CN116322810A

CN116322810A - 培养的组织以及用于培养的组织的生产的生物反应器系统和方法

Info

Publication number: CN116322810A
Application number: CN202180065401.3A
Authority: CN
Inventors: D·L·开普兰; J·袁; N·R·鲁比奥
Original assignee: Tufts University Trusteeship Council
Current assignee: Tufts University Trusteeship Council
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2023-06-23
Also published as: CN116234453A; US20230284662A1; EP4196569A1; US20230287317A1; WO2022036371A1; EP4196187A1; WO2022036370A1

Abstract

本公开涉及培养的组织、用于培养的组织的生产的方法以及用于培养的组织的生产的生物反应器系统。在一些实施例中，在第一生物反应器处培养的组织的生产可涉及将纤维支架馈送到包含培养基的腔室中，用前体细胞接种腔室，以及允许该前体细胞在该纤维支架的表面上增殖并分化。在下游生物反应器处，培养的组织的生产可以进一步包括加捻多个载有细胞的纤维以提供载有细胞的纱线，以及将载有细胞的纱线机织或针织成三维(3D)结构。在一些实施例中，培养的组织可以是由载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维构成的全肌肉培养的肉类。全肌肉培养的肉类可以具有模仿天然骨骼肌组织的结构组织和层次体系。

Description

培养的组织以及用于培养的组织的生产的生物反应器系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请涉及2020年8月12日提交的第63/064776号美国临时专利申请，要求该专利申请的优先权，以及出于所有目的通过引用将其并入本文中。

背景技术

本公开总体上涉及培养的组织以及用于生产培养的组织的方法。本公开进一步涉及用于制造培养的组织的生物反应器系统。培养的组织可以是类似于全肌肉的培养的肉类。

用于生产肉类(肌肉和脂肪组织)的常规畜牧业与诸如环境降解、人畜共患疾病的出现、抗菌素耐药性和动物福利关切之类的众多缺点有关。随着肉类生产被预测会在未来几十年内增加，肉类生产和消费对人类健康和环境的影响也被预期会增加。为了减少对动物和环境的这些负面影响，存在对于生产常规动物肉类的替代品的增加的兴趣。为了满足推动肉类消费的相同消费者需求，这些常规动物肉类的替代品在味道、质地和感官属性方面具有可比性是可期望的。基于植物的肉类利用植物或其他非动物组分来模仿动物肉类，并绕过饲养牲畜以获取肉类时遇到的饲料到食物转化率的低效率。

在体外使用组织和生物工程技术制备的培养的肉类(也被称为体外培养的、实验室生长的肉类)是传统畜牧业的另一种替代品。通过在体外直接地生长肉(肌肉和脂肪组织)，能量和营养可以更有效地集中在结果上。与传统畜牧业相比，在体外生成培养的肉类组织的时间帧也被认为更快，例如，可能只要求数周，而不是针对猪肉和牛肉的数月或数年。此外，在组织培养以及生产过程期间严格控制细胞生物学，允许通过工程化肌肉或脂肪细胞来精细调整营养参数，以在常规肉类中生产本无法被发现(或仅在低浓度下被发现)的重要营养。由此，培养的肉类生产系统可以提供更健康、更高效、更友好环境的动物衍生肉类的替代品。

随着用于生产非动物衍生食物的组织工程的出现，特别的挑战不仅在于细胞和组织密度，还在于用于模拟组织和食物的天然结构和功能的细胞和基质(支架、细胞外基质)的对齐。例如，实现机械要求以及咀嚼和感官特征是重要的目标。在体内，动物骨骼肌呈条纹状，并被堆积成密集布置的纤维束。在肉类中，这些特征提供了在咬入全肌肉切肉(例如，牛排)时获得的特定的质地和口感。用于培养的肉类生产的目前的生物反应器在较少聚焦于模仿哺乳动物肌肉组织的质地和结构层次体系的情况下，聚焦于增加细胞密度(经由具有内部板或悬浮颗粒的增加的表面积)以及优化营养流动(例如，氧气、葡萄糖)。然而，对于类肉类食物制造的未来需要，组织密度和结构组织是食品质地、营养密度和消费者接受度的关键结果。

培养的肉类的另一个限制是可扩展性。小规模生产增加了培养的肉类替代品的价格，使此类产品对于许多消费者来说过于昂贵。在培养的肉类可以成为对于消费者可行的替代品之前，培养的肉类生产的可扩展、可复制和自动化的过程被需要。

由此，仍然存在对于能够大规模生产具有模仿天然骨骼肌的结构属性的培养的肉类/肌肉组织的系统和方法的需要。本公开针对这些需要提供了技术解决方案。

发明内容

本文中公开了一种用于培养的组织的生产的系统。系统可以包括第一生物反应器。第一生物反应器可以包括包含培养基的内部腔室、用于将纤维支架馈送到内部腔室中的纤维入口、以及用于将前体细胞馈送到内部腔室中的细胞入口。前体细胞可以在培养基中的纤维支架的表面上增殖并分化，以提供由附接到纤维支架的细胞构成的载有细胞的纤维。第一生物反应器可以进一步包括出口，载有细胞的纤维通过该出口从第一生物反应器中出来。载有细胞的纤维可以被用于培养的组织的生产。

本文中进一步公开了一种用于生产培养的组织的方法。方法可以包括将纤维支架馈送到包含培养基的腔室中，用前体细胞接种腔室，以及允许前体细胞在纤维支架的表面上增殖并分化以提供由粘附到纤维支架的细胞构成的载有细胞的纤维。方法可以进一步包括加捻多个载有细胞的纤维以提供载有细胞的纱线，以及将载有细胞的纱线机织或针织成三维(3D)结构以提供培养的组织。

本文中还公开了培养的组织，该培养的组织包括多个载有细胞的纤维，每个载有细胞的纤维由附接到纤维支架的细胞组成。多个载有细胞的纤维可以被加捻成载有细胞的纱线，并且载有细胞的纱线可以进一步被机织或针织成三维(3D)形状。培养的组织可展现模仿骨骼肌组织的结构组织。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的、用于培养的组织的生产的系统的示意性表示。

图2是根据本公开的实施例的、可能涉及生产培养的组织的步骤的流程图。

图3是根据本公开的实施例的、图1的系统的第一生物反应器的示意性表示。.

