Carne in vitroEngenharia de Bioprocessos e BiotecnologiaTrabalho Interdisciplinar Orientado I (TIO-I)Unesp-Araraquara | Ju...
Carne in vitro• Introdução• Relevância• Etapas de Produção• Estruturação do TIO• Fundamentos Básicos• Perspectivas• Referê...
IntroduçãoO que é “carne in vitro”?
Relevância
Relevância de Demanda
Relevância Ambiental
Relevância Social
Outros Pontos de Relevância• Ética:– Criação de uma forma de produção livre danecessidade de abate animal;• Industrial:– P...
Economia de Recursos(http://calmariatempestade.wordpress.com/2012/06/22/carne-de-laboratorio/)
Etapas de Produção
Etapas de Produção - Simplificado
Etapas de Produção - Diferenciação II
Fundamentos eDetalhes do Processo
Tecido Muscular - Tipos
Tecido Muscular Esquelético(ou Estriado)
Miogênese
Células TroncoO processo de diferenciação se dá em muitas etapas, nas quais diferentes conjuntosde proteínas regulam a exp...
Células Satélites• Vantagens:– Tem maior tendência à proliferação;• Desvantagens:– Adicionam uma fase de diferenciação a m...
Célula Diferenciada - Mioblastos• Vantagens:– Já são diferenciadas;– São abundantes;• Desvantagens:– Necessitam de engenha...
Proliferação Celular da Cel. Satélites• Métodos bem estabelecidos em placas depetri;• Necessidade de novos biorreatores es...
Proliferação Celularhttp://www.fai.ufscar.br:8080/FAI/noticias/invento-possibilita-cultivo-de-celula-animal
Máquina Desenvolvida pela UFSCAR
Diferenciação Celular - Fundamento• Se o código genético é o mesmo em todas ascélulas de um mesmo organismo, por que ascél...
Mecanismos de Regulação Gênica emEucariotoshttp://genmol.blogspot.com.br/2011/09/genetica-molecular-sinopse-do-controle.html
Eucariotos – Controle porCondensação da Cromatina- Eucromatina (E): região descondensada da cromatina, ativa;- Heterocroma...
Histonas e Proteínas ReguladorasProteínas de regulação gênica podem agir sobre as histonas, alterando aconformação da crom...
Proteínas ReguladorasMuitas vezes, a expressão de um gene é controlada por mais de uma proteínareguladora (podendo chegar ...
Diferenciação do Tecido MuscularIn Vitro• Necessidade de EstímulosQuímicos:– Proteínas reguladoras;– Fatores de cresciment...
Meio de Cultura• Deve conter:– Nutrientes;– Hormônios e proteínas de regulação gênica;– Fator de crescimento;– Carregadore...
Fator de Crescimento• Soro do sangue:– Meio mais utilizado e barato;– Problemas:• Origem animal;• Inviável em larga escala...
Fator de Crescimento• Substâncias que controlam o ciclo celular(transição da fase G0 para G1);• Necessárias à proliferação...
Fator de Crescimento - Soro• Soro Fetal:– Meio mais utilizado e barato;– Problemas:• Origem animal;• Inviável em larga esc...
Fator de Crescimento - Ultroser G
Fator de Crescimento - Ultroser G• Fator químico que substitui o Soro.• Problemas:– É caro;– É protegido por patente;
Fator de Crescimento – Extrato deCogumelos• Estudos com células de peixes sugerem quepodem ser uma alternativa viável;
Fatores de Regulação Gênica• Podem ser obtidos por meios de engenhariagenética em bactérias;• Necessita de melhores estudo...
Transportadores de Oxigênio• Atuariam no lugar do sangue para manterconcentrações adequadas no meio;• Opções:– Versões mod...
Tela de Fixação• Promove a ancoragem da célula;• Deve possuir uma textura adequada parapromover o alinhamento dos mioblast...
Tela “comestível”• As células não precisariam ser removidas;• Poderia ser útil para dar textura ao produto;• Poderia ser f...
Tela “não-comestível”• É necessário um método que retire as folhasde células do tela sem danificá-las;• Foi desenvolvido u...
Mecanismos de Contração• Necessários para a diferenciação celular;• Poderiam ser:– Mecânicos;– Químicos (um material que c...
Espessamento do Tecido – SistemaVascular Artificial• Células começam a morrer por falta de nutrientesquando o tecido ating...
