אופטימיזציה של קצב חלוקה והתמיינות של תאי גזע בקר לייצור בשר מתורבת בעזרת CRISPR

בהשוואה לגידול בשר מסורתי, בשר מתורבת מציע יתרונות בתחומי הקיימות, היעילות ורווחת בעלי החיים, תוך הפחתת זיהום ושימוש באנרגיה, מים ואדמה. עם זאת, ייצור בשר מתורבת בקנה מידה גדול דורש אופטימיזציה של יכולת ההתרבות וההתמיינות של תאי גזע. במחקר זה, זיהינו גנים ומסלולים המשפיעים על קצב החלוקה או משפרים את ההתמיינות לתאי שומן בתאי גזע מזנכימליים של בקר (bMSCs) באמצעות סריקות אובדן-תפקוד של גנים בעזרת CRISPR. לאחר בידוד תאי bMSC ואפיון פוטנציאל ההתרבות שלהם ויכולת ההתמיינות הרב-קווית, תכננו ספריית CRISPR להשתקת כ-600 גנים המעורבים בתהליכי החלוקה וההתמיינות. העברנו את הספרייה לאוכלוסיות bMSC, ובעזרת סלקציה מתאימה העשרנו פנוטיפים רלוונטיים לייצור בשר מתורבת—קצבי התרבות מהירים או אגירת שומן משופרת—שכומתו באמצעות מעקב אחר שינויים בהרכב אוכלוסיית ה-sgRNA לאורך זמן בריצוף NGS. שיטה זו זיהתה גנים ידועים וחדשים שהשפיעו משמעותית על קצב התרבות תאי bMSC (בטווח הקצר והארוך), על משך הגידול הכולל בתרבית, ועל אגירת השומן. ריצוף וניתוח RNA חשפו רשתות גנים המעורבות בחלוקה והתמיינות, וכן את יחסי הגומלין בין תהליכים תאיים מנוגדים. ביצענו אימות לממצאים באמצעות השתקות CRISPR בודדות שאישרו את המשמעות התפקודית של חלק מהגנים המובילים שזוהו. בעתיד, ייתכן שגנים ורשתות גנים אלו ינוצלו באופן אסטרטגי כדי לשפר מאפיינים רלוונטיים לבשר מתורבת ב-bMSC, ופוטנציאלית לפתור אתגרים מרכזיים בהגדלת קנה המידה וביעילות העומדים בפני תעשיית הבשר המתורבת. ממצאים אלה מקדמים את פיתוח מערכות ייצור בשר מתורבת שהן ישימות כלכלית ומסוגלות לענות על הביקוש הגלובלי הגובר לחלבון, תוך צמצום ההשפעה הסביבתית.