图4是根据本公开的第一生物反应器的侧视透明图。

图5是根据本公开的实施例的第一生物反应器的透视透明图。

图6是根据本公开的实施例的第一生物反应器的俯视透明图。

图7是根据本公开的实施例的、在图1的系统的第二生物反应器处的操作的示意性表示。

图8是根据本公开的实施例的、在图1的系统的第三生物反应器处执行的操作的示意性表示。

图9示出了根据本公开的、用加捻机制造的丝纤维绳以及在丝纤维绳上附接、扩散并形成汇合的细胞片的人间充质干细胞(human mesenchymal stem cell，hMSC)的扫描电子显微镜(scanning electron microscopy，SEM)图像(比例尺：100微米(μm))。

图10示出了根据本公开的、可商业地获得的纤维与组织培养聚苯乙烯(tissueculture polystyrene，TSP)(对照)上的经过8天培养的C2C12细胞的活/死荧光染色的结果。

具体实施方式

在进一步详细描述本发明之前，应当理解的是，本发明不限于所描述的特定实施例。也应当理解的是，本文中使用的术语只是出于描述具体实施方式的目的，以及并不旨在起限制作用。本发明的范围将仅由权利要求书来限制。如本文中所使用，单数形式“一(a、an)”和“所述(the)”包括复数的实施例，除非上下文另有清楚地指出。

对本领域技术人员而言应当显而易见的是，除已描述的那些之外的许多附加的修改是可能的，并且不背离本发明理念。在对本公开进行解释时，所有术语均应以与上下文一致的最广泛的可能方式进行解释。术语“包括(comprising)”应当被解释为以非排他性方式引用元件、部件或步骤，因此所引用的元件、部件或步骤可以与未明确引用的其他元件、部件或步骤进行组合。被称为“包括”某些元素的实施例也被构想为“基本上由那些元素组成”和“由那些元素组成”。当叙述特定值的两个或更多个范围时，本公开构想了未明确叙述的那些范围的上限和下限的所有组合。例如，对1与10之间或2与9之间的值的叙述也构想了1与9之间或2与10之间的值。

参考附图，并具体参考图1，用于培养的组织12的大规模生产的系统10被示出。培养的组织12可以是适合于消费以及具有模仿天然全肌肉的结构组织和层次体系的培养的全肌肉。系统10采用来自纺织工程的原理以生成培养的组织12，由此肌肉和脂肪的纤维首先在体外被培养，然后被加捻成纱线并被针织/机织并被折叠或被堆叠成大的、宏观尺度的二维(2D)或三维(3D)组织结构。该过程在所得到的培养的组织12中赋予强度，以及提供与骨骼肌组织中的结构组织和层次体系类似的结构组织和层次体系。在一些实施例中，培养的组织12可以具有接近、匹配或超过天然牛肌肉的刚度(约12千帕(kPa))的刚度。培养的组织12可以进一步展现出类似于全肌肉中的脂肪大理石纹的脂肪组织的大理石纹。虽然在图1中培养的组织12为简单起见具有直角棱柱结构，但应当理解的是，培养的组织12在实践中可以具有许多其他2D或3D形状。

系统10可以包括一个或多个生物反应器14或生物反应器站，这些生物反应器或生物反应器站操作以产生培养的组织12。系统10可以在单独的单元操作中被运行，或者作为连续的、机器人控制的和自动化的过程被运行。对于连续的、自动的过程，来自每个阶段/生物反应器14的输出可以被直接馈送到下一个，从而允许最小的人类干预、无菌以及细胞污染的降低的风险。一个或多个计算机控制器16可以与生物反应器14进行通信以自动化并控制其操作。在一些实施例中，系统10可以包括第一生物反应器18、第一生物反应器18下游的第二生物反应器20和第二生物反应器20下游的第三生物反应器22。

在第一生物反应器18中，前体细胞24(例如，卫星细胞、生脂肪前体细胞)可以在培养基中的纤维支架26上增殖并分化，以提供由附接到纤维支架26的成熟细胞29(成熟肌肉或脂肪细胞)构成的载有细胞的纤维28(也参见图3)。纤维支架26可由纤维构成。如本文中所使用，“纤维”是长度显著地大于宽度的结构(fabric)的基本构建块。从第一生物反应器18中的一个或多个第一生物反应器出来的多个载有细胞的纤维28可以在第二生物反应器20处被组合并被加捻以形成载有细胞的纱线30(也参见图7)。如本文中所使用，“纱线”是纺成或加捻在一起的连续纤维股。从第二生物反应器20出来的载有细胞的纱线30可以在第三生物反应器22处被针织或被机织并被折叠、被卷绕和/或被堆叠成各种2D和3D结构(也参见图8)。

第一生物反应器18的输入可以包括纤维支架26、前体细胞24和培养基，以及第一生物反应器18的输出可以是载有细胞的纤维28(也参见图3)。第二生物反应器20的输入和输出可以分别是载有细胞的纤维28和载有细胞的纱线30(也参见图7)。第三生物反应器22的输入和输出可以分别包括载有细胞的纤维纱线30和培养的组织12。在替代性实施例中，更多或更少的生物反应器14可以被用于培养的组织12的生产，其中生物反应器14的上述操作以各种不同方式被委托。

转向图2，用于生产培养的组织12的方法被示出。在框32处，纤维支架26可以被馈送到包含培养基的第一生物反应器18的内部腔室34中(也参见图3)。框36可涉及用前体细胞24接种包含培养基的内部腔室34(也参见图3)。可以使用溶胶-凝胶分配系统将前体细胞24接种到纤维支架26上。框32和框36在实践中可以以不同的顺序或同时被执行。在接下来的框38中，前体细胞24可以被准许在培养基中的纤维支架26的表面上增殖和分化，以提供载有细胞的纤维28。第一生物反应器18中的转运时间和培养基可以被调整，以提供期望的程度的纤维支架26上的分化的细胞的覆盖。在一些实施例中，当纤维支架26的至少70-80％的表面积被成熟细胞涂覆时，汇合(或期望的程度的在纤维支架26表面上的分化的细胞的覆盖)可以被标识。例如，细胞24可以在第一生物反应器18中被培养成至少75％表面积覆盖的汇合。细胞分化可以由肌肉细胞中的肌球蛋白重链(myosin heavy chain，MHC)的表达和脂肪细胞中脂质的积累来指示。