Perspectivas – Da Carne in vitro
Muitos grupos interessados
Muitos grupos interessados
Primeiro HambúrguerUS$ 250.000,00
Perspectivas – Do TIO
Perspectivas – Do TIO• Conhecer melhor cada etapa do processo deprodução da carne in vitro, e os conceitospráticos e teóri...
Referências Bibliográficas• Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.;Walter, P. “Biologia Molecular da. ...
Grupo• Caio Ricardo• Camile Pedrosa• Euclides Formica• Larissa Gomes• Lucas Nakamura• Lucas Zamian• Lucas Henares• Murilo ...
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  1. 1. Carne in vitroEngenharia de Bioprocessos e BiotecnologiaTrabalho Interdisciplinar Orientado I (TIO-I)Unesp-Araraquara | Junho-2013
  2. 2. Carne in vitro• Introdução• Relevância• Etapas de Produção• Estruturação do TIO• Fundamentos Básicos• Perspectivas• Referências Bibliográficas
  3. 3. IntroduçãoO que é “carne in vitro”?
  4. 4. Relevância
  5. 5. Relevância de Demanda
  6. 6. Relevância Ambiental
  7. 7. Relevância Social
  8. 8. Outros Pontos de Relevância• Ética:– Criação de uma forma de produção livre danecessidade de abate animal;• Industrial:– Possibilidade de criação de novos produtos,permitindo, inclusive, expansão do mercadoconsumidor;• Científica:– Aprimoramento de técnicas de diferenciação e cultivocelular;– Novas culturas para ensaios biológicos;
  9. 9. Economia de Recursos(http://calmariatempestade.wordpress.com/2012/06/22/carne-de-laboratorio/)
  10. 10. Etapas de Produção
  11. 11. Etapas de Produção - Simplificado
  12. 12. Etapas de Produção - Diferenciação II
  13. 13. Fundamentos eDetalhes do Processo
  14. 14. Tecido Muscular - Tipos
  15. 15. Tecido Muscular Esquelético(ou Estriado)
  16. 16. Miogênese
  17. 17. Células TroncoO processo de diferenciação se dá em muitas etapas, nas quais diferentes conjuntosde proteínas regulam a expressão gênica que determina a diferenciação posterior.Esse processo também é influenciado por interferências ambientais.
  18. 18. Células Satélites• Vantagens:– Tem maior tendência à proliferação;• Desvantagens:– Adicionam uma fase de diferenciação a mais noprocesso;– São escassas no tecido muscular;
  19. 19. Célula Diferenciada - Mioblastos• Vantagens:– Já são diferenciadas;– São abundantes;• Desvantagens:– Necessitam de engenharia genética paraformarem colônias imortalizadas;– Proliferam-se mais lentamente;
  20. 20. Proliferação Celular da Cel. Satélites• Métodos bem estabelecidos em placas depetri;• Necessidade de novos biorreatores específicospara o cultivo de células animais;– Dificuldades:• Oxigenação;• Transporte de Nutrientes;
  21. 21. Proliferação Celularhttp://www.fai.ufscar.br:8080/FAI/noticias/invento-possibilita-cultivo-de-celula-animal
  22. 22. Máquina Desenvolvida pela UFSCAR
  23. 23. Diferenciação Celular - Fundamento• Se o código genético é o mesmo em todas ascélulas de um mesmo organismo, por que ascélulas diferenciam-se?Embrião de Drosophila marcado poranticorpos para proteínas. Cada correpresenta uma proteína diferente,evidenciando a diferenciação celularnessa fase de desenvolvimento.
  24. 24. Mecanismos de Regulação Gênica emEucariotoshttp://genmol.blogspot.com.br/2011/09/genetica-molecular-sinopse-do-controle.html
  25. 25. Eucariotos – Controle porCondensação 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 dociclo celular;- A estrutura da cromatina pode ser herdada para a célula filha em divisão mitótica;
  26. 26. Histonas e Proteínas ReguladorasProteínas de regulação gênica podem agir sobre as histonas, alterando aconformação da cromatina.
  27. 27. Proteínas ReguladorasMuitas vezes, a expressão de um gene é controlada por mais de uma proteínareguladora (podendo chegar a centenas).Como cada proteína reguladora é, por sua vez, controlada por outras proteínas, osistema adquire um grau muito alto de complexidade.
