From stem cells to algae and back: circular biotechnology for cellular agriculture and biomass production; “finanziato dall’Unione europea – Next Generation EU”

Viviamo in tempi senza precedenti: l’accelerazione del clima e il collasso ecologico dovuti a decenni di inazione hanno finalmente portato l’Unione Europea a porre la sostenibilità come uno dei suoi pilastri fondamentali. Le limitate risorse naturali del nostro mondo finito devono essere utilizzate in modo ottimale e, soprattutto, devono essere riciclate il ​​più possibile, così da assecondare il ritmo lento della loro naturale rigenerazione. Il perseguimento dell’economia circolare è quindi diventato essenziale non solo per la stabilità economica, ma per la sopravvivenza stessa della nostra specie. In questa proposta affrontiamo una sfida cruciale verso il perseguimento di un futuro sostenibile e basato sull’economia circolare: come possiamo fornire cibo entro i limiti planetari a una popolazione in espansione con un crescente appetito per carne e pesce? La nostra soluzione proposta ha due elementi chiave. In primo luogo, ridurremo al minimo lo spreco di energia intrinseco all’allevamento degli animali (vale a dire, solo il 10-20% delle proteine ​​del mangime viene trattenuto dal muscolo animale), eliminando al tempo stesso l’inquinamento ambientale associato. Raggiungeremo questo obiettivo attraverso “l’agricoltura cellulare”: la procedura di la crescita muscolare ex-vivo all’interno di un bioreattore non molto diverso da quelli utilizzati nell’industria della birra e del vino. Questo obiettivo lo farà richiedono tre progressi principali: (WP1) la generazione di un tipo di cellula iniziale ideale, che proponiamo sarà rappresentato da cellule staminali pluripotenti (PSC) del pesce magro Danio rerio (zebrafish); (WP2) l'ottimizzazione di un terreno di coltura minimo privo di siero per la crescita delle PSC e la specificazione muscolare; e (WP3) lo sviluppo di un approccio per ridurre al minimo o, idealmente, eliminare la necessità di utilizzare costosi fattori di crescita proteica per guidare l’auto-rinnovamento e la differenziazione delle PSC. Questi obiettivi si basano sulle competenze del Il team UniTO nelle PSC e nella nostra invenzione brevettata per generare a basso costo i loro derivati ​​differenziati su larga scala. In secondo luogo, ricicleremo gran parte degli inevitabili prodotti di scarto dell’agricoltura cellulare per generarne altri prodotti secondari non correlati nonchè per ottenere materiale in ingresso per sostenere un nuovo ciclo di agricoltura cellulare. Raggiungeremo questo obiettivo facendo affidamento sulla scoperta, in attesa di brevetto, del team UniPV secondo cui le microalghe sono eccellenti riciclatori di rifiuti di terreni di coltura cellulare animale (ACCMW). Nello specifico, noi: (WP4) ottimizzeremo la crescita di molteplici microalghe commercialmente rilevanti in ACCMW ottenuti da cellule agricoltura e caratterizzare la biomassa risultante per consentirne l'uso a valle in varie applicazioni; e (WP5) ne sono pionieri nell'uso di idrolizzati di microalghe coltivati ​​con ACCMW come fonte di zuccheri e amminoacidi basata sull’economia circolare per l’agricoltura cellulare. Questo PRIN farà avanzare la competitività dell’Italia e dell’Unione Europea nei mercati in forte espansione dell’agricoltura cellulare e della biomassa. Inoltre, le nostre scoperte avranno un impatto anche su altre aree che si basano su colture cellulari di mammiferi su larga scala (ad esempio terapie cellulari e altre bioprodotti medicinali) e che quindi generano grandi quantità di ACCMW.