在下一个框40处，从第一生物反应器18出来的多个载有细胞的纤维28可以被组合并被加捻成用于将致密化赋予到纤维-细胞基质以及提供载有细胞的纱线30。在框42处，从第二生物反应器20出来的载有细胞的纱线30可以被针织或被机织并被折叠或被堆叠成各种2D或3D结构，以提供培养的组织12。如上文所解释的，框40可在第二生物反应器20处被执行，以及框42可在第三生物反应器22处被执行。

如图3所示，第一生物反应器18可以包括：主体44，该主体44具有包含培养基的内部腔室34；一个或多个纤维入口46，该一个或多个纤维入口46用于将纤维支架26馈送到内部腔室34中；以及一个或多个细胞入口48，该一个或多个细胞入口48用于将前体细胞24馈送到内部腔室34中。在一些方面，纤维支架26和前体细胞24可以经由相同的入口被馈送到第一生物反应器18中。第一生物反应器18可以进一步包括一个或多个出口50，载有细胞的纤维28通过该一个或多个出口50从第一生物反应器18中出来。在一些方面，第一生物反应器18可包括一个或多个半透明部分52，以允许观察内部腔室34并监测细胞接种/分化过程。随着纤维支架26从纤维入口46平移到出口50时，前体细胞24可以附接到纤维支架26的表面并在纤维支架26的表面上增殖，以及在纤维支架26的表面上分化成成熟细胞29。不同的生物反应器(纤维支架线)可以被用于不同的细胞类型(肌肉细胞和脂肪细胞)，对于每种细胞类型都有适当的基状况。具有不同细胞类型的纤维支架线可以在该过程的后期阶段与连续培养组合以供扩张和分化，并在系统中具有足够的停留时间以优化组织结果(例如，肌肉的肌管、脂肪的脂肪滴、表示那些在肉类中被发现的细胞外基质沉积)。

在一些方面，细胞24附接到纤维支架26并在纤维支架26上达到汇合的时间可以在从12至48小时的范围内，以及细胞分化成成熟细胞29的时间可以在从7至21天的范围内。在一些实施例中，细胞生长可以被继续直到纤维支架26的表面至少70％或至少80％被分化的细胞覆盖。在一些实施例中，至少90％的细胞分化可以在第一生物反应器18中被实现。一旦载有细胞的纱线30被机织成它们期望的形式，细胞生长就可以继续，并且可以通过在储存/运输期间冷冻而被停止。一旦纤维被形成，对于细胞来说存活可以不是必需的，因为培养的组织可以在消费前被煮熟。

诸如但不限于纤维支架26通过第一生物反应器18的平移的速率和培养基的组成之类的因素可以被调整/被调节以提供纤维支架26上期望的水平的细胞覆盖或汇合和/或以控制细胞分化。例如，细胞增殖到分化可以由培养基组成的变化来推动。作为非限制性示例，卫星细胞可以在富含生长因子的增殖基中被增殖，并在缺乏生长因子的分化基中被触发分化，其中生长因子的浓度沿内部腔室34的长度从近端54到远端56降低。

最初在第一生物反应器18处的纤维支架26上执行细胞增殖和分化解决了组织工程的大规模运输问题，因为组织致密化(及其相关联的营养/O₂扩散限制)被解耦/延迟，直到单个载有细胞的纤维28的成熟化之后。进一步地，使用载有细胞的纤维28作为培养的肉类构建块促进了细胞和细胞外基质沿纤维轴线的对齐，从而增强机械学和质地。

第一生物反应器18的更详细的示例性实施例在图4-图6中被示出。第一生物反应器18可以包括由电机运行的第一线轴58，该第一线轴58可以将纤维支架26连续馈送到纤维入口46和内部腔室34中。在一些实施例中，第一线轴58可以在第一生物反应器18的近端60处或在第一生物反应器18的近端60附近被安装在第一生物反应器18的外部。盖子62可以被放置在第一线轴58上以维持经缠绕的纤维支架的无菌性。由电机运行的第二线轴64可以重新缠绕从第一生物反应器18的出口50出来的载有细胞的纤维28。第二线轴64可以在第一生物反应器18的远端66处或在第一生物反应器18的远端66附近被安装在第一生物反应器18的外部。如果被期望，具有经重新缠绕的载有细胞的纤维28的第二线轴64可以被移除、运输和/或被存储。

在内部腔室34内，一个或多个杆68可以延伸到培养基中，以保持纤维支架26浸没在培养基内部并保持细胞活力。由于杆68可以保持纤维支架26浸没在培养基中，所以内部腔室34可以不需要被培养基完全充满并且更小体积的培养基可以被使用。在一个实施例中，杆28可以是在其末端具有旋转海绵的柱。内部腔室34还可以包括培养基分隔器70以保持增殖培养基和分化培养基被分开在内部腔室34的两个隔间72中。培养基分隔器可以不被包括在使用单个的、组合增殖/分化培养基的一些实施例中(见下文)。可以经由一个或多个入口端口74和出口端口76来补充培养基。正在开发的载有细胞的纤维28的无菌性可通过内部腔室34的封闭系统被维持。在一个方面，第一生物反应器18可具有滑盖78(参见图5-图6)。在一些实施例中，第一生物反应器18的主体的所有或主体的一部分可由诸如聚碳酸酯之类的半透明材料构成。

第二生物反应器20的示意性表示在图7中被示出。从一个或多个第一生物反应器18出来的载有细胞的纤维28可以被传送到第二生物反应器20以供致密化。通过改变在第二生物反应器20处组合的过程线，所得到的载有细胞的纱线30的多功能性可以被提供。例如，在第二生物反应器20处通过组合/加捻载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的各种组合，由肌肉细胞、脂肪细胞及其组合构成的载有细胞的纱线30可以被生成。在第二生物反应器20处使用可编程的应变率和程度来加捻和/或编织载有细胞的纤维28可以将受控制的致密化赋予到所得到的载有细胞的纱线30中。第二生物反应器20可包括轮子80，该轮子80由电机驱动，该电机附接到载有细胞的纤维28的每一端。轮子80可以一旋转速率旋转以提供纤维束或纱线。加捻程度、纱线直径和纱线密度可以基于机械目标(例如，类肉类食物)和期望的细胞结果(例如，存活、作用、保留)的组合来确定。第二生物反应器20可以生产模仿哺乳动物骨骼组织的密度(约1.06千克(kg)/升(L))的具有受控制的致密化的载有肌肉细胞的纱线，以及生产具有与脂肪组织的密度(约0.92kg/L)相似的密度的载有脂肪细胞的纱线。所得到的纱线可以具有不同的直径。在一些实施例中，从第二生物反应器20出来的经致密化的载有细胞的纱线30可以具有从约50微米(μm)至约100μm的范围内的直径。

