Carne coltivata: differenze tra le versioni
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=== Linee cellulari ===
La tecnica consiste nel prelevare cellule muscolari e nutrirle con proteine che aiutano la crescita del tessuto. Una volta che il processo è partito, teoricamente è possibile continuare a produrre carne all'infinito senza aggiungere nuove cellule da un organismo vivente. Si è stimato che, in condizioni ideali, due mesi di produzione di carne in vitro potrebbero generare 50.000 tonnellate di carne da dieci cellule muscolari di [[maiale]]<ref name=":3">{{Cite web|title=Frequently asked questions about stem cell research|url=https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/bone-marrow-transplant/in-depth/stem-cells/art-20048117|access-date=2020-10-17|website=Mayo Clinic|language=en}}</ref><ref>{{Cite web|last1=August 16|last2=2016|title=What is Cellular Agriculture?|url=https://www.new-harvest.org/what_is_cellular_agriculture|access-date=2020-10-28|website=New Harvest|language=en}}</ref>.
=== [[Bioreattore|Bioreattori]] ===
La carne coltivata può essere prodotta come strisce di fibra muscolare, che cresce attraverso la fusione di cellule staminali embrionali, cellule staminali adulte o cellule satellite specializzate trovate nel tessuto muscolare. Questo tipo di carne può essere coltivata in un [[bioreattore]]<ref name=":4">{{Cite web|title=Induced Pluripotent Stem Cells (iPS) {{!}} UCLA Broad Stem Cell Center|url=https://stemcell.ucla.edu/induced-pluripotent-stem-cells#:~:text=iPSC%20are%20derived%20from%20skin,cell%20needed%20for%20therapeutic%20purposes.|access-date=2020-10-17|website=stemcell.ucla.edu}}</ref>.
Alternativamente, la carne potrebbe crescere in un muscolo "reale". Tuttavia, questo richiederebbe qualcosa che sostituisca il sistema circolatorio, con lo scopo di fornire i nutrienti e l'[[ossigeno]] direttamente alle cellule che stanno crescendo, e di rimuovere i prodotti di scarto. Si dovrebbero produrre anche altri tipi di cellule, come [[adipociti]], e messaggeri chimici dovrebbero fornire le istruzioni ai tessuti in crescita per la formazione di strutture. Il tessuto muscolare si dovrebbe anche "stirare" fisicamente, o dovrebbe venir "esercitato" al fine di farlo crescere correttamente
=== [[Ingegneria tissutale]] ===
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La chitina è il secondo polimero più abbondante in natura. Si trova negli esoscheletri di crostacei e funghi. Poiché l'agricoltura cellulare sta tentando di porre fine alla dipendenza dagli animali, la chitina derivata dai funghi è di maggiore interesse. È stato per lo più studiato da Pelling Group. Il chitosano è derivato dalla chitina in un processo noto come deacetilazione alcalina (sostituendo alcuni gruppi di [[Amminoacido|amminoacidi]]). Il grado di questo processo determina le proprietà fisiche e chimiche del chitosano. Il chitosano ha proprietà antibatteriche; in particolare, ha effetti battericidi sui batteri planctonici e sui biofilm e un effetto statico batterico sui gram negativi batteri come ''E. coli''. Questo è importante in quanto neutralizza i composti potenzialmente dannosi senza l'uso di antibiotici, cosa che molti consumatori evitano. La somiglianza del [[chitosano]] con i [[Glicosamminoglicano|glicosaminoglicani]] e le interazioni interne tra glicoproteine e proteoglicani lo rendono altamente biocompatibile. Può facilmente mescolarsi con altri polimeri per selezionare più fattori bioattivi. Un potenziale svantaggio del chitosano è che si degrada in presenza di lisozimi (enzimi naturali). Ma si può resistere a questo usando la [[Acetilazione|deacetilazione]]. Questo non è del tutto negativo, poiché i sottoprodotti prodotti attraverso la degradazione hanno proprietà antinfiammatorie e antibatteriche. È importante abbinare il livello a cui le cellule si affidano alla matrice per la struttura con il degrado<ref name=":75">{{Cite journal|last1=Campuzano|first1=Santiago|last2=Pelling|first2=Andrew E.|date=2019|title=Scaffolds for 3D Cell Culture and Cellular Agriculture Applications Derived From Non-animal Sources|journal=Frontiers in Sustainable Food Systems|language=en|volume=3|doi=10.3389/fsufs.2019.00038|s2cid=157058210|issn=2571-581X|doi-access=free}}</ref>.
