Fleisch aus dem Labor

Wie sieht in Zukunft unsere Proteinaufnahme aus?


Als Dr. Uma Valeti erklärte, warum er seinen unternehmerischen Fokus von der Kardiologie auf die Biotechnologie verlagert hat, nutzte er die Worte des früheren britischen Prämier Ministers Sir Winston Churchill. In einem Brief aus dem Jahre 1931 über den wissenschaftlichen Fortschritt machte Chruchill etwas, was zur damaligen Zeit als eine gewagte Vorhersage über die Zukunft der Ernährung wahrgenommen wurde. „Wir sollten der Absurdität entkommen, ein ganzes Hähnchen zu züchten, damit wir nur die Brust und die Flügel essen. Stattdessen sollten wir diese Teile separat in einem geeigneten Medium wachsen lassen,“ schrieb der Staatsmann.

Spulen wir die Zeit wieder zur Mitte der 2000er vor und Valeti denkt genau das selbe. „Was wäre wenn wir nur die Teile eines Tieres züchten können, die die Menschen essen wollen?“ Es klingt wie eine ziemlich absurde Frage, die der gelernte Kardiologe da von sich gibt. Aber während seiner Zeit an der Mayo-Klinik und später in seiner Kardiologiepraxis in Minneapolis erforschte Valeti die Stammzelltherapie zur Regeneration von Herzgewebe nach Myokardinfarkt. Diese Arbeit führte ihn dazu, zu untersuchen, ob aus einer kleine Probe tierischer Zellen ganze Lebensmittel, wie Steaks, Burger oder Hähnchenbrüste wachsen können.

2015 gründete er mit zwei weiteren Wissenschaftlern Memphis Meats, eine Firma aus Kalifornien, die Rindfleisch und Geflügel aus Zellen wachsen lässt. Die Produkte der Firma wachsen aus speziell selektierten Zellen aus Tieren, die eine Inspektion des amerikanischen Amtes für Landwirtschaft (USDA) bestanden haben. Bis jetzt war Memphis Meats dazu in er Lage, eine zellbasierte Frikadelle, Hähnchennuggets und Entenbrust herzustellen.

Dr. Valeti stellte sich kürzlich den Fragen des Journal of the American Medical Association (JAMA) bezüglich der Zukunft von zellbasiertem Fleisch und seinen potentiellen gesundheitlichen Vorteilen. Im Folgenden stellen wir euch eine bearbeitete Version des Interviews vor.

JAMA: Bevor wir über Memphis Meats sprechen, erzählen Sie uns über ihr Leben als Kardiologe.

Dr. Valeti: Ich genoss die Zeit an der Uni, aber die Kardiologie faszinierte mich besonders und vieles davon bezog sich auf die kritische Funktion des Herzens und wie es den Körper am Laufen hält. Als ich anfing zu lernen, dass Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit die Todesursache Nummer 1 sind, wurde es noch wichtiger für mich diesen Karriereweg einzuschlagen. Dies brachte mich an die Mayo Klinik in Rochester, Minnisota, wo Kardiologen an der Spitze der Technologie arbeiten, die die Leben von Patienten retten und existierende Normen zur Behandlung von Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf den Prüfstand stellen. Ich habe den Wandel der Behandlung von Patienten mit konservativen Methoden zu sehr viel innovativeren, internationalen Therapien miterlebt, die wirklich einen Einfluss auf akute Herzinfarkte haben. Ich schätze mich sehr glücklich, dass ich mitten drin in diesen Innovationen war und dabei eine recht führende Rolle gespielt habe.

JAMA: Was hat sie dazu veranlasst, ihren Fokus auf Biotechnologie zu lenken?

Dr Valeti: 2005, als ich bei Mayo war, waren die ersten Schritte bereits getan um zu untersuchen, ob wir Stammzellen dazu nutzen können, Herzmuskulatur für Patienten mit Herzinfarkten nachwachsen zu lassen. Wenn es uns gelänge, diese Stammzellen zu injizieren, könnten wir dann Herzzellen nachwachsen lassen? Ich fing an mehr darüber nachzudenken und schlug eine andere Denkrichtung ein: wenn wir Zellen nutzen können um menschliches Gewebe wachsen zu lassen, können wir dann auch Zellen nutzen um Nahrungsmittel zu erzeugen? Als ich anfing mehr darüber zu lernen, wurde mir klar, dass die Menschen diese Idee bereits seit Jahrzehnten in akademischen Laboren diskutieren. Die Technologie wurde zeitgleich in verschiedenen Disziplinen entwickelt – Entwicklungsbiologie, Zellbiologie, Molekularbiologie und Gewebstechnik, sowie Weiterentwicklung zur Zellherstellung und Zelltherapie in der Medizin. Ich sah sofort eine signifikante Überschneidung.

