实验室培育肉类技术并不新鲜但满足社会对肉类的需求需要进一步发展

您可能已经足够大了，还记得温迪著名的“牛肉在哪里?”。自2023年6月美国监管机构批准销售由培养细胞制成的实验室培育鸡肉以来，这个问题可能会在不同的背景下提出。

在实验室中培养动物细胞并不是什么新鲜事。自20世纪50年代以来，科学家们一直在人工环境中培养动物细胞，最初专注于研究发育生物学和癌症。该技术仍然是生命科学研究的主要工具之一，特别是药物开发。

什么是细胞培养物?

细胞培养通常使用天然或人工生长培养基进行培养。天然培养基包含天然来源的生物液体，而人工培养基包含有机和无机营养物和化合物。两者都含有促进细胞生长和发育所需的成分。这些成分通常含有维生素、碳水化合物、氨基酸和其他分子等营养物质，为细胞生长和繁殖提供燃料。

研究人员利用组织培养培养的细胞来回答各种实验问题。作为一名生物化学家，我在我的课程和研究项目中使用植物组织培养技术。研究人员可以将病毒、细菌、真菌、激素、维生素和其他病原体或化合物添加到培养细胞中，以观察不同因素如何影响细胞的行为或功能，特别是与细胞中哪些基因打开或关闭有关以及哪些蛋白质对这些病原体或化合物有反应。

美国农业部于2023年6月21日批准了细胞培养鸡。

在药物开发中，培养细胞通常是在动物身上测试潜在候选药物之前的第一步。

实验室培育的肉是如何制成的?

研究人员使用类似的技术在实验室中培育肉类。该过程通常可分为三个主要步骤。

第一步涉及在无害且无痛的过程中从动物体内去除少量细胞(通常是肌肉细胞或干细胞)。干细胞是来自生物体的非特化细胞，可以在实验室中进行操作，转化为该生物体的许多不同类型的细胞。

下一步是培养细胞。将细胞置于有利于其生长的人工环境中。由于生产肉类需要大量细胞生长，因此细胞在生物反应器(一个提供受控温度、湿度、压力和无菌条件的钢罐)中孵育，并配有适当的培养基以促进生长。生长培养基经过多次更换，以促进细胞分化和增殖，形成肉的三个主要成分：肌肉、脂肪和结缔组织。

细胞培养涉及在原生环境之外培养细胞。

在该过程的最后一步(称为支架)中，细胞被组织并紧密地堆积在一起，以形成所需的大小、形状和切块以供食用。

培养肉的优点和缺点

通过细胞培养技术种植肉类有利有弊。虽然在某些条件下，人造肉产生的温室气体可能比传统畜牧生产相对较少，但研究人员需要改进该工艺，才能具有成本效益并实现规模化。

2021年的一项分析估计，实验室培育的肉类的生产成本为每磅17美元至23美元，这还不包括杂货店的加价。相比之下，传统种植的碎牛肉每磅的价格通常略低于5美元。

麦肯锡2021年的一份报告估计，需要约2.2亿至4.4亿升的生物反应器产能才能满足当前蛋白质市场份额的1%，但目前的生物反应器产能最高可达2亿升。人们还担心在同一生物反应器中培养大量不同类型的细胞的生物学局限性。

实验室生产人造肉已经取得了很大进展，但还有很长的路要走。

实验室培育的肉类可以改善动物福利，并且不太可能携带疾病或引起食源性疾病。然而，消费者也可能认为实验室培育的肉类不自然或对其味道有所担忧。

公司可能会关注并适应公众的反应。客观来看，第一个实验室培育的汉堡在2013年制作成本为33万美元。如今，每个汉堡的价格已降至不到10美元，这在短短十年内取得了显着的进步。