来自第二生物反应器20的经致密化的载有细胞的纱线30中的一个或多个致密化的载有细胞的纱线可以行至在第三生物反应器22处的机织和针织阶段，这可以从先前构建的肌肉和脂肪纱线构建2D或3D结构。进入第三生物反应器的输入可以包括一个或多个载有肌肉细胞的纱线、一个或多个载有脂肪细胞的纱线、或载有肌肉细胞的纱线和载有脂肪细胞的纱线的组合。载有肌肉细胞的纱线与载有脂肪细胞的纱线的比率可以被选择/控制，以在所得到的培养的组织12中提供各种肌肉和脂肪含量以及模仿全肌肉中的大理石纹。如图8所示，载有细胞的纱线30可被机织、编织或针织成2D片82，并且2D片82中的一个或多个2D片可以被折叠、加捻、卷绕84和/或堆叠86以提供培养的组织12的3D构造。所得到的培养的组织12可以模拟例如牛排或肉卷。替代地，载有细胞的纱线30可以被直接针织或机织成3D结构。

纤维支架26可以由支持细胞和组织生长并且适合在流通设备中连续培养的可食用生物材料制成。纤维支架26可由来自诸如已用于基于纺织工程中的胶原蛋白、丝和壳聚糖之类的天然源的可食用纤维构成。除了这些材料外，诸如小麦面筋、纤维素、玉米蛋白、淀粉和大豆之类的其他可食用和经济的生物材料也可以被使用。将这些材料制成纤维可以通过以下方式实现：静电纺丝(参见，例如，Woerdeman，D.L.；Ye，P.；Shenoy，S.；Parnas，R.S.；Wnek，G.E.；Trofimova，O.，“来自小麦蛋白的静电纺丝纤维：分子结构与静电纺丝过程流体动力学之间的相互作用的调查”，《生物大分子(Biomacromolecules)》2005年，6(2)，707-712；Yao，C.；Li，X.；Song，T.“玉米蛋白纳米纤维垫的静电纺丝和交联”，《应用聚合物科学杂志》2007年，103(1)，380-385；Ohkawa，K.；Cha，D.；Kim，H.；Nishida，A.；Yamamoto，H.，“壳聚糖的静电纺丝”，《高分子快速通讯》2004年，25(18)，1600-1605；以及Kong，L.；Ziegler，G.R.，“通过静电纺丝制造纯淀粉纤维”。《食品水胶体》2014年，36，20-25；Vega-Lugo，A.-C.；Lim，L.-T.，“大豆蛋白分离物纳米纤维的静电纺丝”，《生物基材料和生物能源杂志》2008年，2(3)，223-230，其中的每一篇通过引用以其整体并入本文中)、湿纺(参见，例如，Tuzlakoglu，K.；Pashkuleva，I.；Rodrigues，M.T.；Gomes，M.E.；van Lenhe，G.H；Müller，R.；Reis，R.，“通过湿纺和随后的表面改性生产淀粉基纤维网支架作为用于改善细胞附接和增殖的方法的新途径”，《生物医学材料研究杂志第A部分：生物材料学会官方期刊，日本生物材料学会，澳大利亚生物材料学会和韩国生物材料学会》2010年，92(1)，369-377；Huang，H.；Hammond，E.；Reitmeier，C.；Myers，D.，“通过挤压和湿纺从大豆蛋白分离物中生产的纤维的属性”，《美国石油化学家学会杂志》1995年，72(12)，1453-1460；以及Zhang，M.；Reitmeier，C.A.；Hammond，E.G.；Myers，D.J.，“从玉米蛋白和大豆蛋白-玉米蛋白混合物生产纺织纤维”。《谷物化学》1997年，74(5)，594-598，其中的每一篇通过引用以其整体并入本文中)和熔融(参见，例如，Balmaceda，E.；RHA，C.，“玉米蛋白的纺纱”。《食品科学杂志》1974年，39(2)，226-229；

B.，“新型生物降解纤维、纱线属性及其在纺织品中的应用：综述”。《工业纺织品》2012年，63，3-6；和Simmons，S.《淀粉的热塑性过程：基于淀粉的纤维的熔融纺丝》，《可生物降解聚合物堆积》(1993)，会议论文集，出版商：Technomic公司，兰卡斯特，PA，第171-207页-其中的每一篇通过引用以其整体并入本文中)。用于纤维支架的附加的纤维材料包括但不限于真菌菌丝体、绿豆纤维或前述材料中的任何项的组合。来自天然源的纤维材料可以被用于促进细胞扩张和组织对齐，以及用于支持纤维上的细胞分化。纤维材料作为大规模农产品和副产品可商业地获得。纤维材料的定制选项包括但不限于通过磁珠、基于真空的悬浮液在生物反应器内悬浮的纤维素纤维或具有牺牲性外部凝胶和由在若干周内分泌它们自己的细胞外基质的细胞构成的内部核心纤维的凝胶纤维。

在一些实施例中，纤维支架26可以在48小时的具有分化效率在控制状况(即，组织培养塑料)的20％以内的培养之后支持大于80％的细胞活力和大于70％的细胞粘附。在一些方面，当使用高细胞接种密度时，纤维支架26可以在培养的48小时内支持超过90％的细胞覆盖。此外，纤维支架26可以足够坚固以在生物反应器中的生物反应器部件之间被处置以及被装载而不破裂或变形。纤维支架26在操作期间也可以是可缠绕的。在一些实施例中，纤维支架26可具有范围从3千帕(kPa)到40kPa的极限拉伸强度。附加地，纤维支架26可以符合具有沃-布氏剪切力值为2至8kg的肉类的机械属性，由此捕获纺织工程所要求的强度以及消费者在咬合和咀嚼方面的期望。这些属性可以是单独的纤维支架26或具有一个或多个涂层的纤维支架26的属性。

