用于细胞培养生产肉类的生长因子组合物的制作方法

本发明属于细胞培养，特别是通过细胞培养生产肉类或类肉食品的新兴领域。

背景技术：

1、培养肉生产是一种新兴的创新技术，利用组织工程从培养的组织生产动物肉，而不是传统的饲养以供屠宰的农场动物。这种方法涉及培养动物细胞，使其成长为肌肉组织和脂肪细胞。通过这项技术，可以获得富含蛋白质的食品，其在物质和营养方面与传统的肉类和鱼类食品相当。该技术被认为是一个有望减少对传统农场动物饲养的需求的机会，在传统农场动物饲养中，除了明显的动物福利问题外，还非常依赖于资源，因为用于种植饲料作物的水和土地使用量不断增加。该技术还将减少传统肉类生产的许多消极后果，包括温室气体排放、森林砍伐、污染和抗生素抗性。

2、由于人们对肉类生产的生态足迹的认识不断提高，对动物福利的关注不断增加，提出了用“实验室培养肉”(该术语也称为“体外培养肉”、“清洁肉”或“细胞培养肉”(ccm))取代或减少传统肉类消费的最先进的解决方案。研究界的一个共识是，使用再生医学和组织工程中已经建立的方法在实验室中培养肉，是创造ccm的一个有前途的方法。

3、估计在2040年，全球肉类消费中将有多达35％都是ccm。这一趋势是由动物福利问题和减少传统肉类生产对环境影响的需求所推动的。

4、目前的畜牧业生产方法效率相对较低，饲料向动物蛋白的转化率很低，牛肉约为1.9％，猪约为13％。相比之下，大规模的ccm估计需要225克的营养物质(氨基酸、葡萄糖等)来生产同样的200克蛋白质。因此，预测ccm生产的效率比传统牛肉生产高约30～45倍。

5、亚洲，特别是中国对肉类的需求和消费增加也推动了ccm趋势。事实上，据联合国粮食及农业组织(fao)估计，到2050年，肉类的需求将增加70％，达到4.7亿吨，而目前的生产方法是不可持续的。事实上，由于肉类和其他动物性蛋白质的消费迅速增加，反过来又需要大量的饲料，世界即将遭遇一场危机。

6、总的来说，推动ccm发展的动力是：1)世界上对肉类的需求迅速增长；2)人们对于肉类生产对环境的影响越来越关注；3)人们对于与密集型畜牧业生产有关的动物福利越来越关注。这导致替代性肉类产品如ccm的市场迅速崛起，因为消费者希望因高成本、动物福利或环境问题而减少肉类消费。

7、然而，迄今为止，尽管已经成功地生产了以餐食用量单位计的“原型”实验室肉，但成本实在太高，使得该技术在商业生产中是不可行的。

8、肉类细胞培养生产中一个非常重要的成本因素来自于对大量专门的细胞培养基的需求，特别是对合适的生长因子蛋白的需求，而生长因子蛋白往往是细胞培养基中最昂贵的成分。目前，ccm的生产成本在很大程度上(高达90％)由生长因子的成本驱动，使得生产在经济上不可行。

技术实现思路

1、本发明至少部分基于以下发现：如果在纯化的最终产品中包括某些原生植物种子蛋白，则可以保护和改善纯化的生长因子(gf)的储存时间。本发明还至少部分基于以下发现：这些原生的种子蛋白可以提高细胞培养基中生长因子的生物活性，从而提高细胞培养基的品质。

2、此外，在最终产品中包括这些种子蛋白可以大大降低下游加工成本。由于易于扩大植物作物的规模、高效的产率和较低的下游加工成本等经济效益，总体成本可节省高达1000倍，消除了ccm生产中的最大障碍，即生长因子的成本。

