Carne in vitro

Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Trabalho Interdisciplinar Orientado II (TIO-II)
Unesp-Araraquar...
Introdução
O que é a carne in vitro?
Relevância
Relevância de Demanda
Relevância Ambiental
Relevância Ambiental

(http://calmariatempestade.wordpress.com/2012/06/22/carne-de-laboratorio/)
Relevância Social
Outros Pontos de Relevância
• Ética:
– Criação de uma forma de produção livre da
necessidade de abate animal;

• Industria...
Etapas de Produção
Etapas de Produção - Simplificado
Tipos Celulares
• Células Tronco Embrionárias:
– Capacidade Proliferativa Ilimitada;
– Difíceis de Diferenciar Adequadamen...
Miogênese In Vivo
• Proteínas atuantes:
– Família MyoD: grupo
de proteínas reguladas
por um mesmo
gene, de mesmo nome;
– P...
Diferenciação do Tecido Muscular
In Vitro
• Necessidade de Estímulos
Químicos:
– Proteínas reguladoras;
– Fatores de cresc...
Meio de Cultura
• Deve conter:
– Nutrientes;
– Hormônios e proteínas de regulação gênica;
– Fator de crescimento;
– Carreg...
Fator de Crescimento
• Substâncias que controlam o ciclo celular (transição
da fase G0 para G1);
• Necessárias à prolifera...
Fator de Crescimento – Soro Fetal
• Meio mais utilizado e barato;
• Problemas:
– Origem animal;
– Inviável em larga escala...
Fator de Crescimento - Ultroser G
Fator de Crescimento – Extrato de
Cogumelos
• Estudos com células de peixes sugerem que
podem ser uma alternativa viável;
Fatores de Regulação Gênica
• Podem ser obtidos por meios de engenharia
genética em bactérias;
• Necessita-se de melhores ...
Fator de Regulação Negativa Miostatina
• Fator excretado pelos
mioblastos a fim de
limitar o crescimento
muscular.
• Teria...
Espessamento do Tecido – Sistema
Vascular Artificial
• Células começam a morrer por falta de nutrientes
quando o tecido at...
Instalações e equipamentos
Características das instalações
• NB2
• Áreas funcionalmente distribuídas, facilitando
o deslocamento de pessoal e o fluxo...
Espaços
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Sala para preparo de meios
Sala para incubação e observação de cultur...
Principais Equipamentos
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Autoclaves
Deionizador de água
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Principais Equipamentos
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Balança Analítica e Semi-analítica
Geladeira, Freezer e Ultrafreezer
Microscópio In...
Biorreatores para Cultura de Células
• Propagação:
– Micro-escala e cultura primária:
• CellRoll e CellSpin

– Escala de p...
Tela de Fixação para Miogênese
• Promove a ancoragem da célula;
• Deve possuir uma textura adequada para
promover o alinha...
Biorreator para Miogênese
Possível Origem do Material:
Fibroblastos
• Principal célula do tecido conjuntivo;
• Secreta matriz extra-celular;
• Relat...
Diferenciação do Fibroblastos
Diferenciação do Fibroblastos

• Poderia ser usado para
incorporar gordura ao
produto;
• É possível configurá-lo de
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Biossegurança
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Trabalho planejado
Especificações das atividades
Orientação sobre os riscos
Procedimentos e práti...
Barreiras de contenção
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NB-2
Ante-salas e/ou portas duplas;
EPIs: Gorro, máscara, sapatilha etc
Higienizar mãos ...
Mapa de Risco (Planta Piloto)
Controle microbiológico de ambientes
e processos
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Quarentena para cultivos novos...
Lavagem e preparo do material para
cultura de células
• Vidraria exclusiva e processada
separadamente
• Água com detergent...
Controle da qualidade de cultivos
celulares
• Cariotipagem
• DNA fingerprinting
• Análise de isoenzimas
Normas padrão para a manipulação de
alimentos industrializados
• Além das normas da CTNBio, normas da
Vigilância sanitária...
Diretrizes Submetidas ao Comitê de
Ética
I) Procedimento de extração da cultura primária

