无血清3D共分化系统打造细胞培养混合面条：开启可持续营养饮食新纪元！

7:3细胞配比破解长期扩增肌干细胞分化难题

该研究首先针对肌肉干细胞（MuSCs）体外长期扩增后肌源性潜力急剧下降的行业痛点——传统培养中P12代细胞分化率已降至7%以下——创新性地引入间充质干细胞（pMSCs）共培养体系。通过系统筛选2种细胞（pMuSCs+pMSCs/pSMCs）及3种细胞（pMuSCs+pMSCs+pSMCs）的不同比例组合，发现7:3的pMuSCs与pMSCs配比表现最优（图1）：MyHC阳性细胞核比例提升至17%，较单培养（5%）提高3.5倍；MyHC蛋白表达量翻倍，MYH1、MYH2、MYH3、MYH7及MYOG等肌源性基因表达显著上调。转录组学揭示pMSCs通过分泌IGFBP7、IL-6、MMP-1等因子，调控ECM-受体互作、细胞黏附及Ca²⁺信号通路，推动细胞从增殖状态向分化状态转换。

图1. 代表性MyHC免疫荧光染色图像

"胰岛素+亚麻籽油"3天快速共分化体系替代传统7-10天方案

研究进一步挑战了肌肉-脂肪共分化依赖血清和化学诱导剂（如IBMX、罗格列酮）的传统范式。通过比较胰岛素（INS）、罗格列酮（ROS）、油酸（OA）等诱导剂的组合效果，发现INS+OA联用可在3天内实现肌管与脂肪细胞的同步高效生成，但OA的强脂毒性会导致第7天出现明显细胞凋亡。为此，团队筛选5种常见食用油（花生油、葵花籽油、紫苏油、山茶油、亚麻籽油），最终确定0.5 μL/mL亚麻籽油（FSO）替代OA——其富含的α-亚麻酸可激活PPARγ促进脂肪生成，木酚素则通过AMPK通路协同促进肌管融合。 

红薯淀粉-海藻酸钠支架：孔隙率70%+抗压强度0.89 MPa的"细胞客房"

针对3D培养支架的选择，研究比较了玉米淀粉（C）、红薯淀粉（S）、马铃薯淀粉（P）分别与海藻酸钠（SA）复合的三种方案。扫描电镜显示红薯淀粉-海藻酸钠（S-SA）支架具有最优的互连孔道结构：平均孔径150–200 μm（最适合细胞黏附生长的85–190 μm范围），孔隙率>70%，显著优于C-SA和P-SA。机械性能测试显示S-SA支架抗压强度达0.89 MPa，溶胀率与降解率最低，FTIR证实S与SA分子间氢键作用最强。

关键发现

1、7:3 pMuSCs/pMSCs共培养比例通过旁分泌信号重塑ECM微环境，将长期传代肌干细胞的分化效率从<7%提升至17%，为细胞培养肉工业化扩增提供解决方案。

2、亚麻籽油替代油酸的创新应用，在维持3天快速共分化效率的同时消除脂毒性，结合无血清培养基建立完全符合食品级标准的诱导体系。

3、红薯淀粉基支架凭借70%孔隙率、150–200 μm优化孔径及0.89 MPa机械强度，成为支持肌脂共分化的高效可食用3D平台。

未来展望与应用潜力

本研究首次建立了无血清、无动物源、无化学诱导剂的3D肌脂共分化技术平台，将传统7–10天的分化周期压缩至3天，并创新性地以红薯淀粉为支架开发细胞培养混合面条。该技术路线不仅大幅降低了培养肉的生产成本与监管门槛，更通过"细胞农业+传统主食"的混合食品策略，规避了消费者对100%细胞培养肉的心理抵触，为可持续蛋白供给提供了更具市场接受度的商业化路径。

未来研究方向包括：开发灌注式生物反应器实现S-SA支架的规模化培养；优化细胞成熟度和收获工艺以进一步提升质构；开展微量元素、消化特性及感官消费测试等必需表征。该技术平台亦可扩展至米粉、面包等多元主食体系，为全球粮食安全与碳中和目标提供细胞农业解决方案。

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参考来源：Guan X, Wang L, Sun W, et al. Creating Cell-Based Hybrid Noodles for Sustainable and Nutrient-Balanced Diets via a Serum-Free and Animal-Free 3D Co-Differentiation System[J]. Advanced Science, 2026: e19916. 10.1002/advs.202519916.