Ich interessiert mich schon von Kind an, wie das Fleisch auf unserem Teller landet und ich dachte mir immer, dass die Industrie, so extrem effizient sie auch ist, nicht in der Lage war, dem steigenden Bedarf nach Fleisch standzuhalten. Das war der Ursprung dieser Idee. Anschließend war ich in meiner eigenen Praxis als Kardiologe an einem klinischen Versuch beteiligt, bei dem man Stammzellen in Herzen von Patienten injizierte, die einen Herzinfarkt erlitten um zu sehen, ob sich die Herzfunktion wieder verbesserte.

Dabei fing ich an darüber nachzudenken, dass man vielleicht auch in der echten Welt versuchen sollte, Lebensmittel aus Zellen wachsen zu lassen. Ich gründete also ein einfaches Forschungslabor und wir arbeiteten dort an einigen grundlegenden Konzepten – nimm eine Zelle, die man normalerweise in Lebensmitteln, wie Steak oder Hähnchenbrust findet und schau ob du diese Zelle wieder zu einer ganzen Hähnchenbrust wachsen lassen kannst. Es wurde klar, dass wir das auf jeden Fall schaffen können. Wir verstanden außerdem, wie man Zellen auswählen muss, die uns Geschmack und die Textur geben, die wir von Fleisch erwarten. Wir trugen einige unserer Ideen einer Kapitalgesellschaft im Silicon Valley vor. Innerhalb einer Stunde nachdem wir ihnen geschrieben hatten, fragte man uns, mit der Firma nach San Francisco zu ziehen.  

Wir begannen als kleines Team von 2 oder 3 Leuten und zeigten, dass wir Zellen aus Fleisch isolieren können und in der Lage waren, diejenigen Zellen zu identifizieren, die sich erneuern können, wenn man ihnen die Nährstoffe gibt, die sie zum wachsen brauchen. Als wir damit begannen, Fleisch verschiedener Tierarten herzustellen, wurde fast jedem klar, dass wir damit Maßstäbe setzen können. Viel wichtiger jedoch ist, dass sie realisierten, dass wenn sich diese Methode etabliert, wir Fleisch zu erschwinglichen Kosten liefern können und das in einer nachhaltigeren Art und Weise. Die Folgen waren enorm und das machte mich so begeistert, mich von der Kardiologie abzuwenden und meine Idee weiter nach vorn zu bringen. Auch wenn ich die Kardiologie liebte und das immer noch tue, hätte ich vielleicht 2000 oder 3000 Leben gerettet, wenn ich weitere 30 oder 40 Jahre damit verbracht hätte. Aber wenn sich die Arbeit die wir jetzt leisten im großen Stil etabliert, können wir einen positiven Einfluss auf das Leben von Milliarden Menschen und Trillionen von Tieren nehmen. Es erschien mir das Risiko wert zu sein.

JAMA: Hat die Technologie, mit der sie arbeiten, Ähnlichkeiten zu regenerativen medizinischen Techniken, die daran arbeiten eines Tages vielleicht ganze Organe und Ersatzgewebe wachsen zu lassen?

Dr. Valeti: Es gibt da ein paar Bereiche, die sich überschneiden, aber es gibt auch ein paar klare Unterschiede. Die Arbeit, die in der Medizin getan wird um Organe wachsen zu lassen oder Gewebe zu regenerieren und zu reparieren, beschäftigt sich im Grunde mit der Entwicklungsbiologie von Stammzellen, die sich zu jeder Art von Zelle differenzieren können. Die Therapie ist auf den jeweiligen Patienten angepasst, also befasst sich die Medizin auf einer sehr viel engeren Ebene mit dem Thema. Außerdem müssen diese Gewebe im Körper funktionieren und für den Rest des Lebens des Patienten überdauern. Wenn wir Nahrungsmittel aus Zellen wachsen lassen wollen, müssen wir sie mit Nährstoffen versorgen, was eine Mischung aus Kohlenhydraten, Proteinen, Fett, Sauerstoff und Wasser beinhaltet. Wir lassen diese Zellen zu Fleisch heranwachsen, aber wir müssen das nicht auf die einzelne Person zuschneiden. Wir müssen stattdessen auf den Geschmack und die Textur achten und dass man es kochen kann, sobald man es „geerntet“ hat. Dadurch sehen wir uns mit sehr viel geringeren Herausforderungen konfrontiert, denn wir erwarten nicht, dass unser Fleisch wie Organe für den Rest seines Lebens im Menschen funktionieren muss – da liegt der Unterschied. Die zweite Sache ist, dass die Kosten für die Therapie in der Medizin sehr hoch sind, eben weil sie personalisiert sein muss. Nahrungsmittel müssen wir hingegen im großen Stil erzeugen. Wir müssen unsere Kosten also im Vergleich zur Medizin versuchen dramatisch zu senken.



