Agricultura celular - Cellular agriculture

A agricultura celular se concentra na produção de produtos agrícolas a partir de culturas de células usando uma combinação de biotecnologia , engenharia de tecidos , biologia molecular e biologia sintética para criar e projetar novos métodos de produção de proteínas, gorduras e tecidos que, de outra forma, viriam da agricultura tradicional. A maior parte da indústria se concentra em produtos de origem animal, como carne, leite e ovos, produzidos em cultura de células, em vez de criar e abater animais de criação. O conceito de agricultura celular mais conhecido é a carne cultivada .

História

Embora a agricultura celular seja uma disciplina científica nascente, os produtos da agricultura celular foram comercializados pela primeira vez no início do século 20 com insulina e coalho .

Em 24 de março de 1990, o FDA aprovou uma bactéria que foi geneticamente modificada para produzir coalho, tornando-o o primeiro produto geneticamente modificado para alimentos. O coalho é uma mistura de enzimas que transforma o leite em coalhada e soro de leite na fabricação de queijo. Tradicionalmente, o coalho é extraído do revestimento interno do quarto estômago dos bezerros. Hoje, os processos de fabricação de queijo usam enzimas de coalho de bactérias, fungos ou leveduras geneticamente modificadas porque não são adulterados, são mais consistentes e mais baratos do que o coalho de origem animal.

Em 2004, Jason Matheny fundou a New Harvest , cuja missão é "acelerar os avanços na agricultura celular". A New Harvest é a única organização focada exclusivamente no avanço do campo da agricultura celular e forneceu o primeiro financiamento de doutorado especificamente para a agricultura celular, na Tufts University.

Em 2014, IndieBio , uma aceleradora de biologia sintética em São Francisco, incubou várias startups de agricultura celular, hospedando Muufri (fazendo leite a partir de cultura de células, agora Perfect Day Foods), Clara Foods (fazendo clara de ovo a partir de cultura de células), Gelzen (fazendo gelatina de bactérias e fermento, agora Geltor), Afineur (fazendo grãos de café cultivados) e Pembient (fazendo chifre de rinoceronte). Muufri e Clara Foods foram inicialmente patrocinados pela New Harvest.

Em 2015, a Mercy for Animals criou o The Good Food Institute , que promove a agricultura baseada em plantas e celular.

Também em 2015, Isha Datar cunhou o termo "agricultura celular" (muitas vezes abreviado para "ag celular") em um grupo do Facebook da New Harvest .

Em 13 de julho de 2016, a New Harvest sediou a primeira conferência internacional sobre agricultura celular em São Francisco, Califórnia. No dia seguinte à conferência, a New Harvest sediou o primeiro workshop a portas fechadas para partes interessadas da indústria, acadêmicas e governamentais na agricultura celular.

Ferramentas de pesquisa

Várias ferramentas-chave de pesquisa estão na base da pesquisa em agricultura celular. Esses incluem:

Linhas de celular

Uma peça fundamental que faltava no desenvolvimento da carne cultivada é a disponibilidade dos materiais celulares apropriados. Embora alguns métodos e protocolos de cultura de células humanas e de camundongo possam ser aplicados a materiais celulares agrícolas, tornou-se claro que a maioria não. Isso é evidenciado pelo fato de que os protocolos estabelecidos para a criação de células-tronco embrionárias humanas e de camundongo não conseguiram estabelecer linhas de células-tronco embrionárias unguladas.

Os critérios ideais para linhas de células com o propósito de produção de carne em cultura incluem imortalidade, alta capacidade proliferativa, independência de superfície, independência de soro e capacidade de formação de tecido. Os tipos de células específicos mais adequados para a agricultura celular provavelmente diferem de espécie para espécie.

Meio de crescimento

Os métodos convencionais para o cultivo de tecido animal em cultura envolvem o uso de soro fetal bovino (FBS). FBS é um produto sangüíneo extraído de bezerros fetais. Este produto fornece às células nutrientes e fatores de crescimento estimulantes, mas é insustentável e tem muitos recursos para produzir, com grande variação de lote para lote. As empresas de carne cultivada têm colocado recursos significativos em meios de crescimento alternativos.

Após a criação das linhas celulares, os esforços para remover o soro do meio de crescimento são a chave para o avanço da agricultura celular, uma vez que o soro fetal bovino tem sido o alvo da maioria das críticas à agricultura celular e à produção de carne em cultura. É provável que duas formulações de meios diferentes sejam necessárias para cada tipo de célula: um meio de proliferação, para crescimento, e um meio de diferenciação, para maturação.

Tecnologias de escala

À medida que os processos biotecnológicos são dimensionados, os experimentos começam a ficar cada vez mais caros, já que biorreatores de volume crescente terão que ser criados. Cada aumento no tamanho exigirá uma reotimização de vários parâmetros, como operações unitárias, dinâmica de fluidos, transferência de massa e cinética de reação.

