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近日，《自然-通讯》 (Nature Communications) 杂志在线发表了bmw11222、畜禽生物育种全国重点实验室韩建永教授课题组的研究成果《通过稳定猪上胚层干细胞的多向分化生成多组织细胞培养肉》(Generation of multitissue cell-cultivated meat via multidirectional differentiation of stable porcine epiblast stem cells)。

细胞培养肉作为一种可持续蛋白质生产的新兴替代方案已成为各国研发热点, 但如何再现天然肉类复杂的细胞组分与营养质地仍是关键性挑战。韩建永教授课题组长期致力于大家畜早期胚胎发育及多能干细胞相关的研究工作, 针对上述技术瓶颈进行攻关, 在细胞培养肉研发方面取得突破性成果。本研究结合实验室前期建立的胚胎干细胞肌源性分化体系 (Nat Commun, 2023), 成功地实现了猪上胚层干细胞 (pgEpiSCs) 向肌肉、脂肪及血管内皮细胞的高效多谱系特异性分化。并结合可扩展的无支架3D悬浮培养体系, 首次实现了一种多能干细胞来源的多组织、营养可控的细胞培养肉的制备, 具备以下创新性：

1. 建立了猪胚胎多能干细胞无血清多向诱导分化体系

本研究以稳定的猪胚胎多能干细胞作为种子细胞, 实现了其向肌肉组织中不同类型细胞 (肌肉、脂肪、内皮细胞) 的定向诱导分化, 整个分化过程无血清无动物源成分, 有效规避了外源成分带来的安全风险；同时, 通过组学分析以及细胞功能验证等多重技术手段, 进一步明确了干细胞的各个分化阶段与分子特征。

2. 构建了无支架3D悬浮自组装的多组织聚合体

本研究通过3D悬浮培养以及聚合体自组装方式成功实现多组织细胞培养肉的制备。研究建立了一种可扩展的3D悬浮培养平台, 无需外源支架材料, 细胞可通过自身分泌的细胞外基质自发组装形成聚合球体。该体系不仅能有效促进不同类型细胞间的识别、黏附与共培养, 还可显著提升细胞增殖效率、增强组织结构的复杂度。该技术有助于适配生物反应器系统, 为后续实现细胞大规模培养与扩增奠定基础, 为细胞培养肉的工业化生产提供一种可行、高效的技术路径。

3. 制备了具有优良质地且营养可控的多组织细胞肉

本研究制备的多组织培养肉产品再现了传统猪肉的质地特性；同时, 通过调控不同类型细胞的混合培养比例, 可实现产品营养成分的精准调控。此外, 该多组织细胞培养肉在弹性口感及多不饱和脂肪酸 (PUFAs) 含量上表现出显著优势, 可能对健康更有益。这为营养调控型细胞培养肉产品的研发提供了新的思路与技术可能, 有望提升细胞培养肉的营养价值与市场竞争力。

总的来说, 这项研究实现了猪胚胎来源多能干细胞向多个细胞谱系的高效定向分化, 建立了基于细胞自组装机制的可扩展3D悬浮培养体系, 为培养肉的开发和产业化制备提供了新途径。该技术突破为开发营养精准定制化、生态可持续的新型肉类替代品提供新的技术途径和科技支撑。目前, 韩建永教授团队在现有的成果基础之上, 正致力于突破种子细胞大规模培养以及低成本培养基研发的技术难题, 以实现细胞培养肉的产业化。

该研究得到生物育种国家科技重大专项 (2023ZD0407503)；国家自然科学基金 (32370846, 31970825, 32402757)；拼多多-中国农业大学研究基金 (PC2024A01001) 等项目的资助。中国农业大学为该研究工作的第一完成单位, 中国农业大学博士研究生姚艺璇、已毕业博士朱高翔、郅明雷副教授、博士研究生李润博为本文的共同第一作者, 我院韩建永教授、北京农学院动物科学技术学院曹素英教授和北京工商大学食品与健康学院马爱进教授为本文的共同通讯作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-70177-w