東京大学 培養肉に血管を通す実験成功 培養肉の食感向上
東大・竹内教授ら、培養肉に「血管を通す」ことに成功
動物細胞に基づく培養肉を生産するための体外バイオファブリケーション（生物製造）手法の開発は進んでいますが、センチメートル規模での伝統的な肉の食感を再現するのは課題でありました。この問題に対処するために、ホローファイバーバイオリアクター（HFB）を使用した方法が開発されました。HFBは半透膜の空洞繊維を含み、これが組織に均等に栄養素や酸素を供給する人工的な循環系として働きます。さらに、細胞の配向を誘導するための微細加工されたアンカーも含まれています。積極的な灌流（液体の循環）により、バイオファブリケーションされたセンチメートル規模の鶏肉組織は、全体の組織にわたってマーカー蛋白質の発現レベルと筋原線の形成が向上し、食感と風味も改善されました。今後、このアプローチを産業用ロボットを使用してさらにスケールアップすることで、培養肉産業だけでなく、大規模な人工臓器の形成を目指す組織工学の分野も変革される可能性があります。
肉は動物性タンパク質の主要な供給源であり、その動物福祉と環境への影響に対する懸念が高まる中、培養肉を生産するための体外バイオファブリケーション（生物製造）手法の開発は進んでいます。広く受け入れられるためには、培養肉は伝統的な肉の栄養成分と食感の両方を再現する必要があります。従来、伝統的な肉の食感を再現するためには不可欠な整列した筋組織を作成する方法は、ヒドロゲル内に筋芽細胞を配置し、細胞の整列を誘導するためにアンカー構造物や中央の柱でヒドロゲルを固定するものでした。この方法は、バイオハイブリッドアクチュエータ、疾患モデル、移植用グラフト、そして培養肉など、さまざまな用途に使用できるミリメートル規模の収縮性筋組織を生産するのに成功しています。しかし、大きな組織全体に均等に栄養素と酸素を供給する適切な手段が欠けているため、筋組織のバイオファブリケーションのスケールアップは主要な課題となっています。高密度に細胞化された組織では、栄養分子の拡散が遅れ、統合された循環系がない場合、組織が厚すぎると壊死を引き起こします。その結果、統合された循環系がない組織の厚みは通常、1ミリメートル以下に限られており、センチメートル規模またはそれ以上の筋組織を生産するのは難しい状況です。
この研究では、ホローファイバーバイオリアクター（HFB）を使用して骨格筋組織を生産する方法を開発しています。HFBは半透膜の空洞繊維を含み、これが組織に均等に栄養素と酸素を供給する人工的な循環系として働きます。さらに、細胞の整列を誘導するための微細加工されたアンカーも含まれています。HFBを使用して、最初に空洞繊維内の正の内圧を適用して、密集した筋管の形成を促進する効果を調査します。次に、50本の均等に分布した空洞繊維からなるHFBが使用され、センチメートル規模の鶏肉筋組織を構築します。その際、積極的な灌流の利点が、培養肉の用途において形態学的、機能的、栄養学的に確認されます。
その実験結果は以下の研究成果のプレプリントサーバ bioRxiv をご覧ください。