Sztuczne jelito z myślą o zrównoważonej hodowli ryb
Ryby stanowią popularne i zdrowe źródło pożywienia. Niestety, gatunki hodowlane są karmione olejem rybnym i mączką rybną, czyli pożywkami wytwarzanymi w wyniku przetwarzaniu mniejszych gatunków oleistych. Stawia to pod znakiem zapytania zrównoważony charakter nowoczesnej akwakultury, sektora poszukującego alternatywnych źródeł pokarmu dla ryb o wystarczającej jakości odżywczej. Standardowa metoda oceny efektów żywieniowych i zdrowotnych nowo opracowanych pasz nieuchronnie wiąże się z poświęcaniem zwierząt w imię przeprowadzenia takiego badania. Alternatywne, nieniszczące metody również wymagają wykonania kilku prób in vivo w celu kalibracji. Platforma Fish-AI(odnośnik otworzy się w nowym oknie), opracowana dzięki dofinansowaniu ze środków UE, stanowi sztuczne jelito, w którym wykorzystano technologię komórek macierzystych do oceny nie tylko wartości odżywczej, ale także wpływu pełnoporcjowych pasz bądź pojedynczych składników na zdrowie ściany jelita. Podejście to pozwala zmniejszyć liczbę zwierząt wykorzystanych do badań oraz może ulepszyć metody pracy nad nowymi źródłami pokarmu. „System jest niezwykle użyteczny, ponieważ dostarcza wskazówek na temat mechanizmów powodujących uszkodzenia lub, w efekcie, zapobiegających uszkodzeniom, które trudno badać w przypadku całego organizmu”, wyjaśnia Fulvio Gandolfi(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z Wydziału Nauk Rolniczych i Środowiskowych na Uniwersytecie w Mediolanie.
Prace nad sztucznym jelitem
Platforma Fish-AI składa się z górnej komory, która imituje światło jelita, oraz dolnej komory, która reprezentuje krwiobieg. Są one oddzielone błoną, która odwzorowuje ścianę jelita, na której hodowane są komórki nabłonka jelitowego, a w niektórych przypadkach – także komórki zrębu. W ramach projektu udało się wyizolować dwie stabilne linie komórkowe, które zachowały wiele charakterystycznych cech typowych dla obu dróg jelitowych, dzięki czemu mogą zapewnić wgląd w cały system. Następnie zespół opracował kilka prototypów, które w możliwie najdokładniejszy sposób imitują warunki panujące w komórkach jelitowych. Wreszcie, naukowcy przeprowadzili równoległe badania, w ramach których porównali te same pasze in vivo i in vitro.
Udane wytworzenie linii komórkowych jelit
Projekt przyniósł kilka ważnych rezultatów – między innymi opracowanie nowych linii komórkowych jelit pstrąga tęczowego. „W ciągu ostatnich czterech lat okazały się one stabilne i zdolne do utrzymania istotnych właściwości fizjologicznych”, zauważa Gandolfi. Zespół opracował dwa działające prawidłowo prototypy, w których komórki te mogą się w pełni różnicować (dojrzewać) i dzięki temu generować użyteczne dane. Na ostatnim etapie projektu, jakim było pełne badanie przeprowadzone we współpracy z firmą Skretting Aquaculture Innovation(odnośnik otworzy się w nowym oknie), jednym z największych producentów pasz na świecie, przetestowano trzy dobrze znane schematy diety i dwie eksperymentalne receptury w drodze badań zarówno in vivo, jak i in vitro. Zespół przestawił szczegółowe wyniki tych prac podczas warsztatów podsumowujących(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Z ogromną przyjemnością pokazaliśmy, że system dostarcza znaczących i wiarygodnych informacji, które można wykorzystać w kontekście tzw. rzeczywistego świata”, dodaje Gandolfi.
Ocena funkcjonalnych efektów różnych pasz dla ryb
Platforma została już wykorzystana do oceny efektów funkcjonalnych stosowania różnych pełnoporcjowych pasz, w tym diet optymalnych, diet wymagających oraz diet, w których białka pochodzenia rybnego zastąpiono bardziej zrównoważonymi źródłami białka, takimi jak białka jednokomórkowe. Zespół projektu Fish-AI otrzymał grant na przeprowadzenie dowodu słuszności koncepcji, co pozwoli na kontynuację pracy z prototypem w ramach projektu NUTRIsim(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Zarówno platformę, jak i całą wiedzę zebraną podczas projektu można zastosować do innych gatunków ryb i ssaków, aby osiągnąć podobne cele i potencjalne korzyści”, dodaje Gandolfi.