Materiais de andaime

Para as células formarem tecido, é útil adicionar um andaime de material para fornecer estrutura. Os andaimes são cruciais para as células formarem tecidos com mais de 100 µm de diâmetro. Um andaime ideal deve ser atóxico para as células, comestível e permitir o fluxo de nutrientes e oxigênio. Também deve ser barato e fácil de produzir em grande escala, sem a necessidade de animais.

Sistemas de tecido 3D

A fase final para a criação de carne cultivada envolve reunir todas as pesquisas anteriores para criar grandes (> 100 µm de diâmetro) pedaços de tecido que podem ser feitos de células produzidas em massa sem a necessidade de soro, onde o suporte é adequado para células e humanos.

Formulários

Embora a maior parte da discussão tenha girado em torno de aplicações em alimentos, em particular a carne cultivada, a agricultura celular pode ser usada para criar qualquer tipo de produto agrícola, incluindo aqueles que, para começar, nunca envolveram animais, como as fragrâncias de Ginkgo Biowork.

Eu no

Aleph Farms está trabalhando com carne cultivada, com base em Israel.

A Balletic Foods está trabalhando com carne cultivada, com sede no Vale do Silício, Califórnia.
A Impossible Foods comercializa o Impossible Burger, que contém heme que, segundo a empresa, dá ao hambúrguer sua aparência e sabor sangrentos. Sua leghemoglobina de soja é produzida pegando o gene da soja que codifica a proteína heme e transferindo-o para a levedura.
A Meatable é uma inovadora empresa de alimentos holandesa que visa entregar, em grande escala, o novo natural: carne cultivada com aparência, sabor e perfil nutricional da carne tradicional. Seu primeiro protótipo de linguiça de porco foi concluído em 2020.
Memphis Meats é uma startup dos Estados Unidos que fez um protótipo de almôndega de cultura em 2016.
Mosa Meat é uma startup holandesa que é uma conseqüência do hambúrguer de cultura de Mark Post, que foi degustado em Londres em 2013.
O Projeto Shojinmeat é uma comunidade japonesa de biohacker que desenvolve carne cultivada.
SuperMeat é uma startup israelense que lançou uma campanha no Indiegogo em 2016 para criar carne de frango cultivada.

Laticínio

O Perfect Day é uma startup sediada em São Francisco que começou como o New Harvest Dairy Project e foi incubado pela IndieBio em 2014. O Perfect Day está fazendo laticínios a partir de fermento em vez de vacas. A empresa mudou seu nome de Muufri para Perfect Day em agosto de 2016.

A New Culture é uma startup sediada em São Francisco que foi incubada pelo IndieBio em 2019. A New Culture faz queijo mussarela usando proteína caseína (proteína láctea) produzida por micróbios em vez de vacas.

O Real Vegan Cheese, com sede na área da Baía de São Francisco, é um coletivo Open Science de base, sem fins lucrativos, que trabalha em dois laboratórios comunitários abertos e foi retirado da competição International Genetically Engineered Machine (iGEM) em 2014. Real Vegan Cheese estão fazendo queijo usando a proteína caseína (proteína láctea) produzida por micróbios em vez de vacas.

A Formo, com sede na Alemanha, é uma startup que fabrica produtos lácteos por fermentação microbiana.
Imagindairy está tentando criar laticínios a partir de levedura produzida pela bioengenharia.

Ovos

Clara Foods é uma startup sediada em São Francisco que começou como o New Harvest Egg Project e foi incubada pela IndieBio em 2015. Clara Foods está fazendo clara de ovo com fermento em vez de ovos.

Gelatina

Geltor é uma startup sediada em São Francisco que foi incubada pela IndieBio em 2015. Geltor está desenvolvendo uma plataforma de produção de proteína proprietária que usa bactérias e leveduras para produzir gelatina.

Café

Afineur é uma startup sediada no Brooklyn que usa biotecnologia e fermentações inteligentes para melhorar o perfil nutricional e o sabor dos alimentos vegetais, começando com o café artesanal.

Sangue de Caranguejo Ferradura

A Sothic Bioscience é uma startup sediada em Cork, incubada pela IndieBio em 2015. A Sothic Bioscience está construindo uma plataforma para a produção de sangue biossintético de caranguejo-ferradura. O sangue do caranguejo ferradura contém lisado de amebócito limulus (LAL), que é o padrão ouro na validação de equipamentos médicos e medicamentos.

Peixe

A Finless Foods está trabalhando para desenvolver e fabricar em massa produtos alimentícios marinhos.
Wild Type é uma startup com sede em San Francisco focada na criação de carne cultivada para lidar com itens como mudança climática, segurança alimentar e saúde.

Fragrâncias

Ginkgo Bioworks é uma empresa de design de organismos sediada em Boston que cultiva fragrâncias e desenvolve micróbios personalizados.

