生产产品例如动物源性产品的方法和系统与流程-k8凯发

在一些方面，本披露总体上涉及进行细胞培养的可持续方法，包括涉及使用从活的动物可持续地获得的农场动物血液衍生物来生产培育肉和其他动物源性产品。

背景技术：

1、随着人口增长、个人经济增长和城市化推动需求上升，全球肉类生产和消费继续激增。2012年，联合国粮食及农业组织(fao)预计，到2050年，全球对肉类的需求将达到4.55亿公吨(比2005年增长76％)。同样，预计到2050年，全球对鱼类的需求将达到1.4亿公吨。

2、这种不断增长的需求是有问题的，因为目前的大规模畜牧业方法会与公共卫生并发症、环境退化和动物福利问题相关。对于人类健康而言，畜牧产业与食源性疾病、饮食相关疾病、抗生素抗性和传染病息息相关。值得注意的是，人畜共患疾病(例如尼帕病毒、甲型流感)与农业集约化有关。畜牧业还导致环境问题，包括温室气体排放、土地和水的使用。联合国政府间气候变化专门委员会在2018年发布了一份报告，声称到2030年必须将温室气体排放量减少45％，以防止全球气温上升1.5℃；这是一项可以减少与升温2.0℃相关的灾难的目标。传统的减少技术包括再造林、土壤保持、废物管理以及税收政策、补贴和分区规划方面的改善。虽然这些策略仍然很重要，但气候变化的紧迫性可能需要更具变革性的方法。最后，关于动物福利问题，每年有数十亿动物因人类食物系统而被直接(例如，农场动物屠宰，海鲜捕捞)或间接(例如，副渔获物，由于栖息地破坏而导致野生动物减少)杀害或遭受苦难。

3、上述大多数问题可以归因于这样一个事实，即传统肉类生产的原材料投入(即动物)本身不卫生、低效和有感知能力。将作为食物供食用的牲畜和其他动物饲养至成熟，使得可以将其屠宰以提供肉类，这是一个耗时且成本昂贵的过程。如本披露中将讨论的，通过将动物从制造过程中移除，几个外部特征可能会减轻。

4、基于细胞的培育肉是食品行业的最新创新。基于细胞的肉类是在体外和培养基中使用动物细胞制造肉类，而无需以传统方式饲养和屠宰动物。如本文所用，基于细胞的肉类与培育肉、培养肉、细胞肉、免屠宰肉和合成肉等相关术语同义。

5、已经对来自不同的动物物种(包括哺乳动物、鱼和昆虫)的各种基于细胞的肉类进行了大量的研究。预计到2030年，世界人口将超过85亿。这一预计将需要过量的粮食生产才能满足。美国农业部估计，每年产生4.5亿吨动物废物。

6、培育肉或基于细胞的肉类是替代基于动物的肉类的替代性肉类来源。预计基于细胞的肉类将在几年内在全球市场上普遍存在，尽管主要挑战之一是与培育肉生产相关的高成本。不幸的是，基于细胞的肉类生产的经济意义在大规模商业化方面存在问题。例如，据报道，马斯特里赫特大学在2013年培育的牛肉汉堡的生产成本为280,400美元(2,470,000美元/kg)。所述生产方法涉及三名研究人员使用实验室规模技术在三个月内扩增20,000个肌肉细胞，并作为概念验证而不是试图进行规模化生产。几个小组已进行了初步的经济学分析，以预计基于细胞的肉类在大规模生产场景中的成本。2008年，体外肉研究联盟(invitro meat consortium)估计，通过基于单细胞蛋白质生产数据进行资本成本和生长培养基成本建模，基于细胞的肉类的成本可能大约是传统饲养的鸡肉的两倍。2014年，一项对村庄规模的基于细胞的肉类生产的技术、社会和经济因素进行推测的研究计算出，根据生长培养基的价格，成本范围为11-520美元/kg。选定的公司正在将目标对准高价值产品(例如鹅肝、蓝鳍金枪鱼、袋鼠肉)，以降低达到价格平衡的门槛。