JAMA: Könnten Sie den Prozess, den sie bei Memphis Meats verwenden, beschreiben? Was passiert sobald sie die Zellen haben?

Dr. Valeti: Wir nehmen die Zellen von hochqualitativen Tieren, die in der Lebensmittelproduktion verwendet werden. Dann identifizieren wir die Zellen, die dazu in der Lage sind sich selbst zu erneuern. Anschließend suchen wir nach Eigenschaften, die wichtig für das Endprodukt sind – Geschmack, Textur, Nährwertprofile und das Aroma, welches beim Kochen entsteht. Dann bestimmen wir welche Nährstoffe wir benötigen um die Zellen zu ernähren, damit sie gut wachsen. Egal ob Vitamine, Mineralien oder Aminosäuren, wir versuchen stets das qualitativ hochwertigste Nährmedium zu finden, welches sich im großen Stil auch finanziell rentiert und von verlässlichen Zulieferern stammt. Dann geben wir die Zellen in ein kontrolliertes Produktionsumfeld – sehr saubere Bedingungen wo sie mit dem Nährmedium wachsen können und das Medium alle paar Stunden oder Tage erneuert wird. Wir haben eine Pumpe, die das Nährmedium wie ein Herz zirkulieren lässt.

Nach einer gewissen Zeit – normalerweise 1-2 Monate – denken wir, es ist genug um geerntet und wie Fleisch zubereitet zu werden. Sobald es geerntet ist, wird es fast so verarbeitet wie man es von normalem Fleisch erwarten würde. Wenn es zubereitet ist, führen wir sensorische Tests durch, in denen wir unser Produkt mit herkömmlichem Fleisch und anderen Fleischalternativen vergleichen. Wir versuchen herauszufinden, wo wir wirklich schon gute Arbeit leisten und wo wir uns vielleicht noch verbessern können. Es ist faszinierend, wenn man bedenkt, dass wir mit der ersten Zelle beginnen und das Ding zu Fleisch wachsen lassen und dieses dann kochen und essen und das alles unter einem einzigen Dach. Das passiert nirgendwo anders in der Lebensmittelindustrie. Ein spannendes Thema dabei ist auch, wie einfach die Produktionskette sein kann, wenn wir erstmal im großen Maßstab produzieren.

JAMA: Besitz zellbasiertes Fleisch gesundheitliche Vorteile gegenüber konventionell produziertem Fleisch?

Dr. Valeti: Wenn wir über zellbasiertes Fleisch reden, reden wir über eine Fleischproduktion, die komplett losgelöst vom Schlachter ist. Und die häufigsten Kontaminationen im Fleisch passieren genau dort. Über 90% der Bakterien, die in unser Nahrungsmittelsystem für Fleisch gelangen, stammen von der Haut oder den Gedärmen der Tiere und gelangen in das Fleisch wenn die Tiere ausgeweidet werden. Man hört dann immer von E. coli, Salmonellen, Enterobacteriaceae oder Yersinien. Die anderen 10% stammen vom Menschen selbst, wenn sie mit dem Fleisch arbeiten. Aber da wir den Schlachter eliminieren, denken wir, dass wir das Risiko für Kontaminationen deutlich verringern können.

Wir schauen uns außerdem die Nährwertprofile an und wie wir sie in unserem Fleisch verbessern können. Beispielsweise bessere Arten von Fetten oder einen höheren oder niedrigeren Proteingehalt, abhängig von den Vorlieben der Kunden. Wir wissen, dass die Zahl an chronischen Nierenerkrankungen stetig zunimmt und eine der typischen Therapien dabei ist, die Proteinaufnahme zu senken. Auf der anderen Seite legen Athleten besonderen Wert auf eine proteinreiche Ernährung mit guter biologischer Wertigkeit und auch das können wir mit zellbasiertem Fleisch anbieten.

JAMA: Denken Sie, dass der Tag kommen wird, an dem zellbasiertes Fleisch an besondere Patienten verschrieben wird?