Seda

A Spiber é uma empresa com sede no Japão que decodifica o gene responsável pela produção de fibroína em aranhas e faz a bioengenharia de bactérias com DNA recombinante para produzir a proteína, que então transforma em sua seda artificial.
A Bolt Threads é uma empresa com sede na Califórnia que cria fibras de seda projetadas com base em proteínas encontradas na seda de aranha que podem ser produzidas em escala comercial. Bolt examina o DNA de aranhas e depois replica essas sequências genéticas em outros ingredientes para criar uma fibra de seda semelhante. A seda de Bolt é feita principalmente de açúcar, água, sais e fermento. Por meio de um processo chamado de fiação úmida, esse líquido é transformado em fibra, semelhante à forma como fibras como acrílico e rayon são feitas.

Couro

Modern Meadow é uma startup sediada em Brooklyn que cultiva colágeno, uma proteína encontrada na pele de animais, para fazer couro biofabricado.

Pet Food

O grupo Clean Meat lista Because Animals, Wild Earth e Bond Pet Foods como participantes no desenvolvimento de alimentos para animais de estimação que usam carne cultivada.

Mídia e Publicações

Livros

Carne limpa: como o cultivo de carne sem animais revolucionará Dinner and the World é um livro sobre agricultura celular escrito pelo ativista animal Paul Shapiro (autor) . O livro analisa empresas iniciantes que atualmente estão trabalhando em produtos de agricultura celular de produção em massa.
Meat Planet: Artificial Flesh and the Future of Food de Benjamin Aldes Wurgaft é o resultado de cinco anos pesquisando a agricultura celular e explora a busca pela geração de carne em laboratório, perguntando o que significa imaginar que este é o futuro dos alimentos. É publicado pela University of California Press.
De onde vêm os cachorros-quentes? Um livro infantil sobre agricultura celular de Anita Broellochs, Alex Shirazi e Ilustrado por Gabriel Gonzalez transforma um churrasco familiar em uma história científica que explica como cachorros-quentes são feitos com tecnologias de agricultura celular. O livro foi lançado no Kickstarter em 20 de julho de 2021.

Podcasts

Cultured Meat and Future Food é um podcast sobre carne limpa e tecnologias de alimentos do futuro apresentado por Alex Shirazi, um designer de experiência do usuário móvel baseado em Menlo Park, Califórnia, cujos projetos atuais se concentram em tecnologia de varejo. O podcast apresenta entrevistas com profissionais da indústria de startups, investidores e organizações sem fins lucrativos que trabalham com agricultura celular.

Pesquisa atual

Tecido muscular vascularizado em 3D no Kings College
Frango Cultivado e Peru na Universidade Estadual da Carolina do Norte

Programas Acadêmicos

New Harvest Cultured Tissue Fellowship na Tufts University

Um programa conjunto entre a New Harvest e o Tissue Engineering Research Center (TERC), uma iniciativa apoiada pelo NIH estabelecida em 2004 para promover a engenharia de tecidos. O programa de bolsas oferece financiamento para alunos de mestrado e doutorado na Universidade Tufts interessados em estruturas sintonizáveis de bioengenharia, mecânica e biologia em sistemas de tecidos 3D relacionados à sua utilidade como alimentos.

Conferências

New Harvest Conference

New Harvest reúne pioneiros na agricultura celular e novas partes interessadas da indústria e da academia para compartilhar aprendizados relevantes para o avanço da agricultura celular. A Conferência foi realizada em São Francisco, Califórnia, Brooklyn, Nova York, e atualmente é realizada em Cambridge, Massachusetts. A próxima edição será realizada em 10 e 11 de julho de 2020.

Industrializando Carnes Baseadas em Células e Cúpula de Frutos do Mar

O 3º Encontro Anual de Industrialização de Carnes e Frutos do Mar com base em células é o único fórum liderado pela indústria que reúne os principais tomadores de decisão de biotecnologia e tecnologia de alimentos, empresas líderes de alimentos e carnes, e investidores para discutir os principais desafios operacionais e técnicos para o desenvolvimento de células. à base de carnes e frutos do mar. À medida que as empresas de agricultura celular se preparam para escalar a produção e passam pelo processo de aprovação regulatória internacional, este é um evento anual imperdível. A próxima edição ocorrerá em agosto de 2021.

Conferência Científica Internacional sobre Carne Cultivada

A Conferência Científica Internacional sobre Carne Cultivada começou em colaboração com a Universidade de Maastricht em 2015 e reúne um grupo internacional de cientistas e especialistas da indústria para apresentar as últimas pesquisas e desenvolvimentos em carne cultivada. Acontece anualmente em Maastricht, Holanda.

Good Food Conference

A conferência GFI é um evento focado em acelerar a comercialização de carne limpa e à base de vegetais.

Simpósio de Carne Cultivada

O Cultured Meat Symposium é uma conferência realizada no Vale do Silício que destaca os principais insights da indústria sobre a revolução da carne limpa.

Show de proteínas alternativas

O Alternative Protein Show é um "evento de networking" para facilitar a colaboração no "New Protein Landscape", que inclui agricultura baseada em plantas e celular.

New Food Conference

A New Food Conference é um evento voltado para a indústria que visa acelerar e capacitar alternativas inovadoras para produtos de origem animal, reunindo as principais partes interessadas. É a primeira e maior conferência da Europa sobre soluções de novas proteínas.

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