O documento descreve o processo de produção de carne in vitro, começando com uma introdução sobre o que é carne in vitro. As principais etapas incluem a proliferação e diferenciação de células-tronco ou mioblastos em cultura para formar tecido muscular. Fatores como meio de cultura, fatores de crescimento, telas de fixação e estímulos mecânicos são necessários para guiar o processo. Perspectivas apontam que a carne in vitro pode se tornar uma alternativa sustentável à pecuária tradicional com o avan

1. Carne in vitro
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Trabalho Interdisciplinar Orientado I (TIO-I)
Unesp-Araraquara | Junho-2013

2. Introdução
O que é “carne in vitro”?

3. Relevância

4. Relevância de Demanda

5. Relevância Ambiental

6. Relevância Ambiental
(http://calmariatempestade.wordpress.com/2012/06/22/carne-de-laboratorio/)

7. Relevância Social

8. Outros Pontos de Relevância
• Ética:
– Criação de uma forma de produção livre da
necessidade de abate animal;
• Industrial:
– Possibilidade de criação de novos produtos,
permitindo, inclusive, expansão do mercado
consumidor;
• Científica:
– Aprimoramento de técnicas de diferenciação e cultivo
celular;
– Novas culturas para ensaios biológicos;

9. Etapas de Produção

10. Etapas de Produção - Simplificado

12. Etapas de Produção - Diferenciação II

13. Fundamentos e
Detalhes do Processo

14. Tecido Muscular - Tipos

15. Tecido Muscular Esquelético
(ou Estriado)

16. Miogênese

18. Células Tronco
O processo de diferenciação se dá em muitas etapas, nas quais diferentes conjuntos
de proteínas regulam a expressão gênica que determina a diferenciação posterior.
Esse processo também é influenciado por interferências ambientais.

19. Células Tronco Embrionárias
• Vantagens:
– Em teoria, tem potencial ilimitado de proliferação;
(esse potencial poderia ser limitado por mutações
genéticas a longo prazo)
• Desvantagens:
– Processo de diferenciação muito longo e
complexo;

21. Células Satélites
• Vantagens:
– Tem maior tendência à proliferação;
• Desvantagens:
– Adicionam uma fase de diferenciação a mais no
processo;
– São escassas no tecido muscular;

22. Células Diferenciadas - Mioblastos
• Vantagens:
– Já são diferenciadas;
– São abundantes;
• Desvantagens:
– Necessitam de engenharia genética para
formarem colônias imortalizadas;
– Proliferam-se mais lentamente;

23. Proliferação Celular das Cel. Satélites
• Métodos bem estabelecidos em placas de
petri;
• Necessidade de novos biorreatores específicos
para o cultivo de células animais;
– Dificuldades:
• Oxigenação;
• Transporte de Nutrientes;

24. Proliferação Celular
http://www.fai.ufscar.br:8080/FAI/noticias/invento-possibilita-cultivo-de-celula-animal

25. Máquina Desenvolvida pela UFSCAR
Biorreator de escoamento em vórtices de Taylor, empregado no cultivo de célula animal

26. Diferenciação Celular - Fundamento
• Se o código genético é o mesmo em todas as
células de um mesmo organismo, por que as
células diferenciam-se?
Embrião de Drosophila marcado por
anticorpos para proteínas. Cada cor
representa uma proteína diferente,
evidenciando a diferenciação celular
nessa fase de desenvolvimento.

27. Mecanismos de Regulação Gênica em
Eucariotos
http://genmol.blogspot.com.br/2011/09/genetica-molecular-sinopse-do-controle.html

28. Eucariotos – Controle por
Condensação da Cromatina
- Eucromatina (E): região descondensada da cromatina, ativa;
- Heterocromatina (H): região condensada da cromatina, inativa;
-Proteínas específicas podem alterar a conformação da cromatina em diferentes fases do
ciclo celular;
- A estrutura da cromatina pode ser herdada para a célula filha em divisão mitótica;

29. Histonas e Proteínas Reguladoras
Proteínas de regulação gênica podem agir sobre as histonas, alterando a
conformação da cromatina.

30. Muitas vezes, a expressão de um gene é controlada por mais de uma proteína
reguladora (podendo chegar a centenas).
Como cada proteína reguladora é, por sua vez, controlada por outras proteínas, o
sistema adquire um grau muito alto de complexidade.
Proteínas de Ativação / Inibição do
Promotor

31. Diferenciação do Tecido Muscular
In Vitro
• Necessidade de Estímulos
Químicos:
– Proteínas reguladoras;
– Fatores de crescimento;
– Nutrientes e oxigênio;
• Necessidade de Estímulos Físicos:
– Ancoramento das células;
– Alinhamento correto para a fusão
dos Mioblastos;
– Contração das células para a
formação dos Sarcômeros;
Meio de Cultura
Telas de Fixação

