Verbesserte Muskelzellen zur Stärkung der Zuchtfleischindustrie
Die Fleischproduktion ist eine der Hauptquellen für Treibhausgasemissionen, so dass alternative Proteinquellen ein wichtiges Instrument im Rahmen des Übergangs zur Klimaneutralität(öffnet in neuem Fenster) der EU darstellen. Während die Nachfrage nach kultiviertem Fleisch steigt, gibt es auf der Angebotsseite nach wie vor erhebliche Herausforderungen – die Produktionskosten sind hoch, die Verfahren lassen sich nur schwer skalieren und viele Produkte haben noch Schwierigkeiten damit, die Textur, den Geschmack und das Nährstoffprofil herkömmlicher Fleischerzeugnisse nachzubilden. Mit Unterstützung durch den Europäischen Innovationsrat(öffnet in neuem Fenster) (EIC) soll Projekt PROFUSE(öffnet in neuem Fenster) diese Herausforderungen lösen, in dem das Muskelgewebe in den Blickpunkt gerückt wird. Im Rahmen des Projekts wurden zwei Technologien für Zuchtfleischunternehmen entwickelt: eine Technologie, um das Muskelwachstum zu beschleunigen, und eine Technologie, um eine zuverlässige, genetisch nicht veränderte organismische Quelle von Rindermuskelzellen bereitzustellen. „Zuchtfleisch steht vor drei großen Herausforderungen: die Kostenparität mit Fleisch aus konventioneller Tierhaltung, die Skalierbarkeit sowie die Qualität und der Geschmack“, erklärt Guy Nevo Michrowski, Projektkoordinator von PROFUSE. „Wir sind auf Technologien spezialisiert, die das Muskelwachstum ermöglichen. Steak ist Muskelfleisch, Hähnchenbrust ist Muskelfleisch.“ Das PROFUSE-Projekt baut auf vorhergehender Arbeit auf, die vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) (ERC) im Rahmen des Projekts SuperFusion finanziert wurde, das sich mit einer Methode zur Induktion der Muskelfaserbildung für die industrielle Fleischproduktion befasste.
Die schnellere Reifung von Muskelzellen fördern
Im Rahmen des Projekts wurden Zelllinien, Kultivierungsmethoden, auf künstlicher Intelligenz basierende Analysen sowie Medienzusätze (Zusatzstoffe, die der nährstoffreichen Flüssigkeit für das Zellwachstum beigemischt werden) untersucht. Eines der wichtigsten Produkte des Projekts ist der Zusatzstoff PROFUSE-S1, der eine weitaus schnellere und effizientere Ausreifung junger Muskelzellen zu Muskelfasern fördern soll. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die Muskelfasern dem Fleisch, wie wir es kennen, zu einem großen Teil seine Textur, Struktur und seinen Proteingehalt verleihen. Im Laufe des Projekts entwickelte das Team eine zweite Generation dieses Zusatzstoffs – PROFUSE-S2. „Das Hauptziel bestand nicht nur darin, alles auf einer 2D-Oberfläche zu realisieren, sondern den Ablauf in einem 3D-System zu erproben, der die Produktion von kultiviertem Fleisch in einer Fabrik und das Aussehen eines Steaks auf dem Teller besser nachbildet“, sagt Michrowski. Eine Rindermuskelzelllinie, die ohne genetische Veränderung für die Produktion von kultiviertem Fleisch angepasst wurde, bildete einen weiteren Fokusbereich des Projekts. Das Ziel war es, den Herstellern eine zuverlässige Quelle für Rindermuskelzellen zur Verfügung zu stellen, die in großem Maßstab gezüchtet werden können. Das Unternehmen ProFuse, welches das Projekt koordinierte, konzentrierte sich – anstelle von Fibroblasten (Bindegewebsvorläuferzellen) oder embryonalen Stammzellen, die manche Hersteller von kultiviertem Fleisch verwenden –, auf Myoblasten, also Vorläuferzellen, die sich zu Muskeln entwickeln, um die Textur und den Geschmack von Fleisch nachzubilden.
Die industrielle Erprobung der Technologie
Ein großer Teil von PROFUSE war Maßnahmen gewidmet, um die Technologie über das Labor von ProFuse hinaus weiterzuentwickeln. Das Team arbeitete mit mehreren Herstellern von kultiviertem Fleisch zusammen, um den Zusatzstoff und die Rinderzelllinie in deren eigenen Produktionsverfahren zu erproben. Eine Zusammenarbeit mit dem Zuchtfleischunternehmen SuperMeat zeigte eine Senkung der Produktionskosten. Der Zusatzstoff half diesem abnehmenden Unternehmen dabei, Zeit zu sparen, die Reifung der Zellen zu funktionsfähigem Muskelgewebe zu beschleunigen und den Gesamtmuskelanteil deutlich zu steigern, was letztlich zu einer Senkung der Produktionskosten pro Kilogramm führte. Die Rinderzelllinie wurde zudem bei einem großen abnehmenden Unternehmen in den Niederlanden erprobt, in dem die erste Anpassung laut ProFuse erfolgreich verlief. In der Anfangsphase der Zusammenarbeit konnte die Zellanpassung erfolgreich nachgewiesen werden, so dass die Grundlage für eine zukünftige Integration geschaffen wurde, wenn die Produktionszeitpläne aufeinander abgestimmt sind. Derweil passte ProFuse seine Zelllinie PROFUSE-B8 für das Wachstum in einem Serummedium an, und prüfte, wie gut die Zellen auf Strukturen zur Förderung des Gewebewachstums Muskeln bildeten.
In die nächste Phase übergehen
PROFUSE half dabei, die Produkte für den kommerziellen Einsatz vorzubereiten, entwickelte Produkt- und Lizenzmodelle, stellte der Kundschaft das vollständige regulatorische Sicherheitsdossier zur Verfügung, skizzierte potenzielle Partnerschaften und Lieferanten und begann mit dem Machbarkeitsnachweis bei der Kundschaft, um aufzuzeigen, wo die Technologie Zeit- und Kostenersparnisse ermöglichen könnte. Der Markt für kultiviertes Fleisch befindet sich noch in der Reifephase, doch ProFuse schätzt das Gesamtmarktpotenzial bis 2050 auf 22 Milliarden Euro. Die Technologie könnte überdies den ökologischen Fußabdruck der Nahrungsmittelerzeugung verringern, ein zentrales Ziel der EU-Strategie „Vom Hof auf den Tisch“(öffnet in neuem Fenster). In der Zwischenzeit wendet das Team sein Fachwissen zum Muskelwachstum auf die Entdeckung von Arzneimitteln und Nahrungsergänzungsmitteln an, um hoffentlich dem mit GLP-1-Medikamenten verbundenen Muskelabbau entgegenwirken zu können. Diese Arbeit könnte letztendlich auch in die Entwicklung von kultiviertem Fleisch einfließen, da die grundlegende Herausforderung dieselbe bleibt: ein effektiverer Muskelaufbau. „Alle unsere jetzigen Entdeckungen, die zum Schutz und zum Wachstum von Muskeln beitragen können, lassen sich auch auf kultiviertes Fleisch übertragen“, lautet das Fazit von Michrowski.
