ייצור בשר מתורבת תלוי בבידוד, התרחבות והתמיינות של תאי גזע של בעלי חיים לרקמות אכילות. תאי גזע שרירים, או תאי לוויין, הם מרכזיים בתהליך זה בשל יכולתם להתחדש וליצור סיבי שריר. באופן מסורתי, סרום בקר עוברי (FBS) שימש לאספקת חומרים מזינים וגורמי גדילה במהלך תרבית תאים. עם זאת, הסרום יקר, לא מוגדר מבחינה כימית, נוטה לשונות אצווה ומעלה חששות אתיים ובטיחותיים. אתגרים אלה הפריעו לתיעוש של בשר מתורבת. ההתייחסות אליהם דורשת מדיה נטולת סרום שיכולה לתמוך הן בהפצה והן בהתמיינות של תאי לוויין תוך שמירה על הפונקציונליות שלהם לאורך זמן.
מחקר (DOI: 10.48130/fmr-0025-0006) שפורסם ב מחקר חומרי מזון ב-25 ביוני 2025 על ידי Shijie Ding, הצוות של Chunbao Li & Guanghong Zhou, האוניברסיטה החקלאית של נאנג'ינג, מקים מערכת תאים לווייניים נטולת סרום ומהונדסת גנטית המאפשרת התפשטות יציבה והתמיינות יעילה, ומספקת בסיס ניתן להרחבה לייצור בשר מתורבת בר קיימא.
כדי להקים באופן שיטתי מערכת נטולת סרום לייצור בשר מתורבת, החוקרים השתמשו לראשונה באסטרטגיית אופטימיזציה איטרטיבית לתכנון מדיום התפשטות עבור תאי לווין של חזירים (SCs). החל ממדיום בסיסי DMEM/F12 בתוספת גורמים חיוניים כגון ITS-X, BSA, Y-27632 וגורמי גדילה (bFGF, EGF, IGF-1, LIF), הם בדקו הישרדות באמצעות ניתוח בעל תוכן גבוה. בעוד שפורמולה 1 תמכה בחיוניות מינימלית, פורמולה 2 שופרה על ידי הוספת שומנים, חומצות אמינו לא חיוניות ונוגדי חמצון, אשר שיפרו את כדאיות התא. בדיקות נוספות של גורם יחיד עם הידרוקורטיזון, פורסקולין, HGF, דקסמתזון ו-LPA הובילו לפורמולה 3, שהגבירה משמעותית את ההתרבות בטווח הקצר.
אופטימיזציה סופית של ריכוזי הפקטורים יצרה פורמולה 4, שלימים נקראה A19, המכילה 19 רכיבים. A19 תמך בשגשוג חזק של SCs ראשוניים עם יותר מ-90% כדאיות על פני מעברים ושמר על ביטוי גבוה של מווסתים מיוגניים (PAX7, MYOD, MYOG) בהשוואה לבקרות בסרום. כדי לטפל בהזדקנות, נעשה שימוש ב-CRISPR/Cas9 ליצירת CDKN2A−/− קווי SC, שהציגו שגשוג משופר בצורה ניכרת על פני 18 מעברים וביטוי גנים מיוגניים מווסתים בהשוואה לתאים מסוג פרא. במיוחד, CDKN2A−/− שיבוטים שמרו על יכולת התמיינות לתוך myotubes בוגרים במעברים מוקדמים, בניגוד לבקרות. כאשר תרבות ב-A19, CDKN2A−/− תאים שגשגו ביציבות במשך 15 מעברים לפחות תוך שמירה על סמני גזע, והדגימו תאימות לתנאים נטולי סרום.
יעילות הבידול שופרה עוד יותר באמצעות בדיקה שלבית של מדיה, שהגיעה לשיאה במדיום בגרסה 4.0 שאיפשר יצירת myotube מוארכת וחיובית ל-MyHC מתרבית לטווח ארוך. CDKN2A−/− תאים. לבסוף, על ידי זריעת תאים מהונדסים אלה על פיגום אכיל תלת מימדי מבוסס צמחים, הצוות יצר מבנים דמויי בשר. אלה הציגו פרמטרי מרקם משופרים כמו לעיסה וגומיות בהשוואה לפיגומים בלבד, מה שמאשר שמערכת ההתרבות/הבחנה נטולת הסרום המשולבת עם CDKN2A−/− SCs יכולים לתמוך בייצור בשר מתורבת ראשוני.
האסטרטגיה הכפולה הזו – פיתוח מדיה נטולת סרום והנדסת קווי תאים מונצחים – נותנת מענה לשניים מהאתגרים הדחופים ביותר בייצור בשר מתורבת: הפחתת עלויות ומדרגיות יציבה. על ידי ביטול הצורך בסרום שמקורו בבעלי חיים, הגישה משפרת את בטיחות המזון, קבלה אתית ועקביות בייצור. יתר על כן, מבוסס CRISPR CDKN2A תאי נוקאאוט מספקים מקור מתחדש של אבות שרירים, ומפחיתים את התלות בביופסיות חוזרות של בעלי חיים. יחד, חידושים אלה מסמנים צעד קריטי לקראת בשר חזיר מתורבת בעל קיימא מסחרית ואפשרי להרחבה למיני בעלי חיים אחרים.