Dr. Valeti: Als Arzt würde ich das in Zukunft sicherlich gerne sehen. Das ist eine der größten Motivationen, weshalb ich Memphis Meats gegründet habe. Der Einfluss der Nahrung, Nahrungsmittelproduktion und Zugang zu hochqualitativem Fleisch und Protein ist der Hauptfokus, denn das bietet eine enorme Lebensmittelsicherheit. Aber darüber hinaus ist es ein nächster Schritt uns anzusehen, wie wir als Ärzte unseren Patienten verschiedene Arten von Fleisch aus verschiedenen Zellarten empfehlen können. Ich denke absolut, dass das in Zukunft so kommen wird.

JAMA: Wie kann zellbasiertes Fleisch die Lebensmittelsicherheit verbessern?

Dr. Valeti: Wenn man sich vor Augen führt, dass die Weltbevölkerung in den nächsten 30 Jahren von 7 auf 9,6 Milliarden wachsen wird und der Fleischbedarf auf das Doppelte ansteigt, sind das schon ziemlich überwältigende Zahlen. Für 7 Milliarden Menschen müssen wir aktuell 70 Milliarden Tiere züchten. Und wenn sich der Bedarf in den nächsten 30 Jahren verdoppeln sollte, wie es die Prognosen vorhersagen, müssten wir 150 Milliarden Tiere halten. Es gibt dafür nicht genügend Platz auf dieser Welt, es sei denn wir möchten Tiere außerhalb dieses Planeten halten. Ein Weg der Lebensmittelindustrie, diesem Bedarf entgegen zu kommen, ist es über zellbasiertes Fleisch nachzudenken. Wir können uns große Produktionsstätten für zellbasiertes Fleisch in der Nähe von Großstädten vorstellen oder auch kleinere in den Randgebieten. Für große Tierzuchtanlagen und Schlachthäuser ist dort jedoch kein Platz. So könnte man eine dichte Bevölkerung nachhaltig versorgen. Wir denken außerdem an Länder, die aktuell große Mengen an Fleisch und Tieren importieren müssen. Was wäre, wenn wir zellbasierte Techniken für die Fleischproduktion nutzen könnten, von denen wir erwarten, dass sie 90% weniger Land und Wasser benötigen, als die herkömmliche Landwirtschaft? Ich denke, die Konsequenzen für die nächsten 5 bis 100 Jahre sind enorm.

JAMA: Im Juli hat die FDA ein Meeting veranstaltet, um regulatorische Themen über zellbasiertes Fleisch zu diskutieren. Wo sehen die die größten regulatorischen Herausforderungen, an denen gearbeitet werden muss?

Dr. Valeti: Es ist wichtig für uns als Firma, Produkte herzustellen, die sicher und gut getestet sind und in einer Produktionsstätte zu arbeiten, die mit guten Verfahren operiert. Die zwei Ämter, von denen wir erwarten, dass sie daran beteiligt sind, sind die FDA (Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelbehörde) und die USDA.  Wir besuchten das FDA Panel am 12. Juli, da ein frühes Treffen mit diesen Behörden ein wichtiges Ziel für uns war. Das FDA Panel und die USDA besitzen eine enorme Menge an Expertise bei der Einführung von Richtlinien bei der Einführung dieses Produktes in den Markt. Das FDA Panel war also der erste wichtige öffentliche Schritt dafür.

JAMA: Fleisch im Labor herzustellen ist eine Sache, aber die Leute dazu zu bringen es zu kaufen, ist eine andere. Wie erwarten sie die Akzeptanz der Verbraucher gegenüber zellbasiertem Fleisch?

Dr. Valeti: Unsere frühen Unterstützer waren von Anfang an dabei und sie haben für gewöhnlich Prinzipien mit denen die regionale Kulturen, Lebensmittelsicherheit, Gesundheit und Ernährung unterstützen möchten. Es gibt aktuell ein großes Interesse daran zu wissen, wo die Nahrung herkommt, also denken wir, dass das Timing für zellbasiertes Fleisch sehr gut ist. Wir wissen das weil wir die erste zellbasierte Rindfleisch-Frikadelle der Welt abgeliefert haben und das erste zellbasierte Hähnchen als frittierte Hähnchenteile angeboten haben, genauso wie Ente à l’orange oder Entenbrust. Der magische Moment passiert wirklich beim Kunden, wenn sie das Produkt probieren. Ein Fleischesser wird sofort erkennen, dass es Fleisch ist und das ist der Moment an dem es vom Verbraucher akzeptiert wird. In der Lage zu sein, transparent über unsere Arbeit zu reden, ist ein Grundpfeiler für uns. Wenn wir einmal im großen Stil produzieren, erwarten wir definitiv, dass Menschen zur Produktionsstätte kommen, um zu sehen, wie ihr Fleisch hergestellt wird. Das sind alles Momente der Verbraucherakzeptanz, die wir planen.