32. Meio de Cultura
• Deve conter:
– Nutrientes;
– Hormônios e proteínas de regulação gênica;
– Fator de crescimento;
– Carregadores de oxigênio;
• Desafio:
– Custo viável;

33. Fator de Crescimento
• Substâncias que controlam o ciclo celular (transição
da fase G0 para G1);
• Necessárias à proliferação e manutenção de colônias
animais;

34. Fator de Crescimento – Soro Fetal
• Meio mais utilizado e barato;
• Problemas:
– Origem animal;
– Inviável em larga escala;
– Risco de contaminação;

35. Fator de Crescimento - Ultroser G

36. Fator de Crescimento - Ultroser G
• Fator químico que substitui o Soro.
• Problemas:
– É caro;
– É protegido por patentes;

37. Fator de Crescimento – Extrato de
Cogumelos
• Estudos com células de peixes sugerem que
podem ser uma alternativa viável;

38. Fatores de Regulação Gênica
• Podem ser obtidos por meios de engenharia
genética em bactérias;
• Necessita-se de melhores estudos para a
definição de quais fatores são realmente
necessários;
• Poderiam ser fornecidos em larga escala por
células co-cultivadas com os mioblastos e cel.
satélites (hepatócitos, por exemplo);

39. Transportadores de Oxigênio
• Atuariam no lugar do sangue para manter
concentrações adequadas no meio;
• Opções:
– Versões modificadas de hemoglobina (produzidas
a partir de plantas e micro-organismos
geneticamente alterados);
– Versões químicas inertes (produzidas
artificialmente);

40. Tela de Fixação
• Promove a ancoragem da célula;
• Deve possuir uma textura adequada para
promover o alinhamento dos mioblastos;
• Poderia ser comestível ou não comestível;

41. Tela “comestível”
• As células não precisariam ser removidas;
• Poderia ser útil para dar textura ao produto;
• Poderia ser feita de diversos polímeros orgânicos:
– Colágeno
– Celulose
– Alginato
– Quitosano
– ...

42. Tela “não-comestível”
• É necessário um método que retire as folhas
de células da tela sem danificá-las;
• Foi desenvolvido um método baseado na
biodegradação da tela;

43. Mecanismos de Contração
• Necessários para a diferenciação celular;
• Poderiam ser:
– Mecânicos;
– Químicos (um material que contraísse com variações no
PH e Temperatura);
– Elétricos (choques no tecido);
• Estudos sugerem que estímulos elétricos são a melhor
opção, não sendo difíceis de reproduzir em escala
industrial;

44. Espessamento do Tecido – Sistema
Vascular Artificial
• Células começam a morrer por falta de nutrientes
quando o tecido atinge de 2 a 3 mm de
espessura;
• Para superar esse problema, é necessária a
criação de um sistema vascular artificial (a partir
de colágeno);
• Esse sistema foi possível por meio de processos
de microfabricação, difíceis de reproduzir em
escala industrial;

45. Perspectivas – Da Carne in vitro

46. Muitos grupos interessados

47. Muitos grupos interessados
A empresa Morden Meadow aplica os últimos avanços em engenharia de tecidos para
desenvolver novos bioprodutos , entre eles couro e carne,planejam começar a produção de
couro em escala industrial em 2017 e com avanço da tecnologia em breve será a carne.

48. Perspectiva para Carne in Vitro
O primeiro hamburguer
cultivado em laboratório foi
produzido no final de 2012 e
custou algo em torno de
US$345.000, de acordo com o
biocientista Mark Post, da
Universidade de Maastricht,
na Holanda.

49. Primeiro Hambúrguer
“Servido ao Público” - US$ 250.000,00
Será servido em Londres, em Junho de 2013, a fim de obter mais recursos para a pesquisa.

50. As perspectivas são que, em escala
industrial, a carne cultivada forneça uma
alternativa complementar segura,
sustentável, econômica e ética para a
indústria pecuária tradicional.

51. Perspectivas – Do TIO

52. Perspectivas – Do TIO
• Conhecer melhor cada etapa do processo de
produção da carne in vitro, e os conceitos práticos e
teóricos relacionados;
• Contribuir de alguma forma para o desenvolvimento
de novas tecnologias no Brasil;
O trabalho que será desenvolvido nos próximos 5
semestres em TIO é de natureza teórica, mas sempre
visado uma aplicabilidade prática.

53. Referências Bibliográficas
• Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.;
Walter, P. “Biologia Molecular da Célula”
• I. Datar, M. Betti. “Possibilities for an in vitro meat
production system”
• Mark J. Post. “Cultured meat from stem cells:
Challenges and prospects”
• Scientific American, Junho de 2011, “Inside the Meat
Lab”

54. Grupo
• Caio Ricardo
• Camile Pedrosa
• Euclides Formica
• Larissa Gomes
• Lucas Nakamura
• Lucas Zamian
• Lucas Henares
• Murilo Oliveira
Unesp Araraquara
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
1° Semestre - 2013