7、通过降低生长培养基的成本可以改善基于细胞的肉类生产的经济意义。目前生长培养基中最昂贵的成分是胎牛血清(fbs)，它含有刺激培育的细胞增殖的生长因子。然而，fbs是经由封闭的收集系统(例如在屠宰场)从牛胎获得的，并且不旨在以可持续或具有成本效益的方式进行制造。为了克服这个问题以及上述与大规模畜牧业相关的问题，培育肉领域已将动物和动物产品排除在基于细胞的肉类生产之外。例如，本领域已经教导了通过以下方式使细胞在不存在动物源性生长因子的情况下生长的方法：遗传操作细胞基因组(参见例如，us2019/024079 a1、us10920196 b2或ep 3638777a1)、向生长培养基中人工补充重组生长因子、用多核苷酸(例如信使rna)转染培养的细胞以在培育期间瞬时表达目的生长因子、或者向细胞培养基中添加刺激特定生长因子(例如碱性成纤维细胞生长因子)的产生的活化剂。

8、本领域仍然需要用于生产基于细胞的肉类的细胞培养基组合物，其能够提供营养物质，包括蛋白质、肽、维生素、细胞因子和生长因子，例如动物血液中所存在的。因此，本领域仍然需要可持续方法来提供血液产品，同时最大程度地减少屠宰那些动物的必要性。如本文所披露的，一些实施例涉及从动物中收获生长因子、蛋白质、维生素等的多种系统和方法，所述动物是为其血液和/或血液成分而养殖，而不为获得它们的肉而被屠宰。

技术实现思路

1、在一些实施例中，提供了经济上可行的方法，其中养殖动物以提取血液成分，而不是为了获得它们的肉而屠宰动物。然后，从这样的动物可持续地收获的血液成分可以用作细胞培养基中的营养物质以支持细胞增殖，用作制造生产组织化肉类所需的微原纤维支架的结构单元，并用作着色添加剂(例如血红素)以赋予肉类红色并改善味道等。在某些实施例中，可以以可持续的方式并以最小的伦理负担从活体动物收获血液成分。因此，在一些实施例中，提供了使用动物的可持续方法，以对细胞培养基进行供应，并且在某些情况下有助于以具有成本效益的方式大规模生产基于细胞的培育肉，而无需屠宰或虐待动物。

2、在一些实施例中，总体上提供了在细胞培养中使细胞生长的方法，所述方法包括在某些情况下生产动物源性产品，例如培养肉产品，包括以下步骤：通过从活体动物收获血液成分来获得细胞培养基的成分以产生适合于体外细胞培养的细胞培养基，以及在所述细胞培养基中培养细胞。所述方法可以用于生产动物源性产品，包括例如含纤维蛋白的组织化肉类的那些产品、包含脂肪样组织的产品以及含有收获的红细胞(rbc)及其成分的那些产品。虽然方法中使用的血液成分可以从人收获，但活体动物通常是非人动物以及出于提供用于收获的血液产品的目的而专门饲养的那些动物例如典型农场动物。还提供了这样的方法的产品，包括但不限于培养肉产品。

3、如本文所用，“收获”旨在表示在不杀死动物的情况下例如通过单采术(apheresis)从所述动物持续地移出血液成分的方法，其中从动物获取血液并且可以例如经由离心、过滤、或其他方法移出所选择的产品，并且将部分或全部未分离的血液部分返回至动物。根据某些实施例，以这种方式可以定期从动物获得产品(例如血小板)，而无需屠宰动物，这与定期对奶牛进行挤奶的方式相同。虽然血液成分(例如红细胞(rbc))通常只能每八周左右收获一次，但可以通过单采术以近每周一次来收获血小板。因此，可以以持续3至30天的周期从动物收获血液产品，并且在一些实施例中，对于某些成分，可以以持续3至10天的周期从动物收获血液产品。特别是，血浆和血小板可以以每周两次的频率进行收获，而红细胞通常只能以每月一次的频率来收获。因此，可以出于作为血液成分(用作细胞培养中使细胞生长的营养成分)的来源的特定目的而饲养“养殖”动物。在一些实施例中，描述了可以出于多种目的(包括用于收获血液产品)而饲养农场动物的方法，例如饲养牛、绵羊和山羊以产奶以及绵羊以产羊毛。

