Development of a Biomanufacturing Process to Produce Duck Adipose-like Tissue

Resumen

El auge en la demanda de alimentos ha traído consigo un aumento de soluciones_x000D_ innovadoras para producir nuevos alimentos, especialmente para sustituir a los_x000D_ productos derivados de animales. Entre estas soluciones, la agricultura celular ha_x000D_ destacado en los últimos años, la cual se basa en el uso de células animales para obtener_x000D_ productos derivados sin implicar animales en el proceso._x000D_ El objetivo de la presente tesis, enmarcada en el campo de la agricultura celular, es_x000D_ desarrollar un sistema de producción de grasa de pato cultivada. Para lograrlo, se han_x000D_ abordado algunos de los mayores retos de este campo emergente, como el aislamiento_x000D_ y la caracterización de nuevas células de interés alimentario, el desarrollo de medios de_x000D_ cultivo libres de componentes animales y eficientes en términos de costes, y la_x000D_ intensificación y escalado del proceso de producción de grasa en biorreactores._x000D_ A continuación, se presenta una breve descripción de los cuatro capítulos que_x000D_ componen esta tesis, así como los objetivos y principales resultados de cada uno de_x000D_ ellos._x000D_ En el capítulo uno, se estudió la viabilidad del uso de fibroblastos extraídos de_x000D_ embriones (DEF por sus siglas en inglés) de pato para la producción de grasa. Para ello,_x000D_ se extrajeron células de distintos huevos y se analizó la variabilidad en términos de_x000D_ proliferación entre ellas, principalmente el tiempo de duplicación y el número de_x000D_ duplicaciones que eran capaces de realizar. Además, se demostró, mediante técnicas de_x000D_ análisis de la expresión génica y microscopía de fluorescencia, que los fibroblastos de_x000D_ pato eran capaces de diferenciarse en adipocitos al ser expuestos a inductores de la_x000D_ diferenciación adipogénica._x000D_ Una vez demostrada la viabilidad del uso de este tipo celular para el presente proyecto,_x000D_ se decidió desarrollar dos medios de cultivo específicos para su proliferación y_x000D_ diferenciación. Los resultados del desarrollo de estos medios de cultivo se describen en_x000D_ 12_x000D_ los capítulos dos y tres. Para desarrollar los medios, primero se realizó una búsqueda_x000D_ bibliográfica de posibles moléculas beneficiosas para uno u otro fin, seguida de un_x000D_ cribado para determinar cuáles de ellas tenían un efecto estadísticamente significativo,_x000D_ y finalmente una optimización de las sinergias entre ellas, maximizando los efectos_x000D_ biológicos mientras se limitaban al máximo los costes del medio de cultivo. Para ello, se_x000D_ utilizaron diversas metodologías de diseño de experimentos (DoE, por sus siglas en_x000D_ inglés). Como resultado, se obtuvieron dos medios de cultivo libres de suero que_x000D_ sostenían de manera eficiente la proliferación y la diferenciación de los DEF._x000D_ En el cuarto y último capítulo, se abordó la intensificación del proceso a escala de_x000D_ biorreactor para el cultivo de células adherentes. Para ello, se implementaron y_x000D_ optimizaron los protocolos de proliferación previamente desarrollados en 2D, en_x000D_ condiciones 3D utilizando microcarriers Cytodex 1. Se emplearon DoEs para la_x000D_ optimización de los parámetros de cultivo, ajustando la proliferación y la adipogénesis_x000D_ mediante sistemas de semi-perfusión en frascos agitados. Posteriormente, se estudió el_x000D_ cultivo de fibroblastos en microcarriers utilizando distintos sistemas de agitación en_x000D_ reactores: basculante, orbital y con agitación mediante palas. A través de este estudio,_x000D_ se determinó la imposibilidad de cultivar las células en los dos primeros sistemas_x000D_ debido al estrés de cizallamiento. Por otro lado, en el reactor de palas se consiguió_x000D_ cultivar las células, obteniendo valores de proliferación y diferenciación similares a los_x000D_ obtenidos previamente en 2D._x000D_ En conclusión, esta tesis ha abordado importantes retos de la agricultura celular y ha_x000D_ contribuido a cerrar algunas de las brechas tecnológicas existentes, especialmente en_x000D_ lo relativo al desarrollo de medios de cultivo, al establecimiento de nuevas células de_x000D_ interés para la industria alimentaria, y a la intensificación de la proliferación y_x000D_ diferenciación de las células de pato a escala de reactor, sentando una base sólida para_x000D_ la futura industrialización del proceso de producción de grasa de pato mediante_x000D_ agricultura celular.

Fecha de lectura	26 nov 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Mario Notari (Director/a), Francesc Godia Casablancas (Director/a) & Jesus Lavado Garcia (Director/a)