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Organoides: la última y más avanzada técnica para crear carne en laboratorio

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Estos 'miniórganos' se definen como cultivos de tejidos tridimensionales autoorganizados capaces de generar estructuras de manera simplificada

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02 February 2024

El consumo de carne ha aumentado considerablemente en los últimos 50 años, este hecho ha intensificado los efectos del calentamiento global, ya que cada vez se necesita más espacio para producir alimento para estos animales.
El aumento poblacional va a imposibilitar que tantas personas dependan de la proteína animal en la dieta. Las carnes de laboratorio ya son una realidad en los países asiáticos, y recientemente ha obtenido el visto bueno para comercializarse en Estados Unidos.
Fomentar la transición a un sistema alimentario basado en plantas y células podría liberar un área del tamaño de Estados Unidos, China, la Unión Europea y Australia combinados.
La técnica de cultivos celulares 3D mediante organoides va ganando importancia y se postula como una de las soluciones más prometedoras para enfrentar estos desafíos. La empresa israelí Forsea ha creado carne de anguilla en biorreactores con idéntico valor nutricional, textura, sabor, y lo más importante, a precios competitivos.

Actualmente, la gran mayoría de la tierra agrícola, concretamente más del 75 %, se utiliza para criar ganado, siendo uno de los principales responsables de la deforestación.

Las cifras anuales de animales de granja representan el total de 70.000 millones de animales, y cada uno de ellos necesita ser alimentado, lo que está acentuando el colapso de los problemas ambientales.

En esta línea, producir alimentos para tal cantidad de animales domésticos está teniendo un profundo impacto en el mundo natural.

Año tras año, se necesita cada vez más espacio para el ganado, y para cultivar soja u otros cereales para alimentar estos animales.

Según estimaciones de la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) se espera un aumento del consumo de carne de casi el 73 % para el año 2050

A eso se tiene que añadir el agravante de que se estima que la población mundial alcanzará aproximadamente los 10.0000 millones en 2050, y que la producción de alimentos de la industria agrícola convencional no sería suficiente para alimentar a todas estas personas sin sobrecargar el planeta.

En los últimos años, muchas iniciativas que buscan la disminución en el consumo de carne han tenido lugar. Y con eso, muchas alternativas proteicas basadas en plantas, células, y sobre todo, en la tecnología, han abierto nuevas posibilidades para solucionar este problema.

Según un estudio publicado en el Our World in Data, se ha demostrado que el cambio a un sistema alimentario basado en plantas y células podría liberar un área del tamaño de los Estados Unidos, China, la Unión Europea y Australia combinados.

Estas nuevas soluciones, podrían reestructurar la vasta necesidad de territorio agrícola, librando grandes territorios de la obligación de producir alimentos y convirtiéndolos en espacios de conservación de la biodiversidad.

Hoy, los sistemas alimentarios son responsables de más del 30 % de las emisiones mundiales de Gases de Efecto invernadero (GEI) y están relacionados con casi un tercio de los problemas de salud mundiales.

En este sentido, las carnes cultivadas en laboratorio se han convertido en una solución destacable, ya que no necesita inmensos espacios geográficos para satisfacer la alta demanda.

En Europa, los Países Bajos anunciaron una financiación de 65 millones de dólares para carne cultivada, que se trata de la mayor inversión pública del mundo en el campo de la agricultura celular.

En Asia, Israel, China y Corea del Sur, siguen la misma tendencia, y aumentaron el apoyo político para el desarrollo de la carne cultivada.

Cabe destacar el caso de Israel, ya que en 2022 lanzó el mayor consorcio de carne cultivada respaldado por el gobierno hasta la fecha, en el que participaban los principales productores de alimentos y laboratorios académicos del país.

El Congreso de los Estados Unidos destinó casi 6 millones de dólares en fondos de investigación para el desarrollo de proteínas alternativas. En esta línea, California aprobó la primera inversión estatal en la investigación de la carne cultivada, con un presupuesto de 5 millones de dólares a tres laboratorios.

Algunos países están buscando alternativas que realmente imiten la carne convencional para que esta tenga fácil aceptación por parte de los consumidores

Concretamente, la industria podría seleccionar líneas celulares de animales específicos con las mejores características, como la carne Wagyu o el salmón salvaje, y replicarlas infinitamente.

Más allá de las percepciones organolépticas, está el hecho de que la población aumentó la conciencia sobre el potencial de la carne cultivada para eliminar el uso de antibióticos de la producción de carne convencional, cuyo uso excesivo amenaza la salud pública a escala mundial.

El estudio 'Percepción del consumidor sobre la carne cultivada', desarrollado por el instituto tecnológico Ainia y respaldado por la Conselleria de Innovación de la Generalitat Valenciana, ha evidenciado que aproximadamente el 63 % de los consumidores estaría dispuesto a probar carne cultivada en laboratorio, mientras que cerca del 46 % estaría dispuesto a comprarla.

Un estudio de Ainia arroja que el 63 % de los consumidores estaría dispuesto a probar carne cultivada en laboratorio

El consumidor potencial de carne artificial presenta un perfil caracterizado por hábitos alimenticios saludables, conciencia ambiental y pertenece, principalmente, a la Generación Z.

La carne cultivada tiene el potencial no sólo de igualarse, sino de superar el sabor y la textura de la carne convencional, así como de introducir productos novedosos. Si los consumidores optan por estos productos, el mercado de la carne cultivada podría alcanzar los 25.000 millones de dólares en 2030, según McKinsey.

Para superar los problemas futuros, la agricultura celular se está considerando como una de las posibles soluciones para la seguridad alimentaria.

