要使細胞農業–在生物反應器中培育肉類的技術成功養活數百萬人，技術人員必須克服許多技術障礙。雞、魚、牛等來源的肌肉細胞產量需要增加到每年數百萬噸。塔夫茨大學細胞農業中心(TUCCA)的研究人員通過開發永生化牛肌肉乾細胞(iBSCs)，向這一目標邁進。這些細胞具有快速生長速度和分裂數百次的能力，甚至可能無限次分裂，進一步提高了大規模肉類生產的潛力。

分化的永生化牛幹細胞完全表達肌肉蛋白（藍色=細胞核；品紅色=肌原蛋白；綠色=肌球蛋白）。比例尺約1毫米。來源：塔夫茨大學Andrew Stout

《ACS合成生物學》雜誌介紹了這一進展，這意味著全球的研究人員和公司可以獲得和開發新產品，而不必反復從農場動物活組織中獲取細胞。

細胞培養肉的生產需要生長和分裂能力極強的肌肉和脂肪細胞。雖然細胞培殖肉已引起媒體關注，例如美國食品及藥物管理局初步批准培殖雞肉，甚至用乳齒象DNA培殖的漢堡，但這些產品仍然昂貴且難以擴大規模。

從活體動物身上提取的正常肌肉乾細胞通常只能分裂約50次，然後就開始”老化”，不再具有活力。雖然理論上這些幹細胞可以生產大量肉類，但TUCCA團隊開發的永生化細胞具有幾個優勢。其一是可以生產更多的肉。

另一個優勢是，通過廣泛提供永生化細胞，他們將降低其他研究人員探索細胞農業的准入門檻–找到降低成本和克服擴大生產挑戰的方法。

TUCCA的研究生、該項目的首席研究員安德魯-斯托特(Andrew Stout)說：”通常情況下，研究人員不得不自己從動物身上分離幹細胞，這既昂貴又費力，或者使用相關性較低物種的模型細胞系，如小鼠肌肉細胞。”

將普通牛肌肉乾細胞轉化為永生牛肌肉乾細胞有兩個關鍵步驟。大多數細胞在分裂和衰老過程中,染色體末端的DNA開始脫落,這些DNA被稱為端粒。這可能導致DNA複製或修復時出現錯誤。它還會導致基因丟失，最終導致細胞死亡。

研究人員設計的牛幹細胞可以不斷重建端粒,有效保持染色體”年輕”,為新一輪複製和細胞分裂做好準備。使細胞永生的第二步是使它們持續產生一種蛋白質，刺激細胞分裂的關鍵階段。這有效地加速了細胞分裂過程,幫助細胞更快生長。

肌肉乾細胞不是人們想吃的最終產品。它們不僅要分裂和生長,還要分化成成熟的肌肉細胞,就像或至少非常類似於我們在牛排或魚排中食用的肌肉細胞。斯托特和他的研究小組發現,新幹細胞確實分化成成熟的肌肉細胞,儘管與動物肌肉細胞或來自傳統牛幹細胞的肌肉細胞並不完全相同。

斯托特說：”它們有可能成熟到足以復制天然肉類的風味和質地。它們正在以非常快的速度翻倍，因此它們可能只需要多一點時間就能達到完全成熟。”

塔夫茨大學斯特恩家族生物醫學工程教授兼TUCCA主任David Kaplan說：”雖然有些人可能會質疑攝入永生細胞是否安全，但事實上，當細胞被收穫、儲存、烹飪和消化後，就沒有繼續生長的可行途徑了。就像我們今天吃的天然肉類一樣，細胞只是變成了惰性物質，我們希望它味道鮮美並能提供多種營養。”