II) Uso de soro fetal
III) Teste...
I - Procedimento de extração da
cultura primária
• O comitê de Ética Mundial estabelece que os
animais devem estar livres ...
II – Uso de soro fetal
• É necessário esclarecer que, embora o soro
fetal não possa ser usado para a produção
industrial d...
III – Testes em animais
• Seriam necessários para garantir a segurança
do produto;
• O produto já foi degustado por humano...
Análise de Mercado
Aceitação do Público em Geral
• Preconceito em relação ao novo;
• Opiniões divididas;
“Não há absolutamente nenhuma maneira que
você pode recriar o sabor do que a Mãe
Natureza e o Universo cria para nós em
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grande responsável pelo desmatamento na
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• Versão Piloto:
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Análise Sensorial
Impressões Causadas na Primeira
Degustação
• O hambúrguer foi preparado pelo chefe de cozinha
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Marketing e Estratégias de
Comercialização
• A Carne in Vitro tem como
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Perspectivas – Da Carne in vitro
As perspectivas são que, em escala
industrial, a carne cultivada forneça uma
alternativa complementar
segura, sustentável,...
Perspectivas – Do TIO
Perspectivas – Do TIO
• Conhecer melhor cada etapa do processo de
produção da carne in vitro, e os conceitos práticos e
te...
Referências Bibliográficas
• Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.;
Walter, P. “Biologia Molecular da...
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TIO II - Carne In Vitro