纤维支架26可以包括一个或多个涂层以提供诸如上文所提及的那些之类的所期望的属性，和/或改善对纤维支架26的细胞附接。各种成本高效的生物聚合物或来自天然源的复合提取物可以被用作涂层材料。在一些实施例中，细胞外基质蛋白和/或化学/合成涂层可以被用作涂层以改善对天然纤维的细胞附接并模仿体内细胞行为。其他类型的涂层材料可包括可商业地获得的产品，诸如但不限于纤连蛋白、层粘连蛋白、玻连蛋白、胶原蛋白、钙粘蛋白、弹性蛋白、透明质酸、聚-D-赖氨酸、聚-L-赖氨酸、聚-L-鸟氨酸、刀豆球蛋白A、大豆以及其他无毒粘合剂化学品。刀豆球蛋白A、层粘连蛋白和透明质酸可以从无动物源中获得，以及被示出用于增强到各种生物材料的肌肉细胞附接。纤维支架26可具有凝胶涂层。在一些实施例中，涂层组分可以被集成到连续生物反应器系统中，以根据需要生产涂覆的纤维支架。

细胞29可以是可食用细胞，它包括肌肉细胞、脂肪细胞及其组合。前体细胞24可以是肌肉前体细胞或脂肪前体细胞。合适的细胞类型的示例包括但不限于卫星细胞、脂肪细胞(即，脂肪细胞(adipocyte))、成纤维细胞、成肌细胞、肌肉细胞、其前体及其组合。细胞可以来自动物源，动物源包括但不限于来自牛、禽类(例如，鸡、鹌鹑)、猪或鼠科动物源。细胞也可以来源于海产品，诸如鱼(例如，鲑鱼、金枪鱼等)、贝类(例如，蛤蜊、贻贝和牡蛎)；甲壳类动物(例如，龙虾、虾、对虾和小龙虾)以及棘皮动物(例如，海胆和海参)。在一些实施例中，细胞29可以被设计成用于产生诸如蛋白质和必需脂肪酸之类的重要的营养。此外，转基因细胞可以被用于减少细胞分化所需要的时间。在一些方面，培养基制剂可以包括推动细胞分化的转基因组分。例如，插入转基因细胞的四环素响应启动子可以通过在培养基中包括四环素来激活，这导致可食用细胞系(例如，鸡成纤维细胞、牛卫星细胞等)中生肌基因或生脂肪基因的强制表达。

单个组合增殖/分化培养基可以被用于第一生物反应器18中的细胞增殖和分化两者。同时增殖/分化培养基可能有利于快速细胞附接和分化，同时也最小化腔室34内所需要的培养基量。用于肌肉细胞的示例性组合增殖-分化培养基可以是具有胎牛血清(fetalbovine serum，FBS)、胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)和胰岛素的Dulbecco的改良Eagle培养基(DMEM)。例如，实现高细胞密度和载有细胞的纤维28的有效肌生成两者的合适的增殖-分化培养基可以是具有10％ FBS、IGF-1(1纳克(ng)/毫升(mL)、10ng/mL，或100ng/mL)和10微克(μg)/mL胰岛素的DMEM。在一个特定的实施例中，组合增殖-分化培养基可以是具有10％FBS、100ng/mL IGF-1和10μg/mL胰岛素的DMEM。在其他实施例中，用于细胞增殖和细胞分化的两种不同的培养基制剂可以在第一生物反应器18的两个不同隔间72内被使用。

在一个实施例中，牛卫星细胞可以被连续接种到纤维支架(具有或不具有涂层)上。牛卫星细胞可以在具有生长因子的生长培养基(例如，具有谷氨酰胺、20％ FBS以及1％抗生素-抗真菌剂以及1ng/mL人成纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor 2，FGF-2)的DMEM)中被培养。为了将卫星细胞分化成成熟的肌管，细胞可以被培养成汇合以及由低生长因子环境触发分化。例如，培养基可从富含生长因子的增殖培养基转变成缺乏生长因子的分化培养基。

牛脂肪细胞也可以被涂覆到纤维支架26上以及在生长培养基(例如，具有谷氨酰胺、20％ FBS、1％抗生素-抗真菌剂的DMEM)中被培养。为了将生脂肪前体细胞分化成成熟的脂肪细胞，细胞可以被培养到所期望的汇合(例如，75％)，然后可以用游离脂肪酸溶液来补充基。示例性的游离脂肪酸溶液可以是包含反油酸、芥酸、肉豆蔻脑酸、油酸、棕榈油酸、植烷酸和鹦鹉酸的50毫摩尔(mM)游离脂肪酸溶液。为了验证脂质积累，油红O(ORO)可以被用于染色分化的细胞。

系统10的各种参数可以经由计算机控制器16来控制/编程(或手动控制)以优化诸如细胞增殖/分化、到纤维支架26的细胞附接以及培养的组织12的组成、密度、咬合和的质地之类的特征。例如，前体细胞24在第一生物反应器18中用于增殖和分化的时间帧(或在第一生物反应器18中的转运时间)可以被控制，以达到用于分化的目标百分比以及纤维支架26上的细胞附接的程度。其他受控制的参数可包括在第二生物反应器20处的载有细胞的纤维28的加捻程度、纱线30的直径、第二生物反应器20的轮子80的旋转速率、培养的组织12的大小和形状、培养的组织12的堆积密度，以及包括细胞类型、纤维支架组成以及培养的组织产品中载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的比率的培养的组织12的组成。如上所述，通过改变肌肉细胞纤维与脂肪细胞纤维的比率，培养的组织构造的结构层次体系和大理石纹可以是可调整的。沃-布氏剪切力测试可以被用于评估培养的组织产品的质地和柔软度。