3、本发明的一个目的是提供改进的生长因子组合物和补充剂，这些组合物和补充剂对生成细胞培养肉(ccm)特别有用。该目标通过本发明的描述和权利要求得以实现。

4、生长因子既可以来自原生来源，也可以在瞬时或转基因宿主生物体中重组生产。基于植物种子的重组生长因子生产对肉类生产用的细胞培养基有很多优势。其是一个无内毒素、易于扩展、价格低廉的生产平台，种子是重组生长因子的天然、长期储存载体，使下游加工前的储存更容易、成本更低、物流更便捷。此外，本文所述的基于植物的生长因子生产可以设置为完全无动物，即完全不使用取自动物的任何生物材料，这对预期ccm产品的很大一部分消费者非常有利。

5、因此，在第一方面，本发明涉及一种生长因子组合物或补充剂，包括一种或多种重组动物生长因子和一种或多种植物种子蛋白，用于培养细胞以生产细胞培养肉。重组动物生长因子可以是植物来源的，即重组动物生长因子可以在转基因植物中生产。

6、本发明还涉及一种培养细胞以生产细胞培养肉的方法，该方法包括：(a)提供能够生长以生成类肉组织的至少一种细胞培养物，以及(b)向所述至少一种细胞培养物供应用于维持所述细胞培养物生长和/或细胞分化的生长培养基，该方法的特征在于，所述生长培养基包括至少一种生长因子组合物，该组合物包括一种或多种重组动物生长因子和一种或多种植物种子蛋白。

7、本发明还涉及生长因子补充剂。因此，另一个方面涉及一种生长因子补充剂，特别是一种用于培养细胞以生产细胞培养肉的生长因子补充剂。该生长因子补充剂优选包括选自下组的转基因植物种子材料的提取物：大麦、小麦、燕麦、黑麦、玉米、水稻、大豆、豌豆、小米、高粱和油菜。该提取物优选包括在所述植物中表达的一种或多种重组动物生长因子，其范围为约0.1重量％～约97重量％。

8、本发明的又一个方面涉及包括一种或多种重组动物生长因子和一种或多种植物种子蛋白的生长因子组合物在培养细胞以生产细胞培养肉中的应用，其中该生长因子组合物来自非动物来源，优选在转基因植物中生产。所用的生长因子组合物优选是本文所述和定义的生长因子组合物。

9、本发明的另一个方面提出了一种包括本发明的生长因子补充剂的细胞培养基，特别是一种用于培养细胞培养肉(ccm)的细胞培养基。细胞培养基可以是成分限定的，并称为生长因子培养基。因此，本发明的细胞培养基优选包括本文所述的生长因子补充剂，该生长因子补充剂如本文所述包括选自下组的转基因植物种子材料的提取物：大麦、小麦、燕麦、黑麦、玉米、水稻、大豆、豌豆、小米、高粱和油菜。

10、又一个方面提供一种试剂盒，包括：(a)细胞培养基，特别是用于培养细胞以生产细胞培养肉的细胞培养基；和(b)如本文所述和定义的生长因子补充剂，用于维持所述细胞的生长。因此，该试剂盒可以包括选自下组的转基因植物种子材料的提取物：大麦、小麦、燕麦、黑麦、玉米、水稻、大豆、豌豆、小米、高粱和油菜，该提取物优选包括在所述转基因植物中表达的一种或多种重组动物生长因子，其范围为约0.1重量％～约97重量％。

11、如本文所用，术语“细胞培养肉”缩写为ccm，是指通过体外培养动物细胞生成的肉，以取代被屠宰的动物。该术语有时也被称为“培养肉”、“实验室培养肉”、“体外培养肉”或“清洁肉”。

12、如本文所用，术语“非动物”应理解为与动物无关或不来源于动物。本文公开的组合物是非动物的，即组合物不是直接或间接来源于动物。

13、如本文所用，术语“无内毒素”应理解为没有可测量的内毒素存在，并且优选地，无内毒素的物质和组合物来源于不产生内毒素的生物体。

14、生长因子(gf)可以优选为植物制的或植物衍生的动物gf，这是指gf是在转基因植物中生产(表达)的动物gf。