Könnte so das Fleisch der Zukunft aussehen?

JAMA: Sie haben die Kosten bereits erwähnt und für Ihre ersten Produktionsanläufe wird angenommen, dass es tausende von Dollar kosten wird für ein einziges Pfund Fleisch. Ist das korrekt?

Dr. Valeti: Vor ein paar Jahren hat es fast eine Millionen US-Dollar pro Pfund gekostet. Wir haben die Kosten unserer Produktion seither um mehr als das Tausendfache senken können und nun waren wir in der Lage, sie noch weiter zu senken. Mit jedem Produktionszyklus haben wir aktuell größere Einsparungen als erwartet. Es gibt einen Punkt an dem man die Kosten für das Nährmedium fallen sehen wird. Ich sehe uns schon bessere Zellqualitäten finden, die größere Erträge bringen. Und dann sehe ich da noch unser Potential, größere Mengen herzustellen, was die Kosten für das Labor senken wird. Was vor 2 Jahren hunderttausende von Dollar waren, sind nun ein paar hundert Dollar. Ultimativ ist es jedoch unser Ziel, die Kosten auf das Niveau zu senken auf dem sich konventionelles Fleisch befindet.

JAMA: Wenn Sie darüber sprechen, die besten Tiere auszuwählen, wie gehen sie da vor?

Dr. Valeti: Aktuell arbeiten wir mit einigen Bauern, die verschiedene Arten von Tieren züchten. Von ursprünglichen Rassen bis hin zu Arten, die darauf gezüchtet wurden, bessere Erträge, Muskelqualität oder ein besseres Fettsäureprofil zu liefern. Wir beziehen sie von Leuten, die traditionelle Tierhaltung betreiben und wir haben außerdem Partner, die in unsere Firma investieren und Fleisch verarbeiten. Alles was wir brauchen ist eine kleine Menge Gewebe von einem lebenden Tier und daraus isolieren wir Zellen, die sich selbst erneuern. Unsere Quellen, die wir für unsere Zellen nutzen, weiten sich mit dem Wachstum der Firma immer mehr aus. Im Moment haben wir wahrscheinlich die größte Zellbank von Nutztieren weltweit.

JAMA: Wann erwarten Sie, Produkte herzustellen, die für jeden im Supermarkt erhältlich sind?

Dr. Valeti: Ich sehe das als eine stufenweise Markteinführung. Wir müssen vielleicht erst eine Region auswählen und diese beliefern, um Feedback zu sammeln. Vielleicht treten wir an ein paar Restaurants heran mit Köchen, die unser Fleisch in Gerichten verarbeiten, die Menschen mögen. Uns ist wichtig auch Feedback von Leuten zu bekommen, die beruflich mit Fleisch arbeiten. Wir möchten unsere Prozesse verbessern, wenn wir in Zukunft wachsen werden. Ich denke, dass in 5 bis 10 Jahren der Punkt erreicht ist, an dem wir unsere Produkte im großen Stil anbieten können. Aber in den nächsten 2 bis 5 Jahren, sollte es als Premium-Fleisch erhältlich werden.

JAMA: Vermissen sie manchmal die Arbeit mit den Patienten?

Dr. Valeti: Ja, das vermisse ich sehr an der Kardiologie. Ich hatte viele mir nahestehende Patienten, die, als sie einen Herzinfarkt erlitten, ich das Team leitete, das sie behandelte oder rettete. Ich vermisse es sie und ihre Familien zurück ins Büro kommen zu sehen, um sich zu bedanken. Ich hatte weiterhin viele Patienten, die fortgeschrittene Techniken benötigten, um ihre Diagnose stellen zu können. Diese diagnostischen Dilemma zu lösen, gab mir eine intensive Befriedigung und Freude. Auch wenn ich die Kardiologie vermisse, denke ich keinen Moment daran, dass die Gründung von Memphis Meats keine natürliche Entwicklung aus meiner Ausbildung in der Kardiologie gewesen sei. Irgendwie verbinden sich all diese Punkte am Ende zu einem Bild.


Primärquelle: jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2702592

Literaturquellen:

Churchill, Winston. „Fifty years hence.“ Thoughts and adventures (1932): 24-27.

FAO. „World Livestock 2011–Livestock in food security.“ Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations (2011): 93-94.

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