專討摘要

  當前人造肉技術大規模生產的關鍵挑戰，在於豬肌肉幹細胞 (Porcine Muscle Stem Cells, MuSCs) 體外長期擴增時極易喪失生肌潛能，導致分化效率隨傳代次數增加而急劇下降。此外，開發兼具良好生物相容性、機械強度且可食用的 3D 支架亦是產業瓶頸。此研究聚焦於雙重優化策略，整合化學小分子篩選與生物材料優化，以建立一套高效、穩定且較低成本的人造肉生產系統。為實現高品質培養肉的連續化生產，此研究採取以小分子篩選與長效擴增，利用丙戊酸 (Valproic Acid, VPA) 有效上調蛋白質表達激活 Notch 信號通路的特性，從而維持關鍵生肌調節因子 Pax7 與 MyoD 的共表達，延緩細胞進入老化狀態。VPA 在初期顯著誘導細胞增殖，而由四種细胞因子组合 (Cytokine Cocktail, CC) 與VPA 的協同作用可確保 MuSCs 在長達60天的擴增後，仍維持較高比例的 Pax7+/MyoD+ 群體。可食用支架開發則選用絲素蛋白 (Silk Fibroin, SF) 與海藻酸鈉 (Sodium Alginate, SA) 以SF₁.₄-SA₀.₀₃ 的濃度比例配製複合水凝膠。經優化確立，該比例在流變特性與機械強度兩者之間達到平衡，能提供優異的列印精度並支撐細胞附著。利用3D 生物列印技術精準構建肉品支架，並將長期擴增後的細胞接種於支架上，誘導其融合為多核肌管，構建具備組織結構的細胞肉。最後，利用質地剖面分析 (Texture Profile Analysis, TPA) 評估人造肉在硬度、咀嚼性、彈性及回彈性等特徵上，與天然豬里肌肉表現出高度的一致性，具備優異的食用質感。