本公开提供了一种用于基于培养的肉类生产的纺织工程原理的生物反应器系统。可食用纤维上的培养的肌肉和脂肪细胞经由加捻、机织或针织以及卷绕、堆叠和/或折叠被集成到组织组件中，以提供满足与诸如质地、烹饪时的热响应、组成、营养、密度、对齐、组合物和大理石纹之类的属性有关的目标度量的多功能输出。这种基于纺织工程的系统是成本高效的、可扩展的，并通过再现体内骨骼肌中存在的结构层次体系来生成模仿全肌肉的培养的肉类。技术促进具有受控制的微观结构、机械属性和细胞分布的结构的制造，这些在结构化分层组织的工程中起着重要作用。此外，原纤维支架的利用使得能够在细胞培养系统中实现有效大规模(营养)/氧气传送，因为载有细胞的纤维被培养基完全围绕，这避免了灌注系统固有的并发症。通过采用纺织工程原理，本文中公开的技术可以实现培养的全肌肉的经济大规模生产。

为了建立本公开的至少一部分的概念的证明，参考Altman等人的“基于丝的生物材料，”《生物材料》，2003年，24(3)，401-416，其出于所有目的通过引用以其整体并入本文中。简而言之，具有电机控制的弹簧加载夹具的计算机控制的加捻机被用于锚定从2至6根纤维或纤维组以供加捻。丝绳由加捻装备制造。丝绳包含加捻层次体系的5个水平，以及被加捻到人类前交叉韧带(human anterior cruciate ligament，ACL)的刚度的540个单独的纤维(参见图9A)。人间充质干细胞(hMSC)在体外的丝纤维基质上附接、扩散、增殖并形成具有细胞外基质的汇合的细胞片。图9B示出了在图9A中示出的丝绳上最初附接的hMSC。图9C示出了hMSC在接种后1小时在丝绳上的最初扩散。图9D示出了在接种后7天涂覆丝绳的hMSC和细胞外基质。图9E示出了在接种后14天由hMSC和细胞外基质对丝绳的厚封装。

示例

示例1：生物反应器设计

生物反应器(第一生物反应器)由聚碳酸酯(宾夕法尼亚州、兰卡斯特市、麦克马斯特卡尔公司)加工而成，并使用联锁部件来组装。原型是半透明的，以允许观察细胞接种和分化过程。纤维支架通过由电机(俄亥俄州、哥伦布、霍尼韦尔公司)运行的线轴来馈送。线轴无菌性由线轴上的盖子来维持。培养基通过入口被补充，以及无菌性由腔室的封闭系统来维持。少量的培养基(<100mL)可以被使用。腔室中的杆使纤维支架浸没在培养基中，使得腔室不需要被培养基完全充满(出于成本考虑)。在附接、增殖和分化之后，载有细胞的纤维可以直接进入第二生物反应器或在由腔室的远端处的电机运行的另一个线轴处被重新缠绕。经重新缠绕的纤维可以根据需要被移除、被运输或被存储，或直接被用于进入第二生物反应器(参见图7)。对于连续过程，纤维可以在一些布置中被缠绕在第二生物反应器处。

示例2：纤维和纤维涂层

基于纤维形式的可用性、可食性、成本、机械属性和支持细胞培养的能力(例如，活力、粘附、分化)，可商业地获得的纤维可以被筛选和选择。选择的纤维包括纤维素、壳聚糖、大豆蛋白、淀粉、小麦面筋、其他基于植物的材料和丝。纤维从亚马逊被购入。如上文所描述的，许多其他生物材料可以被用于纺织系统。

示例3：纤维表征

机械测试被用于确定纤维候选的机械学。使用英斯特朗负载框架(纽约州、白原市、英斯特朗公司)将纤维素、壳聚糖、大豆蛋白、小麦面筋、丝纤维和海绵以及绿豆纤维拉伸至失效。在37℃的DMEM中浸泡24小时后，纤维被机械地测试。测试在37℃的盐浴中进行，以模仿以每秒1％的应变速率进行缠绕期间的状况。应力、最大应力下的应变和弹性模量由应力-应变曲线来确定。弹性模量被计算为曲线的线性区域的斜率。所有纤维都具有圆形横截面，并且应力通过将横截面直径输入到英斯特朗软件中来计算。横截面被使用电子卡尺(纽约州、纽约、卡雷拉公司)来测量3次，以及被取平均。线性区域是通过将线性方程拟合到应力-应变曲线的部分来定义的，该部分导致拟合的R²值>95％。对涂覆纤维和未涂覆纤维进行机械测试，以评估涂覆材料是否影响机械学。

一些可商业地获得的纤维的细胞附接和细胞活力被评估(参见图10)。大豆蛋白纤维具有最高的细胞附接，粗略地为40％。绿豆面条(<1％附接)、意大利面条(30％附接)、棉纤维(15％附接)和TCP(>90％附接)也被测试(参见图10)。

示例4：细胞和细胞相互作用

最初使用C2C12细胞(弗吉尼亚州、马纳萨斯、ATCC公司)测试纤维素(棉花)、麸质(意大利面条)、大米(无麸质)、绿豆和大豆蛋白的细胞附接和活力。C2C12细胞是小鼠骨骼肌成肌细胞，该细胞形成多核肌管，并且是用于评估响应于各种刺激的肌生成的已建立的细胞系。活力和附接分别经由3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基溴化四唑(MTT)活力测定和活/死染色(加利福尼亚州、卡尔斯巴德市、英杰公司)进行评估。在MTT测定中，有活力的细胞和代谢活跃的细胞将紫色甲臜代谢成黄色盐，以及颜色的变化可以被用于用标准平板读数仪(宾夕法尼亚州、匹兹堡市、赛默飞世尔公司)生成活力曲线。活/死染色对有活力的细胞产生荧光绿色染色，对死细胞产生荧光红色染色，从而允许接下来附接在衬底上的细胞活力的快速视觉评估。使用基恩士BZX荧光显微镜(宾夕法尼亚州、匹兹堡市、基恩士公司)对活/死染色进行成像。

图10示出了可商业地获得的纤维与组织培养聚苯乙烯(TCP)(对照)上的经过8天培养的C2C12细胞的活/死染色的结果。大豆蛋白纤维支持粗略地为40％的细胞附接和活力。来自绿豆面条(<1％附接)、意大利面条(30％附接)、棉纤维(15％附接)和TCP(>90％附接)的结果也被示出。