  28. 28. Diferenciação do Tecido MuscularIn Vitro• Necessidade de EstímulosQuímicos:– Proteínas reguladoras;– Fatores de crescimento;– Nutrientes e oxigênio;• Necessidade de Estímulos Físicos:– Ancoramento doas células;– Alinhamento correto para a fusãodos Mioblastos;– Contração das células para aformação dos Sarcômeros;Meio de CulturaTelas de Fixação
  29. 29. Meio de Cultura• Deve conter:– Nutrientes;– Hormônios e proteínas de regulação gênica;– Fator de crescimento;– Carregadores de ôxigênio;• Desafio:– Custo viável;
  30. 30. Fator de Crescimento• Soro do sangue:– Meio mais utilizado e barato;– Problemas:• Origem animal;• Inviável em larga escala;• Risco de contaminação;
  31. 31. Fator de Crescimento• Substâncias que controlam o ciclo celular(transição da fase G0 para G1);• Necessárias à proliferação e manutenção decolônias animais;
  32. 32. Fator de Crescimento - Soro• Soro Fetal:– Meio mais utilizado e barato;– Problemas:• Origem animal;• Inviável em larga escala;• Risco de contaminação;
  33. 33. Fator de Crescimento - Ultroser G
  34. 34. Fator de Crescimento - Ultroser G• Fator químico que substitui o Soro.• Problemas:– É caro;– É protegido por patente;
  35. 35. Fator de Crescimento – Extrato deCogumelos• Estudos com células de peixes sugerem quepodem ser uma alternativa viável;
  36. 36. Fatores de Regulação Gênica• Podem ser obtidos por meios de engenhariagenética em bactérias;• Necessita de melhores estudos para a definiçãode quais fatores são realmente necessários;• Poderiam ser fornecidos em larga escala porcélulas co-cultivadas com os mioblastos e cel.satélites (hepatócitos, por exemplo);
  37. 37. Transportadores de Oxigênio• Atuariam no lugar do sangue para manterconcentrações adequadas no meio;• Opções:– Versões modificadas de hemoglobina(produzidas a partir de plantas e micro-organismos geneticamente alterados);– Versões químicas inertes(produzidas artificialmente);
  38. 38. Tela de Fixação• Promove a ancoragem da célula;• Deve possuir uma textura adequada parapromover o alinhamento dos mioblastos;• Poderia ser comestível ou não comestível;
  39. 39. 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– ...
  40. 40. Tela “não-comestível”• É necessário um método que retire as folhasde células do tela sem danificá-las;• Foi desenvolvido um método baseado nabiodegradação da tela;
  41. 41. Mecanismos de Contração• Necessários para a diferenciação celular;• Poderiam ser:– Mecânicos;– Químicos (um material que contraísse com variações noPH e Temperatura);– Elétricos (choques no tecido);• Estudos sugerem que estímulos elétricos são a melhoropção, não sendo difíceis de reproduzir em escalaindustrial;
  42. 42. Espessamento do Tecido – SistemaVascular Artificial• Células começam a morrer por falta de nutrientesquando o tecido atinge de 2 a 3 mm deespessura;• Para superar esse problema, é necessário acriação de um sistema vascular artificial (a partirde colágeno);• Esse sistema foi possível por meio de processosde microfabricação, difíceis de reproduzir emescala industrial;
  43. 43. Perspectivas – Da Carne in vitro
  44. 44. Muitos grupos interessados
  45. 45. Muitos grupos interessados
  46. 46. Primeiro HambúrguerUS$ 250.000,00
  47. 47. Perspectivas – Do TIO
  48. 48. Perspectivas – Do TIO• Conhecer melhor cada etapa do processo deprodução da carne in vitro, e os conceitospráticos e teóricos relacionados;• Contribuir de alguma forma para odesenvolvimento de novas tecnologias noBrasil;
  49. 49. 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 meatproduction system”• Mark J. Post. “Cultured meat from stem cells:Challenges and prospects”• Scientific American, Junho de 2011, “Inside the MeatLab”
  50. 50. Grupo• Caio Ricardo• Camile Pedrosa• Euclides Formica• Larissa Gomes• Lucas Nakamura• Lucas Zamian• Lucas Henares• Murilo OliveiraUnesp AraraquaraEngenharia de Bioprocessos e Biotecnologia1° Semestre - 2013

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