Expansion of bovine skeletal muscle cells in a lab-bench bioreactor using edible microcarriers made of eggshell membrane
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3037560Utgivelsesdato
2022Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Kultivert kjøtt er en moderne bioteknologi der kjøtt blir produsert i en bioreaktor ut av stamceller fra dyr. Formålet er å erstatte slaktet kjøtt. Teknologien kan redde dyr fra industriell kjøttproduksjon, forhindre fremtidige pandemier, og delvis føre til en mindre påkjenning på planetens økosystemer. Dette forsøket fokuserte på å oppformere bovine skjelettmuskel satellittceller fra mørbradbiff på spisbare egge-skallmembrankarriere.
Skjelettmuskel satellittceller fester seg til Entactin-collagen-laminin belagte labflasker og mikrokarriere. Etter at de fester seg så prolifererer de og øker i antall før de differensierer og blir til kjøtt. Å oppformere større antall skjelettmuskelceller har vært et stort hinder som kompliserer kultivert kjøtt masseproduksjon.
Cellene ble matet med et prolifereringsmedium med kjemiske egenskaper likt blod. Cellene ble inokulert i en BioFlo 120 bioreaktor fra Eppendorf, sammen med eggeskallmembrankarriere og prolifereringsmedium. En prøve ble tatt ut av reaktoreren annenhver dag og antall celler ble beregnet. Cellene i prøven ble også studert under et mikroskop etter hoechst staining. Resultatene ble sammenlignet med et eksperiment der generelle mikrokarriere (Cytodex 1) fra Cytiva.
PicoGreen dsDNA kvantifikasjon, samt glukose- og laktatkonsentrasjonmålinger ble tatt. Et qPCR forsøk ble gjort på prøvene fra reaktoren. Muskelsatellittcelle proliferasjon- og differensieringsevne ble også studert ved mikroskopi, Western blot (MHC, Myostenin, Myogenin, MLC, Tubulin, Desmin, Actin) og qPCR (MyoD, Myogenin, Desmin).
Mikrokarrierene av eggeskallmembran fungerte dårlig med bioreaktoren som ble brukt i forsøket. Impelleren gjorde at cellene ikke klarte å holde seg suspendert i løsningen. Videre forskning kan vise hvordan en kan inokulere bioreaktoren slik at eggeskallmembranene holder seg suspendert og homogenisert, alternativt så kan en annen impeller eller reaktor anvendes. Cultured meat is an emerging biotechnology where meat is produced in a bioreactor out of animal stem cells. Aimed at addressing issues with slaughtered meat, the technology could save animals from industrial farming, prevent future pandemics, and help partially spare the environment. This experiment focused on the expansion of bovine skeletal muscle satellite cells from sirloin cow steak on edible eggshell membrane based microcarriers.
Skeletal muscle satellite cells attach to flasks coated with Entactin-collagen-laminin and microcarriers. After attachment, they proliferate and expand in numbers before differentiating and becoming meat. Expanding large amounts of cells is a major hurdle which complicates cultured meat mass production.
The cells were fed with a proliferation medium with chemical components mimicking blood. The cells were added to a BioFlo 120 lab-bench bioreactor from Eppendorf, together with eggshell membrane microcarriers and proliferation media. Every couple of days, a sample was extracted from the bioreactor and the amount of cells were calculated. The cells in the sample were also observed under a microscope after hoechst staining. The results were compared to an experiment using a general-purpose microcarrier called Cytodex 1 from Cytiva.
PicoGreen dsDNA quantification, as well as glucose and lactate concentrations were measured. qPCR was attempted on samples from the bioreactor. Studies of Muscle Satellite Cells proliferation and differentiation, by microscopy, Western blots (MHC, Myostenin, Myogenin, MLC, Tubulin, Desmin, Actin) and qPCR (MyoD, Myogenin, Desmin), were also conducted.
The microcarriers of eggshell membrane did not function well with the bioreactor used in the experiment as the bioreactor impeller did not allow the cells to remain suspended. Further research will need to be conducted to find a way to properly prepare the eggshell based microcarriers, or alternatively use a different reactor with a different impeller design.