La agricultura celular se enfoca en la producción de productos agrícolas a partir de cultivos celulares utilizando una combinación de biotecnología , ingeniería de tejidos , biología molecular y biología sintética para crear y diseñar nuevos métodos de producción de proteínas, grasas y tejidos que de otra manera provendrían de la agricultura tradicional. [1] La mayor parte de la industria se centra en productos animales como carne, leche y huevos, producidos en cultivo celular en lugar de criar y sacrificar ganado de granja. [2] El concepto de agricultura celular más conocido es la carne cultivada .
Historia
Aunque la agricultura celular es una disciplina científica incipiente, los productos de la agricultura celular se comercializaron por primera vez a principios del siglo XX con insulina y cuajo . [3]
El 24 de marzo de 1990, la FDA aprobó una bacteria que había sido modificada genéticamente para producir cuajo, lo que la convirtió en el primer producto alimenticio modificado genéticamente. [4] El cuajo es una mezcla de enzimas que convierte la leche en cuajada y el suero en la elaboración del queso. Tradicionalmente, el cuajo se extrae del revestimiento interno del cuarto estómago de los terneros. Hoy en día, los procesos de elaboración de queso utilizan enzimas de cuajo de bacterias, hongos o levaduras modificadas genéticamente porque no están adulteradas, son más consistentes y menos costosas que el cuajo de origen animal. [5]
En 2004, Jason Matheny fundó New Harvest , cuya misión es "acelerar los avances en la agricultura celular". [6] New Harvest es la única organización centrada exclusivamente en el avance del campo de la agricultura celular y proporcionó el primer financiamiento de doctorado específicamente para la agricultura celular, en la Universidad de Tufts. [7]
Para 2014, IndieBio , un acelerador de biología sintética en San Francisco, ha incubado varias empresas emergentes de agricultura celular, albergando a Muufri (que produce leche a partir del cultivo celular, ahora Perfect Day Foods), Clara Foods (que produce claras de huevo a partir del cultivo celular), Gelzen (que hace gelatina de bacterias y levaduras, ahora Geltor), Afineur (haciendo granos de café cultivados) y Pembient (haciendo cuernos de rinoceronte). Muufri y Clara Foods fueron patrocinadas inicialmente por New Harvest.
En 2015, Mercy for Animals creó The Good Food Institute , que promueve la agricultura celular y basada en plantas. [8]
El 13 de julio de 2016, New Harvest organizó la primera conferencia internacional del mundo sobre agricultura celular en San Francisco, California. [6] El día después de la conferencia, New Harvest organizó el primer taller a puertas cerradas para las partes interesadas de la industria, el mundo académico y el gobierno en la agricultura celular. [9]
Herramientas de investigación
Varias herramientas de investigación clave están en la base de la investigación en agricultura celular. Éstas incluyen:
Líneas celulares
Una pieza fundamental que falta en el avance de la carne cultivada es la disponibilidad de los materiales celulares adecuados. Si bien algunos métodos y protocolos de cultivo de células humanas y de ratón pueden aplicarse a materiales celulares agrícolas, ha quedado claro que la mayoría no lo hacen. Esto se evidencia por el hecho de que los protocolos establecidos para crear células madre embrionarias humanas y de ratón no han logrado establecer líneas de células madre embrionarias unguladas. [10] [11] [12]
Los criterios ideales para las líneas celulares con el propósito de la producción de carne cultivada incluyen inmortalidad, alta capacidad proliferativa, independencia de la superficie, independencia del suero y capacidad de formación de tejidos. Es probable que los tipos de células específicos más adecuados para la agricultura celular difieran de una especie a otra. [13] [14]
Medios de crecimiento
Los métodos convencionales para hacer crecer tejido animal en cultivo implican el uso de suero fetal bovino (FBS). FBS es un producto sanguíneo extraído de terneros fetales. Este producto proporciona a las células nutrientes y factores estimulantes del crecimiento, pero es insostenible y requiere muchos recursos de producir, con una gran variación de un lote a otro. [15] Las empresas de carne cultivada han invertido importantes recursos en medios de crecimiento alternativos.
