Agricultura Celular
La agricultura celular es la producción de productos agrícolas de cultivos celulares.
Hay dos tipos de productos agrícolas: productos acelulares y productos celulares. Los productos acelulares están hechos de moléculas orgánicas como proteínas y grasas y no contienen ningún material celular o vivo. Los productos celulares están hechos de células vivas o que alguna vez fueron vivas.
Los productos agrícolas pueden clasificarse como acelulares (sin células) o celulares (que contienen células).
Los productos cosechados a partir de cultivos celulares son exactamente los mismos que los cosechados de un animal o una planta; la única diferencia es cómo se hacen.
CÓMO HACER PRODUCTOS ACELULARES CON AGRICULTURA CELULAR
Los productos de animales acelulares se fabrican sin animales mediante el uso de un microbio como levaduras o bacterias.
Para crear un cultivo inicial que pueda producir proteínas animales: busque el gen de la proteína en línea e inserte el gen de la proteína en un microbio. El microbio ahora podrá fabricar las proteínas que estabas buscando. Solo tendrás que crear esta cultura de inicio una vez.
En el ejemplo de la leche elaborada con levadura, la levadura se alteró insertando en ellos el gen que lleva los planos de la caseína, una proteína de la leche. Dado que todas las células leen el mismo código genético, la levadura, que ahora lleva el llamado ADN recombinante, hace que la caseína sea idéntica a la de las vacas de caseína.
La leche generalmente es producida por vacas madre que se mantienen en estado de lactancia en un entorno industrial. En cambio, podemos fabricar exactamente la misma leche preparándola, usando una cultura que consume azúcares simples para producir proteínas de la leche.
Ya hemos fabricado productos animales acelulares en cultivos celulares.
La insulina animal podría considerarse el primer producto agrícola celular. En 1922, Frederick Banting, Charles Best y James Collip trataron al primer paciente diabético con una inyección de insulina. La insulina se recolectó originalmente de los páncreas molidos de cerdos o ganado. En 1978, Arthur Riggs, Keiichi Itakura y Herbert Boyer insertaron el gen que lleva los planos de la insulina humana en una bacteria, por lo que las bacterias podrían hacer que la insulina sea idéntica a la insulina que producen los humanos. Hoy, la gran mayoría de la insulina es producida por esta levadura o bacteria modificada. Esto ha hecho que el suministro de insulina sea más seguro, más consistente e idéntico a la insulina que producen los humanos.
Durante los primeros 60 años de su uso como tratamiento para pacientes con diabetes, se colectó insulina animal a partir de páncreas molidos de cerdos y ganado. Hoy en día, está hecho por microbios que producen la forma humana de insulina.
Hacemos un producto de alimento animal sin animales, también. El cuajo es una mezcla de enzimas que convierten la leche en cuajada y suero en la elaboración de quesos. Tradicionalmente, el cuajo se extrae del revestimiento interno del cuarto estómago de las pantorrillas. El 24 de marzo de 1990, la FDA aprobó una bacteria que había sido modificada genéticamente para producir cuajo, lo que lo convierte en el primer producto genéticamente modificado para alimentos . Hoy en día, la mayoría de los quesos utilizan enzimas de cuajo de bacterias, hongos o levaduras genéticamente modificadas. El cuajo cosechado de cultivos celulares es más puro, más consistente y menos costoso que el cuajo derivado de animales.
Rennet originalmente fue recolectado del cuarto estómago de terneros jóvenes. Hoy, está hecho por microbios que producen enzimas de cuajo.
Estos ejemplos van más allá de los productos de origen animal.
Una compañía suiza llamada Evolva está produciendo vainillina (el principal componente del sabor a vainilla) de la levadura. La gran mayoría de la vainillina se produce a partir de productos petroquímicos o químicamente derivados de la lignina (un constituyente de la mayoría de las paredes celulares de las plantas). El pequeño porcentaje de vainillina de vainilla se cosecha en los bosques tropicales de la orquídea vainilla. Una vainillina cultivada evitaría el cultivo de la selva tropical y la síntesis química de la vainilla.
