Universitetet for miljø-og biovitenskapTeknomat –er det såenkelt?

(1)

2111 2005

ENKELT?

Tor Lea

Gruppe for molekylær cellebiologi

Institutt for kjemi, bioteknologi og matvitenskap

(2)

miljø-og biovitenskap er det såenkelt?

Dagens situasjon

Alternativ kjøttproduksjon

In vitro- kjøtt/Laboratoriekjøtt

Hva er stamceller?

Kilder for stamceller

Foreløpige erfaringer med stamceller fra navlestreng hos gris

Muligheter og utfordringer

(3)

tet for miljø-og biovitenskap

www.umb.no

Bakteppe

Befolkningsvekst framover Økende matbehov

Begrenset gjenværende areale til beitemark og matproduksjon hvorav halvparten er skog

Husdyr bidrar med ~ 18% av drivhusgassutslippene

Kjøttproduksjon lite energi- effektiv

Dagens industrielle husdyrhold øker faren for spredning av infeksjonssykdommer

Også fiskeressursene utsatt

at –er det såenkelt?

(4)

miljø-og biovitenskap

Finnes det mer bærekraftige alternativer til tradisjonell kjøttproduksjon?

Har kunnskaps- og

teknologiutviklingen gitt oss andre muligheter?

Ja, ved hjelp av mye

”science” og litt ”fiction”

er det såenkelt?

(5)

www.umb.no

Stamceller kan være svaret

Hvert døgn dør det milliarder av celler i kroppen vår. Disse blir erstattet fra stamceller, en form for morceller, som finnes rundt

omkring i kroppens ulike vev og organer.

Vil man kunne lage kjøtt i industriell måle- stokk fra stamceller?

at–er det såenkelt?

(6)

stamceller

Stamceller har stort vekstpotensiale.

De kan reprodusere seg selv eller utvikle seg til mer spesialiserte

celletyper.

er det såenkelt?

Stamcelle

To stamceller Differensiering

(7)

www.umb.no

Grovt regnet to ulike typer stamceller

Embryonale stamceller (fosterstamceller)

– Embryonale stamceller isoleres fra den ”indre cellemassen” som er en del av et 4-5 døgn gammelt foster (blastocysten) og kan utvikle seg til alle de ulike celletypene i kroppen vår

Stamceller hos voksne (somatiske

stamceller)

– Stamceller hos voksne er stamceller som

finnes i spesialiserte vev (hjerne, hjerte, lever, muskel etc.). De fornyer seg selv og utvikler seg til de ulike celletypene som finnes i det vevet stamcellen opprinnelig kom i fra.

7

(8)

Differensiering

Differensiering brukes som betegnelse på den prosessen som skjer når uspesialiserte celler (for eksempel stam-

celler) utvikler seg til de mange spesialiserte celletypene som

kroppen vår er bygget opp av.

er det såenkelt?

(9)

www.umb.no 9

Hvordan lage muskelceller i laboratoriet?

(10)

Krav til stamcellekilden

En ideell kilde for stamceller til produksjon av kjøtt i laboratoriet må tilfredsstille en rekke krav:

• Cellene må være lett tilgjengelige og i relativt store mengder.

• De må ha god evne til å reprodusere seg selv slik at de kan dyrkes i stort antall.

• De må kunne påvirkes til å differensiere (utvikle seg) til de ulike celletypene man er interessert i.

• De må ikke utvikle kreftcelleegenskaper.

er det såenkelt?

(11)

www.umb.no 11

Tuan RS et al., 2002

Mesenchymale stamceller Fettvev

Brusk Muskler

Bein

Sener

Beinmarg

(12)

mesenchymale stamceller

Navlestrengen inneholder

stromaceller med egenskaper som likner på mesenchymale stamceller

De kan finnes i forskjellige deler av navlestrengen:

– I navlestrengsblod

– I veggen til venen som løper gjennom navlestrengen

– I støttevevet – Rundt arteriene

er det såenkelt?

(13)

www.umb.no 13

Hvorfor navlestreng fra gris?

Lett tilgjengelig

En del reagenser laget for forskning på humane stamceller kan brukes til å studere grisestamceller Erfaringer fra studier av grisestamceller kan

overføres til andre dyre- arter

(14)

grisenavlestreng

Vevsbiter ble suspendert i vekst- medium og sådd ut kulturflasker Vevsbitene fjernes etter 7 døgn og adherente celler samlet og talt

Cellene sås ut i en konsentra- sjon av 5000 celler/cm²

Cellene fores og vedlikeholdes regelmessig

Cellene kan differensieres til fett, bein og brusk

er det såenkelt?

(15)

www.umb.no 15

navlestreng hos gris

Hver navlestreng er ~20 cm lang og 0,5 cm i diameter Etter 1 uke i kultur ble det høstet 0,25 mill. celler per centimeter. Et konservativt anslag tyder på at det skal være mulig å isolere minst 2,5 mill. celler per navlestreng.

Ti navlestrenger og 30 popula- sjonsdoblinger skulle gjøre det mulig å dyrke fram >10¹⁷ celler Menneskekroppen inneholder

~10¹⁴celler

(16)

formater

er det såenkelt?

(17)

www.umb.no 17

partikler (Cytodex partikler)

at–er er det såenkelt?

(18)

nanofibre

er er det såenkelt?

(19)

www.umb.no

navlestreng for kjøttproduksjon

Stamceller fra navlestreng er relativt enkle å få tak i, isolere og dyrke opp i store mengder.

Kjøtt er ikke bare muskelceller. Et kjøttprodukt må ha en rekke andre egenskaper i tillegg til muskelprotein.

Navlestrengsstamceller er celler som kan differensieres til fettceller,

bruskceller, sener og muskelceller.

Navlestrengsstamceller kan

representere celler med egenskaper som kan løse framtidige og mer

avanserte problemer knyttet til produksjon av kjøtt in vitro.

19

(20)

Vi må avdekke cellenes indre liv for å lykkes

er det såenkelt?

(21)

www.umb.no 21

Utfordringer (noen flere)

Identifisere de stamcellene i navlestreng som har størst potensiale for vekst og differensiering.

Utvikle spesialiserte medier som vil tillate vekst og differensiering uten tilsetning av komponenter fra dyr og helsefarlige

kjemikalier.

Identifisere og utnytte celleautonome egenskaper slik at man kan optimalisere betingelser for vekst og differensiering.

Utvikle kultursystemer for masse-

produksjon, fortrinnsvis i 3 dimensjoner, som etterligner naturlige vekstforhold i kroppen.

Utvikle ko-kultursystemer som tillater

inkludering av celletyper som øker kvalitet, smaksegenskaper og helseverdien av kjøtt produsert in vitro.

(22)

dyrevelferdsproblemet?

Det er vanskelig å se for seg at in vitro kjøtt vil komme til å

erstatte tradisjonell kjøtt- produksjon.

In vitro kjøtt vil komme i tillegg til de allerede eksisterende

proteinkildene for ernærings- formål.

Andre sider ved dyrevelferds- problematikken må også

er det såenkelt?

Se for øvrig hjemmesiden til:

The In Vitro Meat Consortium

(23)

www.umb.no

at–er det noen enkel sak?

23

(24)

Gruppe for molekylær cellebiologi

er det såenkelt?

(25)