示例5：用于肌肉细胞增殖和肌肉细胞分化的细胞培养基

组合肌肉细胞增殖/分化培养基被设计成用于实现高细胞密度和载有细胞的纤维的有效肌生成两者。用于肌肉细胞的组合增殖-分化培养基是可期望的，因为它将使得能够将单个培养基与第一生物反应器一起使用。为了解决这个问题，若干种培养基制剂被评估。C2C12细胞在基线培养基(具有10％ FBS、1％抗生素-抗真菌剂的DMEM)、低血清培养基(具有1％ FBS、1％抗生素-抗真菌剂的DMEM)、无血清培养基(具有1％胰岛素-转铁蛋白-硒、1％ N₂的DMEM)和增殖-分化培养基(具有10％ FBS、1、10或100ng/mL IGF-1、10μg/mL胰岛素的DMEM)中生长。C2C12细胞在2D培养孔和盖玻片上以及在不同培养基组合的3D海绵中生长最多达28天。然后，细胞通过蛋白质印迹来评估生肌分化和增殖，并经由染色和成像来评估形态。细胞被收集用于经由放射免疫沉淀(radioimmunoprecipitation，RIPA)细胞裂解缓冲液和Halt^TM蛋白酶抑制剂(英杰)来进行蛋白质印迹分析。十二烷基硫酸钠(Sodiumdodecyl sulfate，SDS)以1:1的比例被添加到收集缓冲液中，以及样品被超声处理，加热至100℃达5分钟，以及被加载到Novex Wedgewell 4-20％ Tris-甘氨酸凝胶中(英杰)。蛋白质含量通过不同的凝胶加载体积跨时间点归一化。印迹被传送到硝化纤维素膜(英杰)，用0.1％吐温20(TBST)(新泽西州、莫里斯平原、Acros Organics公司)在5％的三缓冲盐水(马萨诸塞州、阿什兰、波士顿生物试剂公司)中的牛奶中阻塞，并在4℃下在TBST中的5％的牛血清白蛋白(BSA)中的轨道振荡器上孵育过夜，TBST具有MyoD、肌球蛋白重链(MHC)和β-肌动蛋白的初级抗体(马萨诸塞州、剑桥、Abeam公司)，这些抗体分别被稀释至1:2000、1:2000或1:10000。膜被清洗，在室温下与辣根过氧化物酶(horseradish peroxidase，HRP)链接的次级抗体孵育达1小时(英杰)，经由电生成的化学发光(electrogeneratedchemiluminescence，ECL)显影(英杰)，并成像(马里兰州、弗雷德里克、申基公司)。使用光密度测定法(马里兰州、贝塞斯达、NIH、ImageJ公司)对条带进行量化，所有泳道都归一化为它们分别的β-肌动蛋白条带。对于荧光成像，细胞核使用4、6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)进行可视化，以及肌动蛋白细胞骨架使用异氰酸荧光素(fluorescein isothyanate，FITC)-鬼笔环肽(马萨诸塞州、沃尔瑟姆、生命技术公司)进行可视化。使用基恩士BZX荧光显微镜(基恩士公司)对细胞成像。在测试的培养基制剂中，具有DMEM(10％ FBS，100ng/mL IGF-1和10μg/mL胰岛素)的组合增殖-分化培养基导致最高的细胞生长并在14天时形成多核肌管。

示例6：纤维涂层

在具有涂层和不具有涂层的情况下，不同直径的纤维素(棉)和丝纤维被测试。4小时后，等离子体涂层纤维改善了C2C12细胞在纤维素和丝纤维两者上的粘附。

Claims

1.一种用于培养的组织的生产的系统，包括：

第一生物反应器，所述第一生物反应器包括

内部腔室，所述内部腔室包含培养基，

纤维入口，所述纤维入口用于将纤维支架馈送到所述内部腔室中，以及

细胞入口，所述细胞入口用于将前体细胞馈送到所述内部腔室中，其中，所述前体细胞在所述培养基中、在所述纤维支架的表面上增殖并分化，以提供由附接到所述纤维支架的细胞构成的载有细胞的纤维，以及

出口，所述载有细胞的纤维通过所述出口从所述第一生物反应器中出来，其中，所述载有细胞的纤维被用于所述培养的组织的所述生产。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括第二生物反应器，所述第二生物反应器在所述第一生物反应器下游且被配置成用于组合并加捻从所述第一生物反应器中的一个或多个第一生物反应器中出来的所述载有细胞的纤维，以提供载有细胞的纱线。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第二生物反应器包括附接到所述载有细胞的纤维的每一端的轮子，所述轮子以一旋转速率旋转以加捻所述载有细胞的纤维。

4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括第三生物反应器，所述第三生物反应器在所述第二生物反应器下游且被配置成用于将所述载有细胞的纱线机织或针织成三维(3D)结构。

5.根据权利要求2所述的系统，进一步包括第三生物反应器，所述第三生物反应器被配置成用于将来自所述第二生物反应器的所述载有细胞的纱线机织或针织成二维(2D)片。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第三生物反应器进一步被配置成用于将所述2D片卷绕成三维(3D)结构。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第三生物反应器进一步被配置成用于将多个所述2D片堆叠成三维(3D)结构。

8.根据权利要求4至7中的任一项所述的系统，其中，所述2D片或所述3D结构提供所述培养的组织。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的系统，其中，所述载有细胞的纤维包括肌肉细胞、脂肪细胞或其组合。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述培养的组织的所述载有细胞的纤维包括载有肌肉细胞的纤维、载有脂肪细胞的纤维、或者载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的组合。

11.根据权利要求4至10中的任一项所述的系统，其中，所述第一生物反应器、所述第二生物反应器和所述第三生物反应器被配置成用于自动地且连续地操作以产生所述培养的组织。

12.根据权利要求11所述的系统，进一步包括一个或多个计算机控制器，所述一个或多个计算机控制器与所述第一生物反应器、所述第二生物反应器和所述第三生物反应器进行通信，用于使所述第一生物反应器、所述第二生物反应器和所述第三生物反应器的操作自动化。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述一个或多个计算机控制器被配置成用于控制所述第一生物反应器处的所述前体细胞的增殖和分化的时间帧中的一个或多个时间帧、所述第二生物反应器处的所述载有细胞的纤维的加捻程度、所述第二生物反应器的所述轮子的旋转速率、所述培养的组织的组成、所述培养的组织的大小、所述培养的组织的细胞密度、所述培养的组织的堆积密度以及所述培养的组织中的载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的比率。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第一生物反应器进一步包括由电机运行的第一线轴，所述第一线轴将所述纤维支架馈送到所述纤维入口中。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一生物反应器进一步包括在所述第一线轴上方的盖子。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第一生物反应器进一步包括用于补充所述培养基的入口端口。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第一生物反应器进一步包括在内部腔室中的一个或多个杆，所述一个或多个杆被配置成用于接触所述纤维支架以保持所述纤维支架浸没在所述培养基中。

