciales". [305]
Económico
La carne cultivada es significativamente más costosa que la carne convencional. En una entrevista de marzo de 2015, Post dijo que el coste marginal de la hamburguesa original de 250.000 euros de su equipo era ahora de 8,00 euros. Estimó que los avances tecnológicos permitirían que el producto fuera competitivo en costos con respecto a la carne vacuna de origen tradicional en aproximadamente diez años. [306] En 2018, Memphis Meats redujo el costo de producción a $ 1,700 por libra. [179] En 2019, Eat Just dijo que producir un nugget de pollo costaba alrededor de 50 dólares estadounidenses. [307] Los nuggets de pollo cultivados de la empresa, ahora disponibles en el restaurante 1880 de Singapur, se venden al por menor alrededor de 17 dólares EE.UU. como parte de un menú fijo; [308] sin embargo, este precio minorista está por debajo del costo. A partir de 2021, la mayoría de las empresas informan un costo de producción de $100 o más por porción de comida. [309] Un estudio de 2019 estimó que, con la tecnología actual, el costo de producción real de la carne cultivada superaba los 400 000 dólares por kilogramo. Un estudio de 2022 estimó que, si los avances dramáticos redujeran los costos medianos a 3,74 dólares por litro, los costos de producción a gran escala podrían caer con optimismo a 63 dólares por kilogramo en los próximos años. Los principales impulsores del costo serían el medio de crecimiento (que representa 19,7 dólares/kg), la mano de obra (17,7 dólares/kg) y las reparaciones del biorreactor (5,47 dólares/kg). Competir con la carne vacuna al por mayor ($6/kg) requeriría reducir estos tres costos. [310]
Agricultores
Un artículo científico publicado en Front. Sostener. Sistema de alimentación. aborda las oportunidades y desafíos sociales y económicos de la carne cultivada y de origen vegetal para los productores rurales. Según esta investigación, la agricultura celular ofrece "oportunidades tales como el cultivo de cultivos como ingredientes para la materia prima de la carne cultivada; la cría de animales para obtener material genético para la carne cultivada; la producción de carne cultivada en biorreactores a nivel de granja; la transición a nuevos sectores; nuevas oportunidades de mercado para productos de carne animal y alternativa híbridos y mezclados y nuevo valor en torno a la agricultura regenerativa o de alto bienestar animal". También se identifican algunos desafíos, con posible "pérdida de medios de vida o ingresos para los ganaderos y productores de ganado y para los agricultores que cultivan para alimentación animal; barreras para la transición a sectores emergentes de carne alternativa; y la posibilidad de exclusión de esos sectores". Algunos agricultores ya ven el potencial de la agricultura celular. Por ejemplo, Illtud Dunsford proviene de una larga línea de agricultores en Gales y fundó su empresa de carne cultivada Cellular Agriculture Ltd en 2016. [311]
Desarrollo continuo
Educación
En 2015, la Universidad de Maastricht acogió la primera Conferencia Internacional sobre Carne Cultivada. [312] New Harvest [313] , un instituto de investigación 501(c)(3), así como The Good Food Institute [314] organizan conferencias anuales para convocar a líderes de la industria, científicos, inversores y colaboradores potenciales. Las dos organizaciones también financian investigaciones públicas y producen contenidos educativos. Se fundaron organizaciones como la Cellular Agriculture Society y organizaciones similares en Canadá, Francia, Australia y Nueva Zelanda para defender la carne cultivada en sus respectivos países. [ cita necesaria ] Publicaciones como Cell Agri y Protein Report también han proporcionado actualizaciones sobre tecnología y negocios dentro del campo. [315] [316]
Investigación
La investigación continúa en muchos frentes, incluido el entomocultivo , los mapas de interactomas del tejido cardíaco, [317] el diseño de sustratos, [317] el diseño de andamios, [317] el perfil nutricional, [317] la cinética de reacciones, los fenómenos de transporte, las limitaciones de la transferencia de masa y los requisitos estequiométricos metabólicos. [317] y proceso de bioimpresión. [317]
Aceleradoras e incubadoras
