Die Zelllandwirtschaft – die Produktion von Fleisch aus Zellen, die in Bioreaktoren gezüchtet werden und nicht von Nutztieren – macht Fortschritte in der Technologie, die sie zu einer praktikableren Option für die Lebensmittelindustrie machen. Ein solcher Sprung wurde nun am Tufts University Center for Cellular Agriculture (TUCCA) unter der Leitung von David Kaplan, Stern Family Professor of Engineering, gemacht, bei dem Forscher Rindermuskelzellen geschaffen haben, die ihre eigenen Wachstumsfaktoren produzieren – ein Schritt Dadurch können die Produktionskosten erheblich gesenkt werden.
Wachstumsfaktoren, unabhängig davon, ob sie in Laborexperimenten oder für Kulturfleisch verwendet werden, binden an Rezeptoren auf der Zelloberfläche und geben den Zellen ein Signal zum Wachstum und zur Differenzierung in reife Zellen verschiedener Typen. In dieser in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Cell berichtet über NachhaltigkeitForscher modifizierten Stammzellen, um ihren eigenen Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF) zu produzieren, der das Wachstum von Skelettmuskelzellen auslöst – wie man sie in einem Steak oder Hamburger findet.
FGF ist nicht gerade ein Nährstoff. Es ist eher eine Anweisung an die Zellen, sich auf eine bestimmte Weise zu verhalten. Wir haben Rindermuskelstammzellen so manipuliert, dass sie diese Wachstumsfaktoren produzieren und die Signalwege selbst aktivieren.“
Andrew Stout, damals leitender Forscher des Projekts und jetzt wissenschaftlicher Direktor am Tufts Cellular Agriculture Commercialization Lab
Bisher mussten Wachstumsfaktoren der umgebenden Flüssigkeit bzw. dem umgebenden Medium zugesetzt werden. Wachstumsfaktoren werden aus rekombinantem Protein hergestellt und von Industrielieferanten verkauft und machen einen Großteil der Produktionskosten für Kulturfleisch aus (bis zu 90 % oder mehr). Da die Wachstumsfaktoren in den Zellkulturmedien nicht lange haltbar sind, müssen sie außerdem alle paar Tage nachgefüllt werden. Dies schränkt die Möglichkeit ein, den Verbrauchern ein erschwingliches Produkt anzubieten. Der Verzicht auf diesen Inhaltsstoff aus dem Wachstumsmedium führt zu enormen Kosteneinsparungen.
Stout leitet mehrere Forschungsprojekte am Cellular Agriculture Commercialization Lab der Tufts University – einem Technologie-Inkubatorraum, der eingerichtet wurde, um Innovationen an der Universität so weit zu entwickeln, dass sie im industriellen Maßstab in einem kommerziellen Umfeld angewendet werden können.
„Obwohl wir die Kosten für Medien erheblich gesenkt haben, müssen noch einige Optimierungen vorgenommen werden, um sie industrietauglich zu machen“, sagte Stout. „Bei den manipulierten Zellen konnten wir zwar ein langsameres Wachstum feststellen, aber ich denke, dass wir das überwinden können.“ Zu den Strategien können die Änderung des Ausmaßes und des Zeitpunkts der FGF-Expression in der Zelle oder die Veränderung anderer Zellwachstumswege gehören. „Bei dieser Strategie fügen wir der Zelle keine fremden Gene hinzu, sondern bearbeiten und exprimieren lediglich Gene, die bereits vorhanden sind“, um zu sehen, ob sie das Wachstum der Muskelzellen für die Fleischproduktion verbessern können. Dieser Ansatz könnte auch zu einer einfacheren behördlichen Zulassung des ultimativen Lebensmittelprodukts führen, da die Vorschriften für das Hinzufügen fremder Gene strenger sind als für die Bearbeitung einheimischer Gene.
Funktioniert die Strategie auch für andere Fleischsorten wie Hühnchen, Schweinefleisch oder Fisch? Stout glaubt das. „Alle Muskelzellen und viele andere Zelltypen sind typischerweise auf FGF angewiesen, um zu wachsen“, sagte Stout. Er geht davon aus, dass der Ansatz auch auf andere Fleischsorten angewendet werden kann, obwohl es bei verschiedenen Arten Unterschiede in der Expression der besten Wachstumsfaktoren geben kann.
„Bei TUCCA und anderswo wird weiterhin daran gearbeitet, die Technologie für kultiviertes Fleisch zu verbessern“, sagte Kaplan, „einschließlich der Suche nach Möglichkeiten zur Reduzierung der Nährstoffkosten in den Wachstumsmedien und zur Verbesserung der Textur, des Geschmacks und des Nährstoffgehalts des Fleisches. Die Produkte wurden bereits hergestellt.“ Die behördliche Genehmigung für den Verzehr in den USA und weltweit erhalten, obwohl Kosten und Verfügbarkeit weiterhin begrenzt sind. Ich denke, Fortschritte wie dieser werden uns in den nächsten Jahren viel näher daran bringen, erschwingliches Zuchtfleisch in unseren örtlichen Supermärkten zu sehen.“
Quelle:
Zeitschriftenreferenz:
Stout, AJ, et al. (2024). Durch die gezielte autokrine Signalübertragung entfällt der FGF2-Bedarf der Muskelzellen für die Produktion von kultiviertem Fleisch. Cell berichtet über Nachhaltigkeit. doi.org/10.1016/j.crsus.2023.100009.