18.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，进一步包括由电机运行的第二线轴，所述第二线轴被配置成用于缠绕从所述第一生物反应器的所述出口出来的所述载有细胞的纤维。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述细胞在所述第一生物反应器中被培养成至少75％汇合。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述培养基中的生长因子的浓度从所述第一生物反应器的近端到远端降低。

21.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述第一生物反应器进一步包括具有一个或多个半透明部分以允许对所述内部腔室的观察的主体。

22.一种用于培养的组织的生产的方法，包括：

将纤维支架馈送到包含培养基的腔室中；

用前体细胞接种所述腔室；

允许所述前体细胞在所述纤维支架的表面上增殖并分化，以提供由粘附到所述纤维支架的细胞构成的载有细胞的纤维；

加捻多个载有细胞的纤维以提供载有细胞的纱线；以及

将所述载有细胞的纱线机织或针织成三维(3D)结构以提供所述培养的组织。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述方法是自动地且连续地被操作的。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述方法是被机器人操作的。

25.根据权利要求22至24中的任一项所述的方法，进一步包括将涂层施加到所述纤维支架以改善所述细胞到所述纤维支架的附接。

26.根据权利要求22至25中的任一项所述的方法，其中，机织或针织所述载有细胞的纱线包括将所述载有细胞的纱线机织或针织成二维(2D)片，随后将所述2D片卷绕或折叠成所述3D结构。

27.根据权利要求22至25中的任一项所述的方法，其中，机织或针织所述载有细胞的纱线包括将所述载有细胞的纱线机织或针织成二维(2D)片，随后将多个所述2D片堆叠成所述3D结构。

28.根据权利要求22至27中的任一项所述的方法，其中，将所述纤维支架馈送到所述腔室中、用前体细胞接种所述腔室、以及允许所述前体细胞在所述纤维支架的所述表面上增殖并分化在第一生物反应器处被执行。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，加捻所述多个载有细胞的纤维在所述第一生物反应器下游的第二生物反应器处被执行。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，将所述载有细胞的纱线机织或针织成所述3D结构在所述第二生物反应器下游的第三生物反应器处被执行。

31.根据前述权利要求中的任一项的系统或方法，其中，所述培养基是能够支持细胞增殖和细胞分化两者的同时增殖/分化培养基。

32.根据前述权利要求中的任一项的系统或方法，其中，所述培养基包括Dulbecco的改良Eagle培养基(DMEM)，所述DMEM具有从0％至10％的胎牛血清(FBS)、1％的抗生素-抗真菌剂、从1纳克(ng)/毫升(mL)至100ng/mL的胰岛素样生长因子1(ILGF-1)和10微克(μg)/mL的胰岛素。

33.根据权利要求32所述的系统或方法，其中，所述培养基包括具有10％的FBS、100ng/mL的ILGF1和10μg/mL的胰岛素的DMEM。

34.根据前述权利要求中的任一项的系统或方法，其中，所述细胞包括用于表达生肌基因或生脂肪基因的四环素响应启动子，并且其中，所述培养基包括四环素。

35.一种培养的组织，包括多个载有细胞的纤维，每个载有细胞的纤维由附接到纤维支架的细胞组成，其中，所述多个载有细胞的纤维被加捻成载有细胞的纱线，其中，所述载有细胞的纱线被进一步机织或针织成三维(3D)形状，并且其中，所述培养的组织展现出模仿骨骼肌组织的所述载有细胞的纤维的结构组织。

36.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织是供消费的培养的肉类。

37.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织的刚度为约12千帕。

38.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述细胞被设计成用于生产重要的营养。

39.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织由载有肌肉细胞的纤维、载有脂肪细胞的纤维、或者载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的组合构成。

40.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织由载有肌肉细胞的纤维和载有脂肪细胞的纤维的组合构成。

41.根据权利要求40所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织基于所述培养的组织中的所述载有肌肉细胞的纤维和所述载有脂肪细胞的纤维的比率而展现出大理石纹。

42.根据权利要求41所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述培养的组织的大理石纹类似于骨骼肌组织中的大理石纹。

43.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架是能食用的。

44.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架具有范围从3千帕(kPa)到40kPa的拉伸强度。

45.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架由选自由胶原蛋白、丝、壳聚糖、小麦面筋、纤维素、玉米蛋白、淀粉、大豆蛋白、真菌菌丝体、绿豆纤维及其组合构成的组的材料构成。

46.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述细胞是能食用的。

47.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述细胞是肌肉细胞、脂肪细胞或其组合。

48.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述前体细胞或所述细胞选自牛卫星细胞、鸡成纤维细胞、鹌鹑肌肉细胞、鲑鱼细胞、金枪鱼细胞及其组合组成的组。

49.根据前述权利要求中的任一项的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架包括改善所述细胞到所述纤维支架的粘附的涂层。

50.根据前述权利要求中的任一项的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架涂覆有选自由纤连蛋白、层粘连蛋白、玻连蛋白、胶原蛋白、钙粘蛋白、弹性蛋白、透明质酸、聚-D-赖氨酸、聚-L-鸟氨酸、刀豆球蛋白A、大豆及其组合组成的组的涂层组合物。

51.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架涂覆有层粘连蛋白或胶原蛋白。

52.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架涂覆有无毒粘合剂化学品。

53.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架包括细胞外基质蛋白涂层。

54.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或培养的组织，其中，所述纤维支架的表面的至少75％被所述载有细胞的纤维中的所述细胞覆盖。

55.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或组织，其中，所述载有细胞的纱线的直径范围从50微米至100微米。

56.根据前述权利要求中的任一项所述的系统、方法或组织，其中，所述载有细胞的纱线的密度为约1.06千克/升。

57.根据权利要求1至55中的任一项所述的系统、方法或组织，其中，所述载有细胞的纱线的密度为约0.92千克/升。