Ginkgo Bioworks, una compañía con sede en Boston, está utilizando la agricultura celular para producir fragancias de flores a partir de microbios diseñados en lugar de flores.
CÓMO HACER PRODUCTOS CELULARES CON AGRICULTURA CELULAR
La mayoría de los productos celulares existen en los tejidos. Los tejidos se fabrican fuera del cuerpo en un proceso llamado ingeniería de tejidos. Las células de una especie en particular y el tipo de tejido se ensamblan en un andamio (para crecer) con suero (alimento para que las células se alimenten mientras crecen) en un ambiente que promueve el crecimiento.
Hoy en día, la ingeniería de tejidos es una búsqueda científica relativamente nueva, con un enfoque en aplicaciones clínicas como el cultivo de piel para víctimas de quemaduras u órganos para pacientes que requieren un trasplante de órganos. El foco está en el tejido que tiene una función biológica; en otras palabras, el órgano diseñado por tejido necesita poder trabajar en una persona viva.
Un objetivo importante en la ingeniería de tejidos hoy es desarrollar órganos funcionales para los pacientes. Se toma una biopsia del paciente y el órgano se cultiva con las células del paciente en un andamio adecuado. El objetivo es un órgano que se puede trasplantar en el paciente sin ser rechazado.
Si bien la ciencia detrás del tejido de crecimiento para un trasplante de órganos es similar al cultivo de tejido muscular para alimentos, ambos tienen una serie de consideraciones muy diferentes. Por ejemplo, los tejidos para carne o cuero no necesitan funcionar como un órgano en el cuerpo de alguien. En cambio, la carne debe tener un valor nutricional particular, sensación en la boca o sabor. El cuero debe tener cierta resistencia, textura o suavidad. Todos los productos agrícolas celulares deben ser asequibles, lo que significa producir tejidos a una escala mucho mayor de la que se requiere para los pacientes que requieren trasplantes de órganos.
La tecnología detrás de los órganos en crecimiento para los pacientes humanos es bastante similar a la utilizada para cultivar un bistec. La principal diferencia es que el bistec no necesita "trabajar" dentro de un cuerpo, sino que tiene que ser sabroso, con una buena sensación en la boca y un valor nutricional adecuado.
En nuestros cuerpos, los vasos sanguíneos traen nutrientes y eliminan los productos de desecho de nuestros tejidos. Esto permite que los tejidos de nuestro cuerpo sean bastante gruesos. Pero si no tiene vasijas, las celdas no tienen acceso a lo que necesitan para crecer. En cultivo, los tejidos solo pueden crecer alrededor de 0.5 mm de espesor sin vasos. Para los órganos en crecimiento con fines médicos, este es un problema. Pero para el cultivo de carne cultivada, puede que no sea así.
Debido a que las células solo pueden crecer alrededor de 0.5 mm de espesor en cultivo, es más fácil cultivar carne molida que algo grueso como un filete. Las células musculares podrían crecer en cuentas, que ofrecen una gran superficie, en un biorreactor, y cuando se eliminan las células musculares, ya tendrá la consistencia de la hamburguesa.
LOS BENEFICIOS DE LA AGRICULTURA CELULAR
En comparación con sus contrapartes convencionales, los productos agrícolas celulares tienen menos impactos ambientales, un producto más seguro y más puro y un suministro más consistente. Esto se debe a que el producto se está produciendo en condiciones seguras, estériles y controladas.
Otro aspecto interesante de la agricultura celular es la capacidad de diseñar y sintonizar lo que estás haciendo. Por ejemplo, podrías hacer carne con menos grasas saturadas y más grasas no saturadas, o podrías hacer cuero de diferentes grosores. Podrías hacer leche sin lactosa, o huevos sin colesterol.
A pesar de los beneficios y las oportunidades que presenta la agricultura celular, sigue siendo un área de investigación insuficientemente financiada.
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