بهینه سازی محیط کشت عاری از سرم (Serum-Free Medium) با استفاده از هیدرولیزات های پروتئینی گیاهی خاص برای افزایش سرعت تکثیر و تمایز سلول های بنیادی ماهیچه ای در تولید گوشت پرورشی

تولید گوشت پرورشی Cultured Meat به عنوان جایگزینی پایدار برای گوشت سنتی نیازمند محیط کشت بهینه، ارزان و عاری از محصولات حیوانی است. این مطالعه بر بهینه سازی محیط کشت عاری از سرم (SFM) با استفاده از هیدرولیزات های پروتئینی گیاهی خاص شامل هیدرولیزات برنج، گندم، نخود و سویا برای افزایش سرعت تکثیر و تمایز سلول های بنیادی ماهیچه ای (Myogenic Stem Cells) گاو تمرکز دارد. سلول ها از بافت عضله اسکلتی گاوهای محلی ایران جداسازی و در محیط پایه DMEM/F۱۲ با افزودن فاکتورهای رشد نوترکیب IGF-۱، FGF و هیدرولیزاتها غلظت ۰.۵ تا ۵ میلی گرم بر میلی لیتر کشت شدند. هیدرولیزاتها با روش آنزیمی آلکالاز و فلاوورزایم تهیه و پروفایل پپتیدی با HPLC و MALDI-TOF تحلیل شد. بهینه سازی با روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی Box-Behnken انجام گرفت. نتایج نشان داد که ترکیب ۲.۵ میلی گرم بر میلی لیتر هیدرولیزات برنج + ۱.۸ میلی گرم بر میلی لیتر هیدرولیزات نخود نرخ تکثیر را ۳.۲ برابر، جمعیت دوبرابر شدن ۱۸ ساعت و تمایز را ۸۵ درصد تشکیل میوتوبول با فیوژن ایندکس ۰.۷۸ افزایش داد. بیان ژن های Myogenin، MyoD و MHC با qPCR تا ۵.۴ برابر نسبت به کنترل FBS افزایش یافت. محیط بهینه SFM-OPT، هزینه را ۷۰ درصد کاهش داد و زنده مانی ۹۶ درصد را حفظ کرد. تحلیل پروتئومیکس فعال سازی مسیرهای PI۳K/AKT و MAPK را تایید کرد. کاربرد در بیوراکتور ۵ لیتری چگالی ۱.۸ × ۱۰^۷ سلول بر میلی لیتر در ۷ روز فراهم کرد. این سیستم فاقد آلاینده های حیوانی، مقیاس پذیر و سازگار با استانداردهای حلال است. مدل سازی سینتیکی رشد (معادله لجستیک اصلاح شده) با R^۲=۰.۹۸ تطابق داشت. چالش های احتمالی مانند آپوپتوز با افزودن آنتی اکسیدان های گیاهی ویتامین E از جوانه گندم برطرف شد. این رویکرد راهکاری عملی برای تولید صنعتی گوشت پرورشی در ایران ارائه می دهد با پتانسیل کاهش وابستگی به واردات FBS و حمایت از اقتصاد زیستی. تحقیقات آینده بر ادغام با داربست های خوراکی تمرکز کند.

کلیدواژه ها:

گوشت پرورشی ، محیط کشت عاری از سرم ، هیدرولیزات پروتئینی گیاهی ، سلول های بنیادی ماهیچه ای ، بهینه سازی ، RSM ، پروتئومیکس ، بیوراکتور