=== [[Collagene]] ===
Il collagene è una famiglia di proteine che costituisce la struttura primaria del tessuto connettivo umano. È tipicamente derivato da fonti bovine, suine e murine. L'agricoltura cellulare supera questa dipendenza attraverso l'uso di organismi transgenici in grado di produrre le ripetizioni di amminoacidi che compongono il collagene. Il collagene esiste naturalmente come collagene di tipo I. È stato prodotto come idrogel porosi, compositi e substrati con indicazioni topografiche e proprietà biochimiche. I tipi sintetici di collagene sono stati prodotti attraverso la produzione di proteine ricombinanti: collagene di tipo II e III, tropoelastina e [[fibronectina]]. Una sfida con queste proteine è che non possono essere modificate dopo la traduzione. Tuttavia, una proteina fibrillare alternativa è stata isolata nei microbi che mancano degli stimoli biochimici del collagene, ma ha il suo tipo di personalizzazione genica. Uno degli obiettivi della produzione di collagene ricombinante è l'ottimizzazione della resa: come può essere prodotto in modo più efficace. Le piante, in particolare il tabacco, sembrano l'opzione migliore, tuttavia anche batteri e lieviti sono valide alternative<ref name=":76">{{Cite journal|last1=Campuzano|first1=Santiago|last2=Pelling|first2=Andrew E.|date=2019|title=Scaffolds for 3D Cell Culture and Cellular Agriculture Applications Derived From Non-animal Sources|journal=Frontiers in Sustainable Food Systems|language=en|volume=3|doi=10.3389/fsufs.2019.00038|s2cid=157058210|issn=2571-581X|doi-access=free}}</ref>.
La proteina di soia testurizzata è un prodotto a base di farina di soia spesso utilizzato nella carne di origine vegetale che supporta la crescita delle cellule bovine. La sua consistenza spugnosa consente un'efficace semina cellulare e la sua porosità favorisce il trasferimento di ossigeno. Inoltre, si degrada durante la differenziazione cellulare in composti benefici per determinate cellule<ref name=":132">{{Cite journal|last1=Ben-Arye|last8=Levenberg|s2cid=216199677|doi=10.1038/s43016-020-0046-5|pages=210–220|issue=4|volume=1|language=en|journal=Nature Food|url=https://www.nature.com/articles/s43016-020-0046-5|title=Textured soy protein scaffolds enable the generation of three-dimensional bovine skeletal muscle tissue for cell-based meat|date=April 2020|first8=Shulamit|first7=Neta|first1=Tom|last7=Lavon|first6=Iris|last6=Ianovici|first5=Yedidya|last5=Zagury|first4=Shira|last4=Landau|first3=Shahar|last3=Ben-Shaul|first2=Yulia|last2=Shandalov|issn=2662-1355}}</ref>.
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=== [[Filatura dei polimeri|Filatura]] ===
Immersion Jet Spinning è un metodo per creare scaffold mediante la filatura di polimeri in fibre, sviluppato dal Parker Group ad Harvard. La loro piattaforma utilizza la forza centrifuga per estrudere una soluzione polimerica attraverso un'apertura in un serbatoio rotante. Durante l'estrusione, la soluzione forma un getto che si allunga e si allinea mentre attraversa il traferro. Il getto viene diretto in un bagno di precipitazione controllato dal vortice che reticola chimicamente o precipita le nanofibre polimeriche. La regolazione del traferro, della rotazione e della soluzione modifica il diametro delle fibre risultanti. Questo metodo può far girare scaffold da fogli di PPTA, [[nylon]], DNA e nanofibre. Uno scaffold di tipo nanofibrosa a base di [[Acido alginico|alginato]] e la gelatina è stata in grado di supportare la crescita delle cellule [[Cloruro di ossalile|C2C12]]. I mioblasti della muscolatura liscia dell'aorta di coniglio e bovino sono stati in grado di aderire alle fibre di gelatina. Formavano aggregati su fibre più corte e tessuti allineati su quelle più lunghe<ref name=":162">{{Cite journal|last1=Gonzalez|last8=Goss|doi=10.1002/mame.201600365|pages=1600365|issue=1|volume=302|journal=Macromolecular Materials and Engineering|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mame.201600365|title=Production of Synthetic, Para-Aramid and Biopolymer Nanofibers by Immersion Rotary Jet-Spinning|date=2017|first9=Kevin Kit|last9=Parker|first8=Josue A.|first7=Holly M.|first1=Grant M.|last7=Golecki|first6=Isabelle|last6=Huggler|first5=Christophe O.|last5=Chantre|first4=Stacey A.|last4=Fitzgibbons|first3=Johan U.|last3=Lind|first2=Luke A.|last2=MacQueen|issn=1439-2054}}</ref>.