La agricultura celular es un campo de investigación emergente de la agrobiotecnología que tiene como objetivo producir productos y subproductos agrícolas mediante el cultivo de microorganismos, células o tejidos vegetales y animales.

La agricultura celular es un campo de investigación emergente de la agrobiotecnología

Recientemente, un producto de pollo cultivado de la empresa UPSIDE Foods, obtuvo el visto bueno de la FDA de EE UU y ya se puede encontrar en los supermercados estadounidenses.

El Good Food Institute (GFI) clasifica la producción de carne en tres categorías:

Carne a base de plantas.
Carne cultivada a partir de células animales.
Carne obtenida de procesos fermentativos.

Según el GFI, un total de 156 empresas en 26 países, se dedicaban a producir carne y mariscos cultivados a finales de 2022.

Para satisfacer la creciente demanda de alimentos de manera sostenible y alineada con los objetivos del Pacto Verde Europeo y la Agenda 2030, resulta crucial implementar procesos eficientes y adoptar fuentes de proteínas alternativas respetuosas con el medioambiente.

Organoides

En este contexto, la tecnología de cultivo celular 3D mediante organoides presenta una serie de ventajas y poco a poco está revolucionando las técnicas de cultivo celular in vitro.

Estos miniórganos exhiben características mucho más similares a las condiciones in vivo en comparación con los cultivos celulares convencionales en dos dimensiones.

Los organoides se definen como cultivos de tejidos tridimensionales autoorganizados que se asemejan a un órgano, tanto en la estructura como en el funcionamiento

Las células madre albergan la singular característica de contener un órgano latente en cada una de ellas, o microestructuras similares a órganos, y los biólogos han logrado activar este potencial en cultivos celulares.

Esto se debe al hecho de que estas células madre, según el medio de cultivo en que estén, activan ciertas rutas de desarrollo convirtiéndolas en tejidos específicos. O sea, las células necesitan nutrientes determinados, que están presentes en este medio de cultivo para transformarse en los tejidos deseados.

Para ahondar más, esta diferenciación en órganos es mucho más fiable en comparación con otros métodos de diferenciación actuales. Al crear y nutrir organoides específicos de cada especie, el tejido resultante presenta una fidelidad mucho mayor al tejido natural.

La técnica de organoides posee un amplio potencial, tanto en agroalimentación y biomedicina, como también en otras áreas de desarrollo e ingeniería de tejidos y órganos.

Merece mención la capacidad de generar órganos y estructuras de manera simplificada, sin la necesidad de estructuras de sostén, como es el caso de los scaffolds (estructuras porosas 3D que posibilitan la proliferación celular) o de medios de cultivos complejos y costosos.

Los organoides no introducen ningún material exógeno, sino que dependen exclusivamente de que las células secreten sus propios factores de señalación.

Las células se organizan de forma autónoma en su estructura innata y específica, tal como en la naturaleza

Esta ventaja también repercute desde una perspectiva regulatoria, ya que puede contribuir a una mejor similitud organoléptica y nutricional con la carne convencional.

Por otro lado, los medios de cultivo desde las primeras tentativas de crear carne de laboratorio suponían uno de los mayores desafíos, ya que algunos factores de crecimiento celular eran muy costosos y difíciles de replicar.

No obstante, está técnica requiere mucho menos medio de crecimiento, ya que los organoides producen sus propios factores de crecimiento. Esto puede disminuir el requisito de factor de crecimiento en un 90 %, reduciendo significativamente los costos del medio de crecimiento.

En definitiva, los organoides contienen todas las células adicionales que se necesitan para la formación de tejidos complejos, que pueden incluir tanto músculos como grasas, para replicar con perfección la carne convencional.

Comparativamente, muchas empresas emergentes de carne cultivada están produciendo los diferentes tipos de células por separado, como grasa y músculo, en múltiples biorreactores y luego uniéndolas con scaffolds.

Sin embargo, los organoides solo necesitan un biorreactor que generan los organoides, lo que dinamiza el proceso.

De este modo, la tecnología es mucho más simple y fácil de escalar, ya que los organoides sintetizan su propio tejido conectivo y forman toda la estructura de la carne, sin la necesidad de pasos adicionales.

Forsea Foods

La empresa israelí Forsea fue creada por The Kitchen FoodTech Hub, una incubadora de empresas de tecnología alimentaria, a partir de una investigación de la Universidad de Tel Aviv que la convierte en la primera en utilizar 'tecnología organoide' en la producción de carne cultivada.

De hecho, la empresa ha patentado esta tecnología de organoides para la producción de anguilas.

Se espera que la demanda mundial de alimentos acuáticos, es decir, pescados y mariscos, se duplique para 2050. Esto se debe a que actualmente las personas ya consumen el doble de pescado que hace 50 años, y está causando severos impactos en los ríos y océanos de todo el mundo.

La población de anguila ha disminuido entre un 90 % y un 95 % en los últimos 30 años, debido a que su consumo se ha quintuplicado en comparación con los 20 años anteriores, principalmente en Asia. Por lo tanto, actualmente no se puede satisfacer la enorme necesidad del mercado de la anguila.

El propósito de la empresa es desarrollar alimentos alternativos y sostenibles con el mismo sabor y textura que los productos marinos, sin la presencia de metales pesados o microplásticos, y con un perfil nutricional igual o incluso superior a los obtenidos de la pesca o la acuicultura.

La empresa afirma que la nutrición, la textura y el sabor de estos productos creados a partir de organoides son idénticos a la anguila convencional.

De igual manera, la tecnología desarrollada por Forsea puede ser utilizada para crear cualquier tipo de marisco y pescado, así como carne de vacuno, cerdo o pollo.