O documento descreve o processo de produção de carne in vitro, incluindo as etapas de cultivo celular, diferenciação e crescimento do tecido muscular. Primeiro, explica os tipos de células que podem ser usadas e como elas são cultivadas e induzidas a se diferenciarem em tecido muscular. Em seguida, detalha os requisitos para o meio de cultura e fatores de crescimento, assim como os desafios técnicos envolvidos. Por fim, discute aspectos regulatórios, de biossegurança e a perspect

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

2. Introdução
O que é a 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. 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

13. 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;

15. 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

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

17. 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;

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

19. Fator de Crescimento - Ultroser G

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

21. 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);

22. 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)

23. 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;

24. Instalações e equipamentos

25. 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;

26. 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

28. 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

29. Principais Equipamentos
•
•
•
•
•
•
•
Balança Analítica e Semi-analítica
Geladeira, Freezer e Ultrafreezer
Microscópio Invertido
Centrífuga Refrigerada
Banho-Maria
Medidor de pH
Nitrogênio Líquido

30. Biorreatores para Cultura de Células
• Propagação:
– Micro-escala e cultura primária:
• CellRoll e CellSpin
– Escala de produção:
• Biorreator de Vortex de Taylor

31. 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;

32. Biorreator para Miogênese

33. Possível Origem do Material:
Fibroblastos
• Principal célula do tecido conjuntivo;
• Secreta matriz extra-celular;
• Relativamente fácil cultivar e diferenciar in
vitro;

34. Diferenciação do Fibroblastos

35. 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

36. 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;

37. 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

38. Mapa de Risco (Planta Piloto)

39. 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;

40. 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

41. Controle da qualidade de cultivos
celulares
• Cariotipagem
• DNA fingerprinting
• Análise de isoenzimas

42. 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)

43. Diretrizes Submetidas ao Comitê de
Ética
I) Procedimento de extração da cultura primária
II) Uso de soro fetal
III) Testes em animais

44. 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;

45. 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);

46. 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;

47. Análise de Mercado

48. Aceitação do Público em Geral
• Preconceito em relação ao novo;
• Opiniões divididas;

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.
(Em entrevista à rede Canadense, BCN)

50. “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)

51. “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)

52. “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)

53. “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)

54. 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)

55. 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;

56. Análise Sensorial

57. 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.

59. 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.

60. Perspectivas – Da Carne in vitro

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

62. Perspectivas – Do TIO

63. 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.

64. 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”

65. Grupo
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Caio Ricardo
Camile Pedrosa
Euclides Formica
Larissa Gomes
•
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•
Lucas Nakamura
Lucas Zamian
Lucas Henares
Murilo Oliveira
Unesp Araraquara
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
2° Semestre - 2013