Использование CRISPR-Cas9 для генного взлома съедобного мицелия в заменители мяса

Грибной мицелий вместо мяса

В последнее время было предпринято множество усилий по выращиванию мяса в лабораториях, чтобы уменьшить экологические и климатические последствия выращивания крупного рогатого скота. Однако эти усилия до сих пор не дали ограниченных результатов, отчасти из-за затрат и технических трудностей выращивания мяса в искусственных условиях.

Альтернативой является создание заменителя мяса без содержания животных. И чтобы это работало с коммерческой точки зрения, чем ближе к мясу вкус и текстура, тем легче убедить потребителей.

До сих пор большинство заменителей были растительного происхождения, например, гамбургеры Impossible Foods.

Источник: Экономьте на еде

Однако было сложно полностью воспроизвести ощущения и вкус настоящего мяса с помощью альтернатив растительного происхождения. Повара-вегетарианцы и веганы знают, что грибы часто являются хорошей заменой мяса в классических рецептах.

И теперь исследователи изучают возможность генетической модификации грибов, чтобы сделать их более похожими на мясо.

Придание мицелию мясного вкуса

Использование устоявшихся традиций

Исследователи из Университета Беркли, Калифорния, изучили гриб/плесень, который уже столетиями используется в производстве продуктов питания в Азии: Аспергилл ориза, или плесень коджи. Это ключевой ингредиент в производстве ключевых блюд азиатской кухни, таких как мисо, саке и соевый соус.

Ранее команда уже работала над нейроспора промежуточная, гриб, традиционно используемый в Индонезии для производства основного продукта питания под названием онком. Они использовали его для создания совершенно нового блюда:

 «Мы разработали процесс, включающий всего три ингредиента — рис, воду и грибы — чтобы приготовить красивую, эффектную кашу оранжевого цвета»

Использование мицелия грибов может дать множество преимуществ по сравнению с мясом. Большинство грибов являются более полезной пищей, чем растения и мясо, и оказывают положительное влияние на профилактику рака, сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена веществ и т. д.

Они также очень эффективны в преобразовании органических веществ в съедобную пищу, в том числе из сельскохозяйственных отходов, древесины и т. д.

Наконец, в отличие от заменителей растительного происхождения, из мицелия можно напрямую превращать мясные котлеты без необходимости тщательной обработки, очистки белка или добавления ингредиентов. Вместо этого единственная необходимая обработка — это удаление лишней жидкости из биомассы перед измельчением и приготовлением.

Использование CRISPR для создания новой еды

CRISPR-Cas9 на данный момент в основном обсуждается в контексте генной терапии, причем первый метод лечения был одобрен в конце 2023 года, о чем мы говорили в нашей статье».Генная терапия серповидноклеточной анемии одобрена FDA, подчеркивая потенциал технологий CRISPR/Cas9».

CRISPR можно использовать для многих других приложений, требующих добавления или изменения генетического состава организма. Команда Джей Кизлинг в Беркли начали проводить серию генетических модификаций плесени коджи, используя CRISPR-CAs9, чтобы придать ей вкус настоящего мяса:

• Они заставили плесень производить большое количество молекулы под названием гем (как в гемоглобине), которая придает мясу цвет и вкус.
• Затем они добавили выработку эрготионеина, антиоксиданта, обнаруженного только в грибах и связанного с пользой для здоровья сердечно-сосудистой системы.

Источник: Nature.com

В результате образовались красноватые грибы, из которых, удалив часть воды, можно сформировать котлету для гамбургера и обжарить таким же образом.

Источник: Nature.com

Инструментарий CRISPR съедобного мицелия подробно описан в научной статье «Съедобный мицелий, биоинженерный, для повышения пищевой ценности и органолептической привлекательности с использованием модульного набора инструментов синтетической биологии.опубликовано в журнале Nature Communication.

В нем они описывают, что модифицированная плесень коджи имеет «самый высокий уровень внутриклеточного гема в грибном мицелии и является редким примером инженерной инженерии биосинтеза гема у нитчатых грибов».

