Zellkulturen werden häufig in Petrischalen gezüchtet. Wladimir Bulgar/Science Photo Library über Getty Images
Vielleicht sind Sie alt genug, um sich an das berühmte „Wo ist das Rindfleisch?„Wendys Werbespots. Diese Frage kann seitdem in einem anderen Kontext gestellt werden US-Aufsichtsbehörden genehmigt der Verkauf von im Labor gezüchtetem Hühnerfleisch aus kultivierten Zellen im Juni 2023.
Das Züchten tierischer Zellen im Labor ist nichts Neues. Wissenschaftler haben Tierzellen in künstlichen Umgebungen kultiviert seit den 1950s, wobei der Schwerpunkt zunächst auf dem Studium der Entwicklungsbiologie und Krebs lag. Diese Technik bleibt eines der wichtigsten Werkzeuge in der biowissenschaftlichen Forschung, insbesondere für Arzneimittelentwicklung.
Das USDA hat am 21. Juni 2023 zellkultiviertes Huhn zugelassen.
Was sind Zellkulturen?
Zellkulturen werden typischerweise mit beiden Methoden gezüchtet natürliche oder künstliche Wachstumsmedien. Natürliche Medien umfassen natürlich gewonnene biologische Flüssigkeiten, während künstliche Medien sowohl organische als auch anorganische Nährstoffe und Verbindungen umfassen. Beide enthalten die notwendigen Inhaltsstoffe, um das Wachstum und die Entwicklung von Zellen zu fördern. Diese Inhaltsstoffe enthalten typischerweise Nährstoffe wie Vitamine, Kohlenhydrate, Aminosäuren und andere Moleküle, die den Brennstoff für das Wachstum und die Vermehrung der Zellen liefern.
Forscher verwenden Zellen, die mithilfe von Gewebekulturen gezüchtet wurden, um eine Frage zu beantworten Vielzahl experimenteller Fragen. Als BiochemikerIch verwende Techniken der Pflanzengewebekultur in meinen Kursen und Forschungsprogrammen. Forscher können in Kultur gezüchteten Zellen Viren, Bakterien, Pilze, Hormone, Vitamine und andere Krankheitserreger oder Verbindungen hinzufügen, um zu beobachten, wie verschiedene Faktoren das Verhalten oder die Funktion der Zellen beeinflussen, insbesondere im Hinblick darauf, welche Gene in der Zelle ein- oder ausgeschaltet werden und welche Proteine auf diese Krankheitserreger oder Verbindungen reagieren.
In ArzneimittelentwicklungDas Züchten von Zellen in Kultur ist normalerweise der erste Schritt, bevor potenzielle Arzneimittelkandidaten an Tieren getestet werden können.
Bei Zellkulturen wachsen Zellen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung.
Wie wird Fleisch aus Laboranbau hergestellt?
Forscher verwenden ähnliche Techniken wie Fleisch im Labor anbauen. Der Prozess kann im Allgemeinen in unterteilt werden drei große Schritte.
Der erste Schritt besteht darin, einem Tier in einem harmlosen und schmerzlosen Eingriff eine kleine Anzahl von Zellen – typischerweise Muskel- oder Stammzellen – zu entnehmen. Stammzellen sind Zellen eines Organismus, die nicht spezialisiert sind und im Labor manipuliert werden können, um sich in die vielen verschiedenen Zelltypen dieses Organismus umzuwandeln.
Der nächste Schritt ist die Kultivierung der Zellen. Die Zellen werden in eine künstliche Umgebung gebracht, die ihr Wachstum fördert. Aufgrund der großen Menge an Zellen, die zur Fleischproduktion gezüchtet werden müssen, werden die Zellen inkubiert in einem Bioreaktor – ein Stahltank, der kontrollierte Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck und sterile Bedingungen bietet – mit dem geeigneten Medium zur Erleichterung des Wachstums. Die Wachstumsmedien werden mehrmals gewechselt, um die Differenzierung und Vermehrung der Zellen in die drei Hauptbestandteile von Fleisch zu fördern: Muskeln, Fett und Bindegewebe.
Im letzten Schritt des Prozesses, dem Gerüstbau, werden die Zellen organisiert und dicht zusammengepackt, um die gewünschte Größe, Form und das gewünschte Stück Fleisch für den Verzehr zu erhalten.
Bei der Herstellung von kultiviertem Fleisch wurden im Labor große Fortschritte erzielt, aber es liegt noch ein langer Weg vor uns.
Vor- und Nachteile von Kulturfleisch
Der Fleischanbau mithilfe von Zellkulturtechniken hat Vor- und Nachteile. Während kultiviertes Fleisch möglicherweise relativ weniger Treibhausgase produziert als die konventionelle Tierproduktion bestimmte Bedingungen, Forscher müssen den Prozess verfeinern bevor es kosteneffizient und maßstabsgetreu umgesetzt werden kann.
Eine Analyse aus dem Jahr 2021 schätzte, dass im Labor gezüchtetes Fleisch dies tun wird kosten 17 bis 23 US-Dollar pro Pfund zu produzieren, und darin sind die Aufschläge für Lebensmittelgeschäfte nicht enthalten. Im Vergleich dazu kostet konventionell angebautes Hackfleisch typischerweise etwas unter 5 $ pro Pfund.
Ein 2021 McKinsey Bericht schätzt, dass es ungefähr dauern wird 220 bis 440 Millionen Liter Bioreaktorkapazität Um 1 % des derzeitigen Proteinmarktanteils zu erreichen, beträgt die derzeitige Kapazität des Bioreaktors jedoch 200 Millionen Liter. Es bestehen auch Bedenken hinsichtlich der biologischen Grenzen der Züchtung einer großen Anzahl verschiedener Zelltypen im selben Bioreaktor.
Fleisch aus Laboranbau kann den Tierschutz verbessern und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie Krankheiten übertragen oder durch Lebensmittel übertragene Krankheiten verursachen. Allerdings empfinden Verbraucher möglicherweise auch Laborfleisch als unnatürlich oder haben Bedenken hinsichtlich seines Geschmacks.
Die Unternehmen sind wahrscheinlich aufmerksam und passen sich der Reaktion der Öffentlichkeit an. Um die Dinge ins rechte Licht zu rücken, die erster im Labor gezüchteter Burger Die Herstellung kostete 330,000 2013 US-Dollar. Der Preis ist heute auf knapp 10 US-Dollar pro Burger gesunken, was einen bemerkenswerten Fortschritt in nur einem Jahrzehnt darstellt.
Über den Autor
André O. Hudson, Dekan des College of Science, Professor für Biochemie, Rochester Institute of Technology
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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