Después de la creación de las líneas celulares, los esfuerzos para eliminar el suero de los medios de crecimiento son clave para el avance de la agricultura celular, ya que el suero bovino fetal ha sido el objetivo de la mayoría de las críticas a la agricultura celular y la producción de carne cultivada. Es probable que se requieran dos formulaciones de medios diferentes para cada tipo de célula: un medio de proliferación, para el crecimiento, y un medio de diferenciación, para la maduración. [dieciséis]
Tecnologías de escala
A medida que se escalan los procesos biotecnológicos, los experimentos comienzan a ser cada vez más costosos, ya que habrá que crear biorreactores de volumen creciente. Cada aumento de tamaño requerirá una reoptimización de varios parámetros, como operaciones unitarias, dinámica de fluidos, transferencia de masa y cinética de reacción.
Materiales de andamios
Para que las células formen tejido, es útil agregar un andamio de material para proporcionar estructura. Los andamios son cruciales para que las células formen tejidos de más de 100 µm de ancho. Un andamio ideal debe ser no tóxico para las células, comestible y permitir el flujo de nutrientes y oxígeno. También debe ser barato y fácil de producir a gran escala sin necesidad de animales.
Sistemas de tejidos 3D
La fase final para crear carne cultivada implica reunir todas las piezas de investigación anteriores para crear piezas grandes de tejido (> 100 µm de diámetro) que pueden estar hechas de células producidas en masa sin la necesidad de suero, donde el andamio es adecuado para células y humanos.
Aplicaciones
Si bien la mayor parte de la discusión se ha centrado en las aplicaciones alimentarias, en particular la carne cultivada, la agricultura celular se puede utilizar para crear cualquier tipo de producto agrícola, incluidos aquellos que nunca involucraron animales para empezar, como las fragancias de Ginkgo Biowork.
Carne
- Granjas de Aleph [17]
- Aleph Farms está trabajando en carne cultivada, con sede en Israel.
- Alimentos Balletic [18]
- Balletic Foods está trabajando en carne cultivada, con sede en Silicon Valley, California.
- Alimentos imposibles
- La Impossible Burger producida por Impossible Foods contiene hemo, que según la compañía le da a la hamburguesa su aspecto y sabor sangrientos. Su leghemoglobina de soja se produce tomando el gen de la soja que codifica la proteína hemo y transfiriéndolo a la levadura. [19]
- Comestible
- Meatable es una innovadora empresa de alimentos holandesa que tiene como objetivo ofrecer, a escala, lo nuevo natural: carne cultivada que se parece, sabe y tiene el perfil nutricional de la carne tradicional. Su primer prototipo de salchicha de cerdo se completó en 2020. [20]
- Carnes de Memphis
- Memphis Meats es una startup de Estados Unidos que hizo un prototipo de una albóndiga cultivada en 2016. [21] [22]
- Carne Mosa
- Proyecto Shojinmeat [24]
- Shojinmeat Project es una comunidad de biohackers japonesa que desarrolla carne cultivada.
- Supercarne
Lácteos
- Alimentos perfectos para el día
- Perfect Day es una startup con sede en San Francisco que comenzó como New Harvest Dairy Project y fue incubada por IndieBio en 2014. Perfect Day está produciendo lácteos a partir de levadura en lugar de vacas. [27] [28] La empresa cambió su nombre de Muufri a Perfect Day en agosto de 2016. [29]
- Nueva cultura
- New Culture es una startup con sede en San Francisco y fue incubada por IndieBio en 2019. [30] New Culture está fabricando queso mozzarella utilizando proteína de caseína (proteína láctea) producida por microbios en lugar de vacas. [31] [32]
- Queso vegano real
- Real Vegan Cheese, con sede en el área de la Bahía de San Francisco, es un colectivo de Open Science sin fines de lucro de base que trabaja en dos laboratorios comunitarios abiertos y se separó de la competencia International Genetically Engineered Machine (iGEM) en 2014. [33] Real Vegan Cheese está elaborando queso utilizando proteína de caseína (proteína láctea) producida por microbios en lugar de vacas. [34] [35] [36]
- Formo
- Formo , con sede en Alemania, es una startup que elabora productos lácteos mediante fermentación microbiana.
