Background: This study explores the potential of discarded male layer embryos as a sustainable and non-GMO cell source for cultivated chicken meat production. The research aims to identify efficient methods for isolating muscle progenitor cells (MPCs) with high proliferative potential by conducting transcriptome analysis on thigh muscle tissues from both male and female chick embryos. Methods: Transcriptome analysis was performed on the thigh muscle tissues of male and female chick embryos, aged 12-13 days, (n = 4 each), to investigate the gene expression profiles and identify strategies for efficiently isolating MPCs. This approach aims to pinpoint techniques that would allow for the selection of MPCs with optimal growth and proliferation capabilities. Results: Using heatmap, hierarchical clustering, and multidimensional scaling (MDS), we found no significant sex-based differences in gene expression, except for the overexpression of the female-specific gene LIPBLL. The expression of muscle stem cell factors, including PAX3, PAX7, and other myogenic regulatory genes, showed no significant variation. However, to recover MPC-rich cells isolated from male thigh muscle, we found that by the pre-plating 7 stage, myogenesis-related genes, MYHs and MUSTN1 were minimally expressed, while the cell cycle arrest gene CDKN1A sharply increased. Conclusions: Our findings suggest that simple cell isolation directly from tissue is a more scalable and efficient approach for cultivated meat production, compared to labor-intensive pre-plating methods, making it a viable solution for sustainable research and resource recycling.

이 연구의 목적은 근육 세포의 증식 배양을 위해 필요한 핵심 인자인 혈청이 혈청 대체물의 첨가에 의해 대체될 수 있는지를 분자 생물학적 측면에서 검증하는 것이다. 혈청 대체물이 첨가된 low serum (5% FBS) 기반의 promo cell 배지는 성장 배양액으로 사용되었고, 마우스 하지 골격근의 근육세포는 pre-plating (pp) 방법에 의해 분리되었다. Pre-plating 4의 세포는 작고 둥근 형태의 굴절성을 가진 Myoblast/satellite like cells의 형태가 관찰되었으며, 근육 줄기세포 전사인자들(Pax3/7, Myf5, Myod1)과 골격근 발달 전사인자(Myog)의 발현량이 섬유아세포와 비교하여 높게 나타났다. 따라서 그들을 Myoblast derived cells로 명명하고, 기본 세포주로 사용하였다. 분리된 MDCs는 5%, 10% 혹은 20% 혈청이 첨가된 배양액에서 2주간 배양되었다. 배양 6일째부터 대조군(5% 혈청)과 비교하여 20% 혈청은 세포 수가 증가하였으며, 양적 혈청 농도 의존성이 확인되었다. 증식 및 세포사멸 관련 유전자들은 대조군과 비교하였다. 배양 1주 차에 20% FBS군은 세포증식 촉진 유전자인 Myc 발현이 증가한 반면 pro-apoptosis 유전자인 Bax의 발현량이 감소했고, 2주 차에는 세포주기정지 인자인Cdkn1a의 감소와 Myc의 지속적인 증가와 Bax/Bcl의 감소가 나타났다. 각기 다른 FBS 처리농도에서 배양된 Myoblast derived cells을 동일한 Myotube유도 배양액에서 2주간 분화하였다. 대조군과 비교하여 20% FBS군은 Myod1, Myog, Myf6, Myh1의 유의적 증가가 1주부터 확인되었다. 결론적으로 혈청 대체 물질은 근육세포 배양액에서 혈청의 효과를 완벽히 모사할 수 없음이 증명되었고, 따라서 체외에서 상업적 목적의 근육 세포 대량 증식 및 분화를 위해서는 적절한 혈청 대체물 개발이 선행돼야 할 것으로 사료된다.