Múltiples empresas de capital de riesgo y programas de aceleración/incubadora se centran en ayudar a nuevas empresas de tecnología cultivada o a empresas de proteínas de origen vegetal en general. La firma de capital riesgo Big Idea Ventures (BIV) lanzó su New Protein Fund para invertir en empresas emergentes de alimentos de origen celular y vegetal en Nueva York y Singapur. Invirtieron en MeliBio , Actual Veggies, Biftek.co, Orbillion Bio, Yoconut, Evo, WildFor y Novel Farms. [318] Indie Bio es un programa acelerador orientado a la biología que ha invertido en Memphis Meats, Geltor, New Age Meats y Finless Foods. [319]
En febrero de 2014, una startup de biotecnología llamada BiteLabs llevó a cabo una campaña para generar apoyo popular para el salami artesanal elaborado con carne cultivada a partir de muestras de tejido de celebridades. [323] La campaña se hizo popular en Twitter , donde los usuarios tuitearon a las celebridades pidiéndoles que donaran células musculares para el proyecto. [324] Las reacciones de los medios a BiteLabs identificaron la startup como una sátira de la cultura de las startups, [325] la cultura de las celebridades, [326] o como un tema de discusión sobre preocupaciones bioéticas. [327] Si bien BiteLabs afirmó estar inspirado por el éxito de la hamburguesa de Sergey Brin , la compañía es vista como un ejemplo de diseño crítico en lugar de una empresa comercial real. [ cita necesaria ]
A finales de 2016, la carne cultivada estuvo involucrada en un caso en el episodio "How The Sausage Is Made" del programa de CBS Elementary . [328] La carne cultivada se describió en el documental canadiense de 2020 Meat the Future . [329] En el videojuego Cyberpunk 2077 de 2020 , se venden múltiples productos cárnicos cultivados, debido al alto costo de la carne natural. Esto incluye "EEZYBEEF", elaborado a partir de células musculares cultivadas in vitro extraídas del ganado , y el cultivo de gusanos planos "Orgiatic", que viene en varios sabores. [ cita necesaria ]
Procesos relacionados
Fermentación
La agricultura acelular produce productos animales sintetizados a partir de material no vivo. Dichos productos incluyen leche, miel, huevos, queso y gelatina, que están hechos de diversas proteínas en lugar de células. Estas proteínas deben fermentarse de manera muy similar a la producción de proteínas recombinantes, la elaboración de alcohol y la generación de muchos productos de origen vegetal como el tofu, el tempeh y el chucrut. [330]
La Impossible Burger se elaboró con proteínas hemo fermentadas.
Las proteínas están codificadas por genes específicos, los genes que codifican la proteína de interés se sintetizan en un plásmido , un circuito cerrado de información genética de doble hélice. Este plásmido, llamado ADN recombinante , se inserta luego en una muestra bacteriana. Para que esto suceda, la bacteria necesita ser competente (es decir, capaz de aceptar ADN extracelular extraño) y capaz de transferir genes horizontalmente (es decir, integrar los genes extraños en su propio ADN). La transferencia horizontal de genes es significativamente más desafiante en los organismos eucariotas que en los procarióticos porque los primeros tienen tanto una membrana celular como una membrana nuclear que el plásmido necesita para penetrar, mientras que los organismos procarióticos solo tienen una membrana celular. Por esta razón, a menudo se prefieren las bacterias procarióticas. Para que una bacteria de este tipo sea temporalmente competente, se puede exponer a una sal como el cloruro de calcio , que neutraliza las cargas negativas de las cabezas de fosfato de la membrana celular, así como las cargas negativas del plásmido para evitar que ambas se repelan. Las bacterias pueden incubarse en agua tibia, abriendo grandes poros en la superficie celular a través de los cuales puede entrar el plásmido. [331]
Luego, la bacteria se fermenta en azúcar, lo que la estimula a crecer y duplicarse. En el proceso expresa su ADN así como el plásmido transferido dando como resultado una proteína. [ cita necesaria ] Finalmente, la solución se purifica para separar la proteína residual. Esto se puede hacer introduciendo un anticuerpo generado contra la proteína de interés que matará las células bacterianas que no contienen la proteína. Mediante centrifugación, la solución se puede hacer girar alrededor de un eje con fuerza suficiente para separar los sólidos de los líquidos. Alternativamente, se podría sumergir en una solución iónica tamponada que emplea ósmosis para lixiviar el agua de las bacterias y matarlas. [332]
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