Produzir carne a partir de células animais, sem necessidade de criar e abater animais, é uma das promessas da agricultura celular. No entanto, para que esta tecnologia seja viável em larga escala, é preciso resolver dois desafios práticos: como crescer grandes quantidades de células de forma eficiente, e como recolhê-las no final do processo para integrar em produtos de carne cultivada.
Um novo estudo publicado na revista Innovative Food Science and Emerging Technologies, que tem como primeiro autor Hélder Bandarra-Tavares, doutorando no CCMAR em colaboração com o Instituto de Bioengenharia e Biociências do Instituto Superior Técnico (iBB-IST), sob supervisão do Prof. Pedro Fonte e Prof. Ana Fernandes-Platzgummer, combina princípios de biologia celular, biomateriais e bioprocessamento para apoiar a transição de cultura de células animais para sistemas escaláveis e industrialmente relevantes.
O processo de criar carne cultivada começa com a recolha de células animais que são depois multiplicadas em laboratório.
Tal como muitas células do corpo humano, as células usadas neste estudo precisam de uma superfície sólida onde se agarrar para crescer - são as chamadas células aderentes. É aqui que entram as micropartículas: pequenas partículas que funcionam como suporte para as células, permitindo que se multipliquem na sua superfície.
Por sua vez, as micropartículas são utilizadas em sistemas de cultura celular em suspensão, que permitem atingir dimensões mais próximas de processos industriais. Neste estudo, a produção de células foi realizada num sistema de cultura em agitação semelhante ao que acontece em bioreatores industriais, mas em menor escala.
Os investigadores trabalharam com células derivadas do cordão umbilical de bovino.
Este tecido foi escolhido por ser rico em células com grande potencial de proliferação e por representar uma fonte que não envolve o sacrifício do animal, promovendo assim um processo de produção de carne cultivada focado em sustentabilidade e bem-estar animal.
Neste estudo, a equipa isolou células de três animais diferentes e testou várias condições de cultura para otimizar o seu crescimento. Um dos resultados mais relevantes foi o efeito do FGF-2, um fator de crescimento: a sua adição ao meio de cultura duplicou aproximadamente o número de células produzidas, tornando o processo mais eficiente.
Mas a verdadeira inovação deste trabalho está na forma como as células são recolhidas depois de crescerem.
Tradicionalmente, separar as células das micropartículas é um passo complexo que pode levar à perda de células e comprometer a eficiência do processo, especialmente em larga escala. Neste estudo, os investigadores usaram uma solução à base de pectinase (uma enzima que dissolve as micropartículas) libertando as células intactas. Este método permite recuperar as células com elevado rendimento, resolve obstáculos mais críticos para a escalabilidade do processo e permite obter grandes números de células. Originando uma suspensão de células sem micropartículas no final, este processo facilita a sua aplicação direta em carne cultivada, permitindo ajustar facilmente a formulação dos produtos.
Adicionalmente, os testes mostraram resultados promissores: as células aderiram com alta eficiência e começaram a proliferar imediatamente, sem fase de adaptação. Após sete dias de cultura, foi possível obter entre oito e nove vezes o número de células inicial, demonstrando o sucesso das condições implementadas. Este sistema tem ainda potencial para ser aplicado em escalas maiores, representando um passo de grande importância para a produção de células animais em larga escala.
"Esta publicação demonstra como o conhecimento tradicionalmente aplicado às ciências biomédicas e farmacêuticas pode também contribuir para áreas emergentes, tais como sistemas alimentares sustentáveis, produção de proteínas alternativas e biotecnologia de próxima geração."
O caminho para a escala industrial está aberto, mas persistem desafios.
Ainda assim, os autores reconhecem que a capacidade de multiplicação destas células continua a ser limitada para produção em larga escala, mas o trabalho estabelece uma plataforma que pode ser otimizada em estudos futuros.
A demonstração de que micropartículas funcionam para este tipo de células, e de que sistemas escaláveis de cultura permitem a sua produção de forma reprodutível e eficiente, representa um passo importante no desenvolvimento de processos para a agricultura celular.
