La carne que comes, si eres carnívoro, viene de músculo animal. Pero los animales están compuestos de mucho más que solo músculo. Tienen órganos y huesos que la mayoría no consume. Requieren agua, espacio, y conexiones sociales. Producen desperdicios.
Los granjeros gastan mucha energía y recursos para criar organismos complejos, creando desperdicio en el proceso, teniendo en mente exclusivamente cuantos trozos de carne pueden criar para que les sea rentable.
Sería más fácil, más humanitario y menos dispendioso, producir únicamente las partes que quiere la gente. Y con la biología celular, e ingeniería de tejido, es posible crear solo músculo y tejidos de grasa. Se llama carne cultivada. Los científicos proveen a las células con los mismos materiales que necesitan para crecer, solo que esta vez, fuera del animal: nutrientes, oxígeno, humedad y señales moleculares de sus células vecinas.
Hasta ahora los investigadores han cultivado montones de células que pueden transformar en carne procesada como una hamburguesa o una salchicha. Esta tecnología de carne cultivada sigue en las primeras fases de investigación y desarrollo, ya que se tienen que ampliar y refinar los prototipos para prepararlos para los desafíos de la comercialización. Pero, ya están los ingenieros biológicos con su próximo reto: crear trozos estructurados de carne como un solomillo o pechuga de pollo.
De qué está hecha la carne
Si pones un trozo de carne cruda bajo un microscopio, podrás ver lo que estás comiendo a nivel celular. Cada mordisco es una matriz de músculo y células de grasa, entrelazadas con vasos sanguíneos y envuelto por tejido conectivo.
Las células musculares están llenas de proteínas y nutrientes, y las células de grasa están llenas, por supuesto, de grasa. Estos dos tipos de células contribuyen a la mayoría del sabor y de la sensación en boca que experimenta un carnívoro al morder una hamburguesa o solomillo.
Los vasos sanguíneos proveen el tejido de un animal con nutrientes y oxígeno cuando está vivo; después de la matanza, la sangre añade el matiz "umami" a la carne.
Sección de pavo teñida para mostrar el tejido muscular esquelético de la organización a nivel celular, también conocida como carne. Natalie Rubio
El reto para los investigadores de agricultura celular es recrear esta complejidad de la carne por completo. Podemos cultivar células de grasa y musculares en una placa de Petri pero los vasos sanguíneos y el tejido conectivo no se generan espontáneamente como lo hacen en un animal. ¿Cómo podemos generar biomateriales y bioreactores para proveer la difusión de nutrientes e inducir organización para obtener un trozo de carne grueso y estructurado?
Las hamburguesas de carne cultivada son el primer paso
Para crear cualquier tipo de carne cultivada, los investigadores sacan pequeños trozos -del tamaño de una canica- de tejido de una vaca, cerdo, o gallina y aíslan células individuales. Después, ingenieros biológicos como yo ponemos las células en frascos de plástico y les damos nutrientes, oxígeno y humedad mientras los mantenemos a la temperatura corporal. Las células están contentas y se pueden dividir de manera exponencial, creando más células.
Cuando crecen sobre plástico, las células continúan dividiéndose hasta que se expanden por toda la superficie disponible. Esto da como resultado una capa aglomerada que tiene una célula de grosor. Una vez las células paran de dividirse, empiezan a madurar. Las células musculares se juntan para crear largas fibras musculares y las células grasas comienzan a producir lípidos. Los investigadores pueden combinar un puñado de estas células para crear productos de carne procesada, como hamburguesas, perritos calientes, y salchichas.
Las células animales son las únicas que pueden replicar gran parte de la experiencia de la carne. Pero, sin vasos sanguíneos y tejido conectivo, no obtienes un tejido tridimensional organizado y eso es lo que necesitas para los trozos de carne estructurados como solomillo, pechugas de pollo, o bacon.
Para sobreponerse a este reto, los científicos pueden usar biomateriales para replicar la estructura y función de los vasos sanguíneos (para obtener nutrientes y oxígeno posteriormente) y tejido conectivo (para la organización y textura). Esta área de investigación se llama desarrollo de andamio.
Andamios: el ingrediente secreto de los solomillos
El concepto de los andamios se origina en el campo de la ingeniería de tejidos para aplicación médica. Los científicos combinan células y andamios para producir biomateriales funcionales para investigación, evaluaciones de toxicología o implantes.
Estos biomateriales pueden tener formas distintas -películas, geles, esponjas- dependiendo de qué propiedades se quieran obtener del tejido final. Por ejemplo, podrías cultivar células cutáneas en hojas de colágeno planas, para crear un injerto de piel para ayudar a víctimas de quemaduras, o células óseas en una esponja hidroxiapatita para la regeneración ósea.
Para las aplicaciones médicas, los andamios se necesitan generalmente por la seguridad del implante, debe no inducir una respuesta del sistema inmunitario del cuerpo, tiene que ser degradable y capaz de soportar el crecimiento de las células.
Para las aplicaciones alimenticias, los diseños o consideraciones de los andamios son diferentes. Deberían soportar el crecimiento de las células, pero también es importante que sean baratas, comestibles, y que su producción no contamine en exceso. Algunos biomateriales comunes para la aplicación alimenticia incluyen celulosa de plantas, un carbohidrato llamado chitosan de champiñones y un carbohidrato llamado alginato de algas.
Aquí está una "receta" para carne cultivada con la que he trabajado en el laboratorio. Primero, crea un andamio apropiado. Aisla chitosan extraído de champiñones y disuélvelo en agua para crear un gel viscoso. Pon el gel en un tubo y expon un extremo a una sustancia fría, como hielo seco o nitrógeno líquido. El tubo entero de gel se empezará a congelar lentamente, empezando por el extremo más frío. Después, ya se puede liofilizar mediante un vacío que expulsa el gel a temperaturas muy bajas, creando un material seco parecido a una esponja. El proceso de congelación dirigido crea una esponja con pequeños poros alineados -parecido a un conjunto de pajitas- y también tejido muscular.
El proceso simplificado para crear una esponja de chitosán con poros alineados.
Así, en vez de cultivar la carne en plástico plano, puedes transferir las células a esta esponja tridimensional para proveer a las células con más superficie y crear así un tejido más grueso. Los poros también pueden ayudar a distribuir nutrientes y oxígeno a través del tejido. Hasta ahora, con esta técnica, mi laboratorio ha sido capaz de producir pequeños trozos de carne de menos de un centímetro cuadrado, un poco pequeños para una barbacoa pero un buen comienzo.
Otras posibilidades de andamios incluye cultivar células dentro de fibras, geles, o esponjas con una base de alginato. O los técnicos pueden aclarar células vegetales de plantas en un proceso llamado descelularización, y repoblar el marco de celulosa que sobra con las células de animal.
Una vez los investigadores encuentren materiales y métodos que funcionen muy bien, trabajaremos en crear tandas más grandes. En ese momento, será un simple juego ampliar el proceso y bajar el precio para que los productos de carne cultivada puedan competir con los productos de carne de granja.
Siempre es emocionante ver como startups debutan con sus albóndigas cultivadas, sus salchichas y hamburguesas. Sin embargo, estoy mirando al futuro para ver qué es lo siguiente. Con un poco más de investigación, tiempo, fondos, y suerte, el menú de carne cultivada 2.0 incluirá el solomillo y las chuletas de cerdo que muchos carnívoros conocen y aman.
Autor:
- Natalie R. Rubio, doctorando en Agricultura Celular, Tufts University
Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Puedes leer el artículo original aquí.
Traducción | Alba Alonso
Fotos | istock | Natalie Rubio | Jimmy Chan
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