Thesis:

Desarrollo de scaffolds microestructurados para producción de carne cultivada y su efecto sobre la expresión génica asociada a miogénesis y fusión celular

La carne cultivada es una tecnología innovadora que busca producir tejido muscular comestible a partir de células animales, las cuales se cultivan hasta desarrollar miofibras, evitando así la necesidad de sacrificar animales. Una forma efectiva de cultivar células es usando scaffolds, que son matrices de biopolímeros que permiten el anclaje y soporte de las células. En esta tesis doctoral, se han desarrollado dos scaffolds con las técnicas de fabricación de solvent casting y electrospinning, utilizando biomateriales comestibles y con una superficie de microcanales paralelos, con el propósito de alinear las células musculares y promover los procesos de miogénesis y fusión celular en la fabricación de carne cultivada. El scaffold fabricado mediante la técnica de solvent casting ha demostrado ser eficaz en alinear las células musculares de manera paralela a los microcanales, facilitando la formación de estructuras musculares alargadas, multinucleadas y similares a las miofibras. Sin embargo, el scaffold fabricado con electrospinning no obtuvo los resultados de alineamiento esperados. Este alineamiento celular es crucial para replicar las características del tejido muscular in vivo, por lo que se decidió continuar el resto de los análisis utilizando el scaffold fabricado por solvent casting. El análisis de expresión génica mediante RT-qPCR ha revelado correlaciones significativas entre genes involucrados en la miogénesis y la fusión celular, como myomaker, myod, myomixer, y miosina de cadena pesada. Estos resultados han permitido la propuesta de un modelo de progresión miogénica al usar scaffolds microestructurados. La comparación entre scaffolds liso y microestructurado mediante técnicas de secuenciación de alto rendimiento ha mostrado diferencias significativas en los perfiles transcriptómicos. El análisis de enriquecimiento funcional ha identificado grupos génicos importantes relacionados con el desarrollo del músculo esquelético, incluyendo categorías como el deslizamiento de filamentos, la contracción muscular y la organización de sarcómeros al utilizar scaffolds microestructurados. En resumen(...).

Cultured meat is an innovative technology that seeks to produce edible muscle tissue from animal cells, which are cultured to develop myofibers, thus avoiding the need to sacrifice animals. An effective way to culture cells is by using scaffolds, which are biopolymer matrices that allow the anchoring and support of cells. In this dissertation, two scaffolds have been developed with solvent casting and electrospinning manufacturing techniques, using edible biomaterials and a parallel microchannel surface, with the purpose of aligning muscle cells and promoting the processes of myogenesis and cell fusion for the development of cultured meat. The scaffold manufactured using the solvent casting technique has proven to be effective in aligning muscle cells parallel to the microchannels, facilitating the formation of elongated, multinucleated, myofiber-like muscle structures. However, the scaffold made using electrospinning did not have the expected alignment results. This cellular alignment is crucial to replicate the characteristics of muscle tissue in vivo, therefore, it was decided to continue the remaining analysis using the solvent-cast scaffold. Gene expression analysis by RT-qPCR has revealed significant correlations between genes involved in myogenesis and cell fusion, such as myomaker, myod, myomixer, and myosin heavy chain. These results have allowed the proposal of a model of myogenic progression when using microstructured scaffolds. Comparison between flat and microstructured scaffolds using high-throughput sequencing techniques has shown significant differences in transcriptomic profiles. Functional enrichment analysis has identified important gene clusters related to skeletal muscle development, including categories such as filament displacement, muscle contraction, and sarcomere organization using microstructured scaffolds. In conclusion(...).