지속가능한 배양육 생산을 위한 공동배양 시스템

배양육은 동물 근육 세포에서 자라며, 이러한 세포의 성장을 촉진하기 위해 동물 혈청이 필요합니다. 그러나 혈청을 사용하면 비용이 많이 들고 윤리적 문제가 발생하기 때문에 상당한 어려움이 따릅니다. 이제 연구자들은 성장 인자를 분비하는 간 세포와 광합성 미생물을 함께 성장시켜 동물 혈청을 사용하지 않고도 근육 세포를 성장시킬 수 있는 저렴하고 환경 친화적인 배지를 만드는 시스템을 개발했습니다.

증가하는 세계 식량 수요에 대처하기 위해 환경 친화적인 육류 생산 기술에 대한 절실한 필요성이 있습니다. 배양육 생산은 기존 육류 생산의 대안으로 많은 주목을 받고 있는 그러한 기술 중 하나입니다. 2012년에 처음 개발된 배양육은 실험실에서 동물의 근육 세포를 성장시키거나 배양하여 생산된 고기일 뿐입니다.

일반적으로, 배양육 생산에는 동물의 혈청(또는 혈액의 액체 부분)이 필요한데, 이는 근육 세포 성장을 촉진하는 풍부한 단백질을 포함하고 있기 때문에 배양 배지에서 근육 세포의 성장에 필수적입니다. 동물 혈청을 사용하면 높은 비용, 오염 위험, 윤리적 우려와 같은 여러 가지 이유로 상당한 어려움이 있습니다. 따라서 혈청을 사용하지 않고도 근육 세포를 성장시킬 수 있는 배양 방법이 필요합니다.

이제 도쿄여자의대의 타츠야 시미즈 교수가 이끄는 연구팀, 박사과정생 샹가 추, 와세다대 토루 아사히 교수, 도쿄여자의대의 유지 하라구치 교수, 고베대 토모히사 하스누마 교수가 광합성 미생물을 사용하여 혈청 없이 근육 세포를 배양하는 새로운 시스템을 개발했습니다. 그들의 연구 결과는 2024년 8월 23일 Scientific Reports 에 게재되었습니다.

일반적으로 동물 혈청은 근육 세포의 성장에 필수적인 성장 인자라는 단백질을 제공합니다. 그러나 쥐 간 세포도 이러한 성장 인자를 분비하는 것으로 알려져 있습니다. 연구자들은 이러한 간 세포를 배양한 후 남은 배지(또는 상층액)에 성장 인자가 포함되어 있으며 혈청을 사용하지 않고도 근육 세포 성장을 지원할 수 있다는 것을 발견했습니다. "성장 인자를 분비하는 세포가 더 많고 배양 기간이 길수록 성장 인자의 양이 더 많지만, 단점은 세포가 젖산과 암모니아와 같은 노폐물을 동시에 배지에 생성하여 결국 근육 세포 성장을 방해한다는 것입니다."라고 Shimizu는 설명합니다.

따라서 폐기물 제거는 동물 혈청의 대안으로서 이 배양 상층액의 성능을 개선하는 데 필수적입니다. 이를 해결하기 위해 연구자들은 젖산을 피루브산으로 전환하는 유전자를 가진 L-락테이트 동화 남조류(광합성 미생물)를 개발했는데, 이는 젖산과 암모니아와 같은 유해한 폐기물 대사산물을 흡수하여 피루브산과 아미노산과 같은 동물 세포(쥐 간세포와 근육세포)의 영양소로 전환할 수 있었습니다.

이 연구에서 연구 그룹은 성장 인자를 분비하는 쥐 간 세포를 변형된 남조류와 공동 배양하거나 함께 배양한 다음, 이 공동 배양의 상층액을 혈청 없이 근육 세포 성장을 촉진하는 데 사용할 수 있는 새로운 시스템을 제안했습니다. 그들은 남조류를 쥐 간 세포와 공동 배양한 결과 젖산이 30% 감소하고 암모니아가 90% 이상 감소하는 것을 발견했습니다. 또한 남조류가 생산한 영양소는 쥐 간 세포의 영양소 고갈을 줄일 수 있어 공동 배양 상층액에 포도당과 피루브산과 같은 영양소가 쥐 간 세포만 자란 곳에서 수집한 상층액에 비해 풍부했습니다.

이 공동 배양 상층액을 사용하여 근육 세포를 배양했을 때, 쥐 간 세포만 사용했을 때보다 근육 세포의 성장 속도가 3배 더 높았다는 것을 발견했습니다. 이는 남조류를 공동 배양하면 혈청 대체물로서 배양 상층액의 성능이 크게 향상되고 폐기물 재활용을 통해 세포 배양이 최적화됨을 보여줍니다.

"저희 연구는 배양육 생산, 발효, 생물제약 생산, 재생 의학과 같은 세포 농업을 포함한 다양한 분야에서 광범위하게 적용할 수 있는 새로운 저비용 지속 가능한 세포 배양 시스템을 제공합니다. 또한 동물을 죽이지 않고 고기를 생산하는 기술로서 광합성 미생물로 동물 세포를 배양하면 미래의 식량 안보 과제뿐만 아니라 윤리적 우려와 기후 변화와 관련된 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 Shimizu는 결론지었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241028131751.htm