=== [[Produzione additiva]] ===
Un filamento di cellule muscolari può essere stampato in una struttura pensata per assomigliare a un prodotto a base di carne finito che può quindi essere ulteriormente lavorato per la maturazione cellulare. Questa tecnica è stata dimostrata in una collaborazione tra soluzioni di bioprinting 3D e Aleph Farms che hanno utilizzato la produzione additiva per strutturare le cellule di tacchino sulla Stazione Spaziale Internazionale<ref>{{Cite web|url=https://meatech3d.com/|title=Home|website=MeaTech}}</ref>.
La biostampa 3D è stata utilizzata per produrre carne coltivata simile a una bistecca, composta da tre tipi di fibre cellulari bovine e con una struttura di fibre cellulari assemblate simile alla carne originale<ref>{{cite news|title=Japanese scientists produce first 3D-bioprinted, marbled Wagyu beef|url=https://newatlas.com/science/world-first-lab-grown-wagyu-beef-japan/|access-date=21 September 2021|work=New Atlas|date=25 August 2021}}</ref><ref name=":13">{{Cite journal|last1=Ben-Arye|first1=Tom|last2=Shandalov|first2=Yulia|last3=Ben-Shaul|first3=Shahar|last4=Landau|first4=Shira|last5=Zagury|first5=Yedidya|last6=Ianovici|first6=Iris|last7=Lavon|first7=Neta|last8=Levenberg|first8=Shulamit|date=April 2020|title=Textured soy protein scaffolds enable the generation of three-dimensional bovine skeletal muscle tissue for cell-based meat|url=https://www.nature.com/articles/s43016-020-0046-5|journal=Nature Food|language=en|volume=1|issue=4|pages=210–220|doi=10.1038/s43016-020-0046-5|s2cid=216199677|issn=2662-1355}}</ref>.
=== [[Fermentazione]] ===
I prodotti utilizzati in questa tecnica includono latte, miele, uova, formaggio e gelatina che sono fatti di varie proteine piuttosto che di cellule. In tali casi, queste proteine devono essere fermentate in modo molto simile alla produzione di proteine ricombinanti, alla produzione di alcol e alla generazione di molti prodotti a base vegetale come tofu, [[tempeh]] e crauti<ref>{{Cite web|last1=August 16|last2=2016|title=What is Cellular Agriculture?|url=https://www.new-harvest.org/what_is_cellular_agriculture|access-date=2020-10-28|website=New Harvest|language=en}}</ref>. Le proteine sono codificate da geni specifici, i geni che codificano per la proteina di interesse sono sintetizzati in un plasmide, un anello chiuso di informazioni genetiche a doppia elica. Questo plasmide, chiamato [[DNA ricombinante]], viene poi inserito in un campione batterico. Perché ciò avvenga, i batteri devono essere competenti (cioè in grado di accettare DNA estraneo, extracellulare) e in grado di trasferire geni orizzontalmente (cioè integrare i geni estranei nel proprio DNA). Il trasferimento genico orizzontale è significativamente più impegnativo negli organismi [[Eukaryota|eucarioti]] rispetto ai procariotiorganismi perché i primi hanno sia una membrana cellulare che una membrana nucleare che il plasmide deve penetrare mentre gli organismi procarioti hanno solo una membrana cellulare. Per questo motivo, i batteri procarioti sono spesso favoriti. Al fine di rendere un tale batterio temporaneamente competente, può essere esposto a un sale come il cloruro di calcio, che neutralizza le cariche negative sulle teste di fosfato della membrana cellulare e le cariche negative sul plasmide per impedire che i due si respingano. I batteri possono incubare in acqua calda, aprendo grandi pori sulla superficie cellulare attraverso i quali può entrare il plasmide.
Successivamente, i batteri vengono fermentati nello zucchero, che lo incoraggia a crescere e duplicarsi. Nel processo esprime il suo DNA e il plasmide trasferito con conseguente proteina<ref>{{Cite web|title=Bacteria - The Role Of Bacteria In Fermentation|url=https://science.jrank.org/pages/710/Bacteria-role-bacteria-in-fermentation.html|access-date=2020-10-28|website=science.jrank.org|language=en}}</ref>.
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