4、虽然血液成分可以从实际上有血液的动物收获，但所述血液成分通常从选自由以下组成的组的物种收获：牛、绵羊、猪(pig或swine)、野牛、象、鲸、马、鹿、山羊和骆驼。虽然理论上可以从包括家禽和鱼在内的多种其他物种收获血液成分，但在不屠宰的情况下，这样做通常是不切实际的。

5、虽然本披露的一些方面涉及从非人动物可持续地收获血液产品，但是考虑了从被屠宰的动物获得的另外的血液和血液成分可以用于补充可持续地收获的营养成分。

6、在一些实施例中，血液成分可以通过单采术或如本领域技术人员已知的其他方法来收获，例如，通过使用重力来分离细胞，像在大气压或高压下将红细胞离心或沉降，其中红细胞和白细胞可以从活体动物中移出，并且可以移出血浆和其他血液成分，包括血小板、红细胞、纤维蛋白以及其他蛋白质和血液成分(包括血小板和其他血浆可溶性因子，如纤维蛋白、白蛋白、矿物质、维生素和生长因子)，然后将剩余的血液产品返回至所述动物。因此，这样的血液衍生物可以从活体动物获得，其伦理负担小，并且其方式类似于定期从人身上获得血清的方式。培养基的实例包括于2021年3月22日提交的ussn 63/164,397中披露的那些，所述专利申请的披露内容通过引用特此并入。

7、在一些实施例中，可以通过本方法收获任何所需的血液成分，包括可以添加到细胞培养中的富血小板血浆(prp)和血小板。在一些实施例中，提取的血小板可通过冷冻-解冻法或物理剪切例如声处理来裂解，以释放其内容物，包括细胞因子和生长因子。还可以通过物理、化学或生物化学处理对提取的血小板进行处理，以释放细胞因子和生长因子。

8、合适的化学和生物化学处理包括但不限于用柠檬酸盐、edta、氯化钙、纤溶酶原活化因子和/或凝血酶处理，以及合适的物理处理包括选自由以下组成的组的那些：对血小板进行搅拌、老化和使其粘附到表面。

9、在一些实施例中，方法中使用的血液成分包括选自由蛋白质、肽、维生素、细胞因子和生长因子组成的组的那些以及选自由肽、维生素、细胞因子和生长因子组成的组的那些；在一些实施例中，还考虑了将合成和/或重组蛋白、肽、维生素、细胞因子和生长因子添加到细胞培养基中以促进细胞的增殖和分化。

10、在一些实施例中，可以培养根据本文所述方法培养的细胞以生产选自由基于细胞的肉类、器官、皮肤、獠牙和角组成的组的成员，其中预计需要大量的基于细胞的肉类。因此，培养的细胞选自由以下组成的组：成肌细胞、成纤维细胞、脂肪细胞、血管细胞、成骨细胞、腱细胞、上皮细胞、哺乳动物腺细胞和神经细胞以及干细胞，例如间充质干细胞和诱导多能干细胞，分离自脊椎动物和无脊椎动物，这些脊椎动物和无脊椎动物选自由以下组成的组的物种：牛、绵羊、猪、象、马、鹿、山羊、骆驼、猫、犬、家禽、鱼、蟹、虾、野牛、鳄鱼和昆虫。还考虑了，可以以可持续和不残忍的方式生产珍奇动物组织(例如来自濒危物种的虎肝和犀牛角)的类似物。

11、在一些实施例中，如本文所述的方法可以使用以下血液成分来进行，所述血液成分从一种物种的血液中提取，并且用于培育同一物种或不同物种的细胞，并且其中从多个物种的血液中提取的血液产品用于为多种细胞提供营养。

12、此外，本文描述了生产动物源性产品(例如用于培育肉)的各种系统和方法。例如，一个实施例包括以下步骤：通过从活体动物可持续地收获血液成分来获得细胞培养基的成分以产生适合于体外细胞培养的细胞培养基，以及在所述细胞培养基中培养细胞以生产培育肉产品。在一些实施例中，本披露总体上涉及例如通过以不杀死非人动物的方式重复提取血液成分来可持续地收获血液成分用于培育肉类和其他动物源性产品。在一些实施例中，非人动物可以出于可持续地提取全血和/或血液产品的目的而被“养殖”。在一些实施例中，收获的血液产品可以用于生产培育肉产品或其他动物源性产品，例如肌肉组织、脂肪组织或血红素。