Huevos
- Clara Alimentos
- Clara Foods es una startup con sede en San Francisco que comenzó como New Harvest Egg Project y fue incubada por IndieBio en 2015. Clara Foods está haciendo claras de huevo con levadura en lugar de huevos. [37]
Gelatina
- Geltor
- Geltor es una startup con sede en San Francisco que fue incubada por IndieBio en 2015. Geltor está desarrollando una plataforma de producción de proteínas patentada que utiliza bacterias y levadura para producir gelatina. [38] [39]
Café
- Afineur
- Afineur es una startup con sede en Brooklyn que utiliza biotecnología y fermentaciones inteligentes para mejorar el perfil nutricional y el sabor de los alimentos de origen vegetal, comenzando con el café artesanal. [40]
Sangre de cangrejo herradura
- Biociencia de Sothic
- Sothic Bioscience es una startup con sede en Cork incubada por IndieBio en 2015. Sothic Bioscience está construyendo una plataforma para la producción de sangre biosintética de cangrejo herradura. La sangre de cangrejo herradura contiene lisado de amebocitos de limulus (LAL), que es el estándar de oro en la validación de equipos médicos y medicamentos. [41] [42]
Pescado
- Alimentos sin aletas
- Finless Foods está trabajando para desarrollar y fabricar en masa productos alimenticios para animales marinos. [43]
- Tipo salvaje
- Wild Type es una startup con sede en San Francisco que se centra en la creación de carne cultivada para abordar temas como el cambio climático, la seguridad alimentaria y la salud. [44] [45]
Fragancias
- Bioworks de Ginkgo
- Ginkgo Bioworks es una empresa de diseño de organismos con sede en Boston que cultiva fragancias y diseña microbios personalizados. [46]
Seda
- Spiber
- Spiber es una empresa con sede en Japón que decodifica el gen responsable de la producción de fibroína en arañas y luego bioingeniería bacterias con ADN recombinante para producir la proteína, que luego hilan en su seda artificial. [47] [48]
- Roscas de perno
- Bolt Threads es una empresa con sede en California que crea fibras de seda diseñadas a partir de proteínas que se encuentran en la seda de araña que se pueden producir a escala comercial. Bolt examina el ADN de las arañas y luego replica esas secuencias genéticas en otros ingredientes para crear una fibra de seda similar. La seda de Bolt está hecha principalmente de azúcar, agua, sales y levadura. A través de un proceso llamado hilado en húmedo, este líquido se hila en fibra, similar a la forma en que se fabrican fibras como el acrílico y el rayón. [49] [50]
Cuero
- Prado moderno
- Modern Meadow es una startup con sede en Brooklyn que cultiva colágeno, una proteína que se encuentra en la piel de los animales, para fabricar cuero biofabricado. [51]
Alimentos para mascotas
- Porque los animales, la tierra salvaje y los alimentos para mascotas Bond
- El grupo de Carne limpia enumera los alimentos para mascotas Because Animals , Wild Earth y Bond como participantes en el desarrollo de alimentos para mascotas que utilizan carne cultivada.