Следующий шаг по приготовлению мяса на основе мицелия

Несмотря на то, что котлета с плесенью коджи близка к желаемому результату, она еще не идеальна. Исследователи уже рассматривают следующие шаги, чтобы сделать его еще более похожим на мясо:

• Улучшение текстуры за счет удлинения волокон мицелия, благодаря чему при еде они становятся более похожими на мясо.
• Улучшение липидного состава, чтобы сделать его более здоровым и приятным во рту.
• Дальнейшее добавление или увеличение концентрации функциональных ингредиентов, которые являются ключевыми для пользы для здоровья лекарственных грибов, используемых в традиционной медицине, таких как рейши, шиитаке, львиная грива, майтаке и т. д.

Набор инструментов CRISPR, разработанный для этого исследования, также может быть применен к другим съедобным грибам, причем такие грибы предпочтительнее более экзотических или промышленных видов, поскольку они имеют долгую историю потребления человеком и известный химический, пищевой профиль и профиль безопасности.

Компании, продающие заменитель мяса на основе мицелия

1. Ешьте мясо

Компания использует негенетически модифицированный мицелий для производства заменителя мяса на его основе.

Источник: Миати

Они используют MushroomRoot (мицелий N. crassa), который можно найти в природе на выжженных участках, оставшихся после лесных пожаров. Набор инструментов CRISPR-Cas9, разработанный в Беркли, вероятно, может быть адаптирован и для модификации мицелия N. crassa.

2. Неукротимый праздник

Эта компания, специализирующаяся на грибах, в основном продает грибной экстракт, сушеные грибы и готовые блюда из таких разнообразных грибов, как сморчки, белые грибы, лисички и чага.

Источник: Неукротимый праздник

Он также продает «Грибное мясо«, заменитель мяса для гамбургеров на основе смеси лесных грибов (белые грибы, подберезовики, шиитаке, устрицы, шампиньоны, чага), а также соевого белка, рисовой муки, морских водорослей и кукурузного крахмала.

3. Основные корни

Эта компания уже использует плесень коджи для производства мясных продуктов, включая мясные деликатесы, мясные закуски (салями, пепперони, пепперони в стиле пиццы, паштеты с яблочным шалфеем и черными трюфелями, а также торшон из фуа-гра) и бекон.

Источник: Основные корни

Учитывая, что компания уже использует плесень коджи для производства заменителей мяса, очевидно, что исследования Беркли могут иметь прямое применение к их продуктам и представлять собой следующий шаг для компании.

Этого можно добиться либо путем прямого сотрудничества, либо путем копирования исследований и разработок и адаптации их к собственным штаммам плесени коджи и производственным процессам.

Заключение

Здоровые альтернативные продукты, похожие на мясо, требующие меньше ресурсов, но обеспечивающие тот же вкус, вероятно, станут большим бизнесом, если экономика их выращивания будет иметь смысл. Мясо растительного и лабораторного происхождения являются хорошими вариантами, но сталкиваются, соответственно, с препятствиями, связанными со сложной обработкой и высокой стоимостью производства.

Напротив, мицелий грибов хорошо растет в лабораторных и промышленных условиях и на протяжении тысячелетий использовался во многих процессах ферментации для производства теста, пива, саке, мисо, соевого соуса и т. д.

С появлением новых инструментов генной инженерии, таких как CRISPR, теперь вполне реально ожидать, что мицелий достигнет паритета с «настоящим» мясом по текстуре, вкусу, цвету и т. д. в ближайшие несколько лет.

Помимо того, что мясной продукт на основе грибов по вкусу напоминает говяжий фарш, он, скорее всего, гораздо полезнее для здоровья, обогащая рацион потребителей высоким содержанием антиоксидантов и других полезных для здоровья молекул.

Наконец, такие методы выращивания будут очень полезны для переработки сельскохозяйственных отходов, выращивания продуктов питания в районах с ограниченным пространством, таких как городские фермы, или даже для кормления астронавтов, живущих в постоянных поселениях на Луне и Марсе (что мы обсуждали в «Космическая еда – как мы будем кормить следующую волну первопроходцев человечества?»).