13、在一些实施例中，本披露涉及一种或多种使用例如非人动物细胞生产培育肉或培育产品的方法。

14、在一些实施例中，所述方法包括从提取自非人活体动物的血液的一种或多种血液成分生产多种肉类产品，其中所述肉类产品的质量是所述非人动物屠宰后肉质量的至少110％。

15、在一些实施例中，所述方法包括培育至少0.1kg组织/l获得自从非人活体动物抽取的第一次抽血的富血小板血浆，以及培育至少0.1kg组织/l获得自从所述非人活体动物抽取的第二次抽血的富血小板血浆。

16、在一些实施例中，所述方法包括培育至少0.1kg组织/l获得自从非人活体动物抽取的第一次抽血的血浆，以及培育至少0.1kg组织/l获得自从所述非人活体动物抽取的第二次抽血的血浆。

17、在一些实施例中，所述方法包括从非人活体动物抽取体积为至少1ml/kg体重的第一次抽血，培育至少0.1kg组织/l获得自第一次抽血的体积，从活体动物抽取体积为至少1ml/kg体重的第二次抽血，以及培育至少0.1kg组织/l获得自第二次抽血的体积。

18、在一些实施例中，所述方法包括进行多次抽血，其中每次抽血的体积为至少1ml/kg所述活体动物的体重，以及培育至少0.1kg组织/l获得自每次抽血的体积。

19、在一些实施例中，所述方法包括对非人活体动物进行多次抽血而不杀死所述动物，以及使用多次抽血形成多种培育肉产品。

20、在一些实施例中，所述方法包括在至少2周的时间段内，对非人活体动物进行多次抽血，以及使用多次抽血形成多种培育肉产品。

21、在一些实施例中，所述方法包括在再生农场上饲养非人活体动物，对所述活体动物进行多次抽血，以及使用多次抽血形成多种培育肉产品。

22、在一些实施例中，所述方法包括在再生农场上饲养非人活体动物，从非人活体动物收获至少一种血液产品和至少一种其他产品，以及使用至少一种血液产品来培育基于细胞的肉类。

23、在一些实施例中，所述方法包括在多个牧场上放牧非人动物，使得所述非人动物由于其废物而使每个牧场相对于不存在非人动物的相同牧场的碳含量增加至少50质量％；对所述非人动物进行多次抽血；以及使用抽血生产基于细胞的肉类产品。

24、在一些实施例中，所述方法包括从非人动物收获全血，将全血分离成血液成分，以及使用血液成分生产基于细胞的肉类。

25、在一些实施例中，所述方法包括使用单采术从非人活体动物收获至少一种血液成分，以及使用至少一种血液成分生产基于细胞的肉类产品。

26、在一些实施例中，所述方法包括从非人活体动物血液衍生物生产培育产品，其中培育的和动物源性产品的质量是所述非人动物屠宰后产品质量的至少110％。

27、在一些实施例中，所述方法包括对非人活体动物进行多次抽血而不杀死所述动物，以及使用多次抽血中的一次或多次来形成培育产品。

28、在一些实施例中，所述方法包括生产动物源性产品，其包括以下步骤：通过从非人活体动物收获血液成分来获得细胞培养生长培养基的血液成分，以产生适合于体外细胞培养的细胞培养生长培养基，以及同时使用血液成分来生产动物源性产品。

29、在一些实施例中，所述方法包括生产动物源性产品，其包括以下步骤：通过从活体动物收获血液成分来获得细胞培养生长培养基的生长补充剂，以产生适合于体外细胞培养的细胞培养生长培养基，以及在所述细胞培养生长培养基中培养细胞。

30、在另一个方面，本披露涵盖制备一个或多个本文所述的实施例，例如培育肉产品的方法。在仍另一方面，本披露涵盖使用一个或多个本文所述的实施例，例如产生细胞培养生长培养基的方法。

31、当结合附图考虑时，本披露的其他优点和新颖特征从以下对本披露的各个非限制性实施例的详细描述中将变得清楚。