Medios y publicaciones
Libros
- Carne limpia: cómo cultivar carne sin animales revolucionará Dinner and the World es un libro sobre agricultura celular escrito por el activista animal Paul Shapiro (autor) . El libro revisa las empresas emergentes que actualmente están trabajando para producir productos agrícolas celulares en masa. [52] [53] [54]
- Meat Planet: Artificial Flesh and the Future of Food de Benjamin Aldes Wurgaft es el resultado de cinco años investigando la agricultura celular y explora la búsqueda para generar carne en el laboratorio, preguntándose qué significa imaginar que este es el futuro de los alimentos. Es publicado por University of California Press. [55]
Podcasts
- Cultured Meat and Future Food es un podcast sobre carne limpia y tecnologías alimentarias futuras presentado por Alex Shirazi , un diseñador de experiencia de usuario móvil con sede en Menlo Park, California, cuyos proyectos actuales se centran en la tecnología minorista. El podcast presenta entrevistas con profesionales de la industria de empresas emergentes, inversores y organizaciones sin fines de lucro que trabajan en agricultura celular. [56] [57]
La investigación actual
Tejido muscular vascularizado 3D en Kings College
[58]
Pollo y pavo cultivados en la Universidad Estatal de Carolina del Norte
[59]
Programas academicos
Beca de Tejido Cultivado Nueva Cosecha en la Universidad de Tufts
Un programa conjunto entre New Harvest y el Tissue Engineering Research Center (TERC), una iniciativa respaldada por los NIH establecida en 2004 para promover la ingeniería de tejidos. El programa de becas ofrece fondos para estudiantes de maestría y doctorado en la Universidad de Tufts que estén interesados en la bioingeniería de estructuras sintonizables, mecánica y biología en sistemas de tejidos 3D relacionados con su utilidad como alimentos. [60]
Conferencias
Conferencia Nueva Cosecha
New Harvest reúne a pioneros en la agricultura celular y nuevas partes interesadas de la industria y la academia para compartir aprendizajes relevantes para el camino de la agricultura celular en el futuro. La Conferencia se ha celebrado en San Francisco, California, Brooklyn, Nueva York y actualmente se lleva a cabo en Cambridge, Massachusetts. La próxima edición tendrá lugar el 10 y 11 de julio de 2020. [61]
Cumbre de industrialización de carnes y mariscos a base de células
La 3a Cumbre Anual de Industrialización de Carnes y Mariscos a Base de Células es el único foro liderado por la industria que reúne a tomadores de decisiones clave de biotecnología y tecnología alimentaria, empresas líderes de alimentos y carne e inversores para discutir los desafíos operativos y técnicos clave para el desarrollo de a base de carnes y mariscos. A medida que las empresas de agricultura celular se preparan para escalar la producción y pasar por el proceso de aprobación regulatoria internacional, este es un evento anual que no debe perderse. La próxima edición tendrá lugar en agosto de 2021. [62]
Conferencia científica internacional sobre carne cultivada
La Conferencia Científica Internacional sobre Carne Cultivada comenzó en colaboración con la Universidad de Maastricht en 2015 y reúne a un grupo internacional de científicos y expertos de la industria para presentar las últimas investigaciones y desarrollos en carne cultivada. Tiene lugar anualmente en Maastricht, Holanda. [63]
Conferencia de buena comida
La conferencia GFI es un evento enfocado en acelerar la comercialización de carne limpia y de origen vegetal. [64]
Simposio de carne cultivada
El Simposio de la carne cultivada es una conferencia celebrada en Silicon Valley que destaca los principales conocimientos de la industria sobre la revolución de la carne limpia. [65] [66]
Show de proteínas alternativas
El Alternative Protein Show es un "evento de networking" para facilitar la colaboración en el "New Protein Landscape", que incluye agricultura celular y basada en plantas. [67]
Conferencia sobre nuevos alimentos
La New Food Conference es un evento orientado a la industria que tiene como objetivo acelerar y potenciar las alternativas innovadoras a los productos animales al reunir a las partes interesadas clave. Es la primera y más grande conferencia de Europa sobre soluciones de nuevas proteínas. [68]
Referencias
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enlaces externos
- Resumen de bibliografía relevante
- Nueva cosecha
- Sociedad de agricultura celular
Otras lecturas
- Carne limpia, actitudes de los consumidores y la transición a una economía alimentaria de agricultura celular
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