通过稳定猪表胚干细胞的多向分化生成多组织细胞培养肉

无需宰杀动物培养肉类为何重要

对于关心粮食未来的人来说，能够在不饲养和宰杀动物的情况下培养出真正的肉，这一想法极具吸引力。但迄今为止，大多数实验室培养的肉类在复杂的组织结构、多汁感和营养方面仍难以匹敌真正的猪排。该研究描述了一种方法，能够从单一、性状稳定的猪干细胞系生长出包含肌肉、脂肪和微小血管样结构的微型类肉块，旨在使培养肉在外观、口感和营养组成上更接近传统猪肉。

从单一起始细胞构建肉组织

研究人员从一种来源于早期胚胎的特殊猪干细胞入手，称为胚前期表胚干细胞。这类细胞能长期自我更新，并可被引导分化为多种组织。关键在于，团队设计了一系列不含动物血清的生长因子与小分子配方，使过程更可控且在食品用途上潜在更安全。通过对这些配方进行精确时序的调整，同一干细胞系被推动分化为三类关键的肉类成分：肌肉形成细胞、脂肪形成细胞以及类似血管内皮及其支持细胞的血管细胞。

在无动物血清条件下构建脂肪和血管组织

为生成脂肪，科学家先将干细胞引向一种更具弹性的结缔组织样状态，然后诱导其储存油滴并获得成熟脂肪细胞的形态与功能。这些实验室生成的脂肪细胞表现出稳定的染色体和参与脂肪储存与代谢的活跃基因，并且优于由成年猪组织培养得到、随时间退化的脂肪细胞。与此同时，团队开发了分步配方，将相同的干细胞塑造成血管内皮细胞与支持的周细胞混合物。这些血管细胞在凝胶中形成管状网络，并以典型健康血管细胞的方式摄取脂质颗粒，同样无需使用动物来源的血清。

让细胞自组装为三维类肉结构

在拥有可靠的肌肉、脂肪和血管前体来源后，研究人员将注意力转向结构构建。研究中没有依赖昂贵且不可食用的支架，而是在一种温和、持续运动的悬浮液体培养中培养这些细胞，以防止贴附到培养皿。在这种条件下，肌肉与脂肪前体自发聚集成微小球体。随着时间推移，这些球体内部形成类似肌肉组织的纤维结构，或密集地充满脂滴。当先将肌肉与脂肪混合，随后以等比例将肌肉、脂肪与血管前体混合时，细胞相互识别并自组织为更复杂的多组织球体，直径约一毫米，具有明显分区的肌纤维、脂肪储备和被自身细胞外基质连接在一起的血管样结构。

与真实猪肉相比的风味、营养与质地

团队接着评估这些微型类肉块与真实猪肉的差异。化学分析表明，培养肉中蛋白质构件（氨基酸）的相对比例与天然猪肉相近，但总体含量较低。相反，总脂肪含量更高，且多不饱和脂肪酸的比例显著增加——多不饱和脂肪酸常被认为对心脏更有益——使得多不饱和与饱和脂肪的比值大约提高了两倍。当将这些球体加工成香肠并加热烹饪后，其质地（以硬度、嚼劲和回弹性衡量）与传统猪肉香肠相当，并优于直接由未分化干细胞制成的香肠。培养香肠还展示出不同的香气化合物，表明未来有空间对风味进行微调。

这对培养肉未来意味着什么

总体而言，本研究表明，单一稳定的猪干细胞系可以在不使用动物血清的条件下被引导分化为多种与肉类相关的组织，能在简单的三维悬浮体系中进行规模化扩增，并组装成在结构和许多营养特性上类似真实猪肉的小块。尽管这些块还很微小，尚未达到常规肉块尺寸，但该方法指向了一个前景：生产者可以调节肌肉、脂肪和血管组织的比例，以设计具有特定质地和更健康脂肪组成的肉类，同时减少对活体动物的依赖，使大规模培养肉的生产更为现实。

引用: Yao, Y., Zhu, G., Zhi, M. et al. Generation of multitissue cell-cultivated meat via multidirectional differentiation of stable porcine epiblast stem cells. Nat Commun 17, 3347 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70177-w

关键词: 培养肉, 干细胞肉, 实验室培育猪肉, 3D 细胞培养, 食品生物技术