  1. 1. Carne in vitro Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia Trabalho Interdisciplinar Orientado II (TIO-II) Unesp-Araraquara | Novembro-2013
  2. 2. Introdução O que é a carne in vitro?
  3. 3. Relevância
  4. 4. Relevância de Demanda
  5. 5. Relevância Ambiental
  6. 6. Relevância Ambiental (http://calmariatempestade.wordpress.com/2012/06/22/carne-de-laboratorio/)
  7. 7. Relevância Social
  8. 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. 9. Etapas de Produção
  10. 10. Etapas de Produção - Simplificado
  11. 11. Tipos Celulares • Células Tronco Embrionárias: – Capacidade Proliferativa Ilimitada; – Difíceis de Diferenciar Adequadamente; • Celulas Satélites e Mioblastos: – Células em estado avançado de diferenciação; – Capacidade proliferativa limitada. – Maior facilidade de Diferenciação
  12. 12. Miogênese In Vivo • Proteínas atuantes: – Família MyoD: grupo de proteínas reguladas por um mesmo gene, de mesmo nome; – Pax3 e Pax7: fatores que regulam a transcrição em células musculares precursoras ao novo tecido;
  13. 13. Diferenciação do Tecido Muscular In Vitro • Necessidade de Estímulos Químicos: – Proteínas reguladoras; – Fatores de crescimento; – Nutrientes e oxigênio; Meio de Cultura • Necessidade de Estímulos Físicos: – Ancoramento das células; – Alinhamento correto para a fusão dos Mioblastos; – Contração das células para a formação dos Sarcômeros; Telas de Fixação
  14. 14. Meio de Cultura • Deve conter: – Nutrientes; – Hormônios e proteínas de regulação gênica; – Fator de crescimento; – Carregadores de oxigênio; • Desafio: – Custo viável;
  15. 15. Fator de Crescimento • Substâncias que controlam o ciclo celular (transição da fase G0 para G1); • Necessárias à proliferação e manutenção de cultura de células animais;
  16. 16. Fator de Crescimento – Soro Fetal • Meio mais utilizado e barato; • Problemas: – Origem animal; – Inviável em larga escala; – Risco de contaminação;
  17. 17. Fator de Crescimento - Ultroser G
  18. 18. Fator de Crescimento – Extrato de Cogumelos • Estudos com células de peixes sugerem que podem ser uma alternativa viável;
  19. 19. 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);
  20. 20. Fator de Regulação Negativa Miostatina • Fator excretado pelos mioblastos a fim de limitar o crescimento muscular. • Teria de ser suprimidos: – Engenharia Genética; ou – Supressor (anticorpo monoclonal MYO-029)
  21. 21. 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;
  22. 22. Instalações e equipamentos
  23. 23. Características das instalações • NB2 • Áreas funcionalmente distribuídas, facilitando o deslocamento de pessoal e o fluxo de materiais; • Menor circulação possível nas áreas de manipulação asséptica das culturas; • Superfície impermeáveis e resistente s a ácidos, álcalis, solventes orgânicos e a calor moderado; • Projeto que facilite a limpeza;
  24. 24. Espaços • • • • • Sala para lavagem e esterilização Sala para preparo de meios Sala para incubação e observação de culturas Sala para manipulação asséptica de culturas Sala para biorreatores e equipamentos de armazenamento • Câmara quente e câmara fria • Almoxarifado
  25. 25. Principais Equipamentos • • • • • • Estufa incubadora com atmosfera de CO2 Autoclaves Deionizador de água Estufa para secagem de material Câmara de fluxo de ar laminar estéril Agitador Magnético
  26. 26. Principais Equipamentos • • • • • • • Balança Analítica e Semi-analítica Geladeira, Freezer e Ultrafreezer Microscópio Invertido Centrífuga Refrigerada Banho-Maria Medidor de pH Nitrogênio Líquido
  27. 27. Biorreatores para Cultura de Células • Propagação: – Micro-escala e cultura primária: • CellRoll e CellSpin – Escala de produção: • Biorreator de Vortex de Taylor
  28. 28. Tela de Fixação para Miogênese • Promove a ancoragem da célula; • Deve possuir uma textura adequada para promover o alinhamento dos mioblastos; • Poderia ser comestível ou não comestível;
  29. 29. Biorreator para Miogênese
  30. 30. Possível Origem do Material: Fibroblastos • Principal célula do tecido conjuntivo; • Secreta matriz extra-celular; • Relativamente fácil cultivar e diferenciar in vitro;
  31. 31. Diferenciação do Fibroblastos
  32. 32. Diferenciação do Fibroblastos • Poderia ser usado para incorporar gordura ao produto; • É possível configurá-lo de modo a aumentar o teor de gorduras poli-saturadas
  33. 33. Biossegurança • • • • • Trabalho planejado Especificações das atividades Orientação sobre os riscos Procedimentos e práticas de segurança Risco químico e físico, principalmente – Baixo risco biológico, pois não a organismo patogênico no processo; – Contudo, alto risco de contaminação das culturas;
  34. 34. Barreiras de contenção • • • • • NB-2 Ante-salas e/ou portas duplas; EPIs: Gorro, máscara, sapatilha etc Higienizar mãos e antebraços Manipulação em cabines de segurança biológica • Descontaminação antes do descarte
  35. 35. Mapa de Risco (Planta Piloto)
  36. 36. Controle microbiológico de ambientes e processos • • • • Esterilização de meios de cultura Quarentena para cultivos novos Controle de umidade e temperatura Barreiras físicas para contenção de insetos ou animais • Materiais descartados em recipientes rígidos • Esterilização de ambientes por luz UV;
  37. 37. Lavagem e preparo do material para cultura de células • Vidraria exclusiva e processada separadamente • Água com detergente neutro a 5% por 12 horas, enxague com água comum de 3 a 4 vezes e com água destilada de 2 a 3 • Secagem na estufa • Esterilização na autoclave
  38. 38. Controle da qualidade de cultivos celulares • Cariotipagem • DNA fingerprinting • Análise de isoenzimas
  39. 39. Normas padrão para a manipulação de alimentos industrializados • Além das normas da CTNBio, normas da Vigilância sanitária • Boas práticas de manipulação e fabricação de alimentos – – – – – Controle da potabilidade da água; Higienização das instalações e manipuladores Controle de vetores e pragas Manutenção e calibração preventivas Registros seleção de matérias primas Manejo de resíduos (etc)
  40. 40. Diretrizes Submetidas ao Comitê de Ética I) Procedimento de extração da cultura primária II) Uso de soro fetal III) Testes em animais
  41. 41. I - Procedimento de extração da cultura primária • O comitê de Ética Mundial estabelece que os animais devem estar livres de: – Sede, fome e má-nutrição; – Desconforto; – Dor, injúria e doença; – De medo e diestresse. – Livres para expressar seu comportamento normal;
  42. 42. II – Uso de soro fetal • É necessário esclarecer que, embora o soro fetal não possa ser usado para a produção industrial do produto, pode ser útil às pesquisas (para ensaios de comparação, por exemplo);
  43. 43. III – Testes em animais • Seriam necessários para garantir a segurança do produto; • O produto já foi degustado por humanos (Londres, agosto de 2013); • Não seriam necessários novos testes, a menos que a cultura primária seja geneticamente alterada;
  44. 44. Análise de Mercado
  45. 45. Aceitação do Público em Geral • Preconceito em relação ao novo; • Opiniões divididas;
  46. 46. “Não há absolutamente nenhuma maneira que você pode recriar o sabor do que a Mãe Natureza e o Universo cria para nós em laboratório” Michael Noble, chefe de cozinha e proprietário do restaurante Calgary, especializado em hambúrgueres gourmet. (Em entrevista à rede Canadense, BCN)
  47. 47. “Lembrando que a pecuária extensiva é a grande responsável pelo desmatamento na Amazônia, e que é simplesmente inviável do ponto de vista ambiental garantir carne bovina para absurdos 7 bilhões de habitantes. Daqui a algumas décadas a carne artificial pode ser a única saída ...” (brunostardust7, comentário em matéria do site da Folha de São Paulo)
  48. 48. “Grande feito científico. Uma pena que este tipo de alimento não vai chegar tão cedo a populações que vivem em miséria extrema, como por exemplo os países africanos.” (Caio Kopernik, comentário em matéria do site G1) “Ração para humanos. Mas é uma boa iniciativa para combater a fome mundial.” (Caleb Yamamoto, comentário da matéria do site G1)
  49. 49. “Não há absolutamente nenhuma maneira que você pode recriar o sabor do que a Mãe Natureza e o Universo cria para nós em laboratório” (Michael Noble, chefe de cozinha e proprietário do restaurante Calgary, especializado em hambúrgueres gourmet)
  50. 50. “é o fim do mundo chegando!!! vcs tem q ler a bíblia e pararem com isso!!! parem de brincar de serem DEUSES!!! DEUS é UM só” (Luciano Siqueira, comentário de matéria do site G1) “Se conseguirem baratear, tô dentro.” (Marcus Azevedo, comentário de matéria do site G1)
  51. 51. Público Alvo • Panorama de Lançamento -> Elitite – Recuperação dos Investimentos em Pesquisa – Custo de Produção Inicialmente Alto – Superação dos Preconceitos do Consumidor • Panorama Secundário: – Barateamento do Custo de Produção – Expansão do Mercado Consumidor – Resolução de Problemas Sociais (Fome, Desnutrição)
  52. 52. Aperfeiçoamento do Produto • Versão Piloto: – Modelo desenvolvido para teste das qualidades subjetivas; • Análise Sensorial: – Teste feito com consumidores, embasado nos sentidos humanos (olfato, paladar, visão e tato) que avalia a aceitação do produto;
  53. 53. Análise Sensorial
  54. 54. Impressões Causadas na Primeira Degustação • O hambúrguer foi preparado pelo chefe de cozinha Richard McGeown; • O jornalista gastronômico, Josh Schonwald afirmou que produto é parecido com um hambúrguer bovino tradicional, mas falta gordura. • A nutricionista austríaca Hanni Ruetzler achou o gosto muito próximo ao da carne de vaca, com consistência "perfeita", apesar de não muito suculento.
  55. 55. Marketing e Estratégias de Comercialização • A Carne in Vitro tem como principais apelos os conceitos de sustentabilidade e produto saudável. • O uso do apelo ambiental tem se tornado mais frequente em função da nova dinâmica da sociedade.
  56. 56. Perspectivas – Da Carne in vitro
  57. 57. As perspectivas são que, em escala industrial, a carne cultivada forneça uma alternativa complementar segura, sustentável, econômica e ética para a indústria pecuária tradicional.
  58. 58. Perspectivas – Do TIO
  59. 59. 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 4 semestres em TIO é de natureza teórica, mas sempre visado uma aplicabilidade prática.
  60. 60. 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” • HIRATA, Mario Hiroyuki; MANCINI, Jorge Filho. "Manual de Biossegurança". Editora Manole Ltda. • Scientific American, Junho de 2011, “Inside the Meat Lab”
  61. 61. Grupo • • • • Caio Ricardo Camile Pedrosa Euclides Formica Larissa Gomes • • • • Lucas Nakamura Lucas Zamian Lucas Henares Murilo Oliveira Unesp Araraquara Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia 2° Semestre - 2013

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