In-vitro-Fleisch

Das Fleisch, das wir essen, besteht zu einem großen Teil aus tierischem Muskelgewebe. Dieses Muskelgewebe kann auch außerhalb des Körpers (ex vivo) in einer Zellkultur hergestellt werden. Somit braucht man kein ganzes Tier mehr, um ein Stück Fleisch zu bekommen. Das ist – kurz gesagt –die Grundidee von In-vitro-Fleisch. Diese Vorstellung formulierte Winston Churchill bereits 1931 in seinem Essay Fifty Years Hence:

We shall escape the absurdity of growing a whole chicken in order to eat the breast or wing, by growing these parts separately under a suitable medium.

Erfahren Sie auf dieser Seite mehr über den Herstellungsprozess und die Geschichte von In-vitro-Fleisch.

Herstellung

Tissue Engineering

Das sogenannte Tissue Engineering (Tissue = Gewebe), das heißt die künstliche Herstellung biologischer Gewebe durch die gerichtete Kultivierung von Zellen, wird innerhalb der Forschung größtenteils in der regenerativen Medizin eingesetzt. Diese befasst sich mit der Wiederherstellung von zerstörtem Gewebe bzw. funktionsgestörten Zellen und Organen. Beim Tissue Engineering werden einem Spender-Organismus Zellen entnommen und im Labor in vitro vermehrt. Diese können, abhängig von der Art der Zellen, zweidimensional oder mithilfe von Gerüsten auch dreidimensional kultiviert werden. Tissue Engineering ist eine mögliche Technik zur Herstellung von In-vitro-Fleisch.

Der Herstellungsprozess

Durch eine Muskelbiopsie werden einem Tier Muskelstammzellen entnommen [1].  Muskelstammzellen sind multipotente Zellen. Das heißt, dass sie sich zu verschiedenen Muskelzellen entwickeln können. Diese Zellen werden in einem Nährmedium kultiviert und vermehren sich. Diesen Prozess der Vermehrung durch Zellteilung nennt man Proliferation [2]. Die Stammzellen bilden sich anschließend zu Muskelzellen (Myoblasten) aus. Diesen Prozess nennt man Differenzierung. Die mononuklearen Myoblasten wachsen zu multinuklearen Myotuben und bilden dann Myofibrillen bzw. Muskelfasern. Diesen Prozess nennt man Myogenese (Muskelentwicklung) [3]. Ca. 20.000 dieser kleinen Fasern werden benötigt, um einen Hamburger zu formen.

Das Team um Mark Post an der Universität Maastricht hat ein Video veröffentlicht, das recht anschaulich die Herstellung des ersten In-vitro-Hamburgers erklärt.

Jedoch ist dies nicht der einzige mögliche Weg zur Herstellung von In-vitro-Fleisch. In anderen Forschungsgruppen wurde und wird mit unterschiedlichen tierischen Zellen gearbeitet oder mit einem anderen Produktionsprozess. Auch die Vorstellung eines Bioprinters, also eines speziellen 3D-Druckers, der bestimmte Zellstrukturen oder Gewebe aus einzelnen Zellen herstellen soll, um daraus beispielsweise Organe oder eben In-vitro-Fleisch zu „drucken“, wird von einigen Forschern (hauptsächlich aber im Bereich der regenerativen Medizin) verfolgt.

Einige Elemente finden sich aber in allen Herstellungsprozessen wieder. Die Wahl der einzelnen Elemente führt zu unterschiedlichen Anforderungen an den Prozess, zu unterschiedlichen Kosten sowie verschiedenen Problemen und Herausforderungen. In Kürze erhalten Sie hier weitere Informationen zu diesen Elementen: Zelle, Gerüst, Medium und Bioreaktor.

Elemente IVF-Herstellungsprozess

Herausforderungen für die Herstellung von In-vitro-Fleisch

Für die Herstellung von In-vitro-Fleisch bleiben noch einige Fragen offen. Diese betreffen vor allem oben vorgestellten Elemente des Herstellungsprozesses. Eine weitere Forschung und Entwicklung ist notwendig, um die Produktion von In-vitro-Fleisch in einem großen Maßstab zu ermöglichen.

  • Welche Zelllinien und Zelltypen sollen bei der Herstellung von In-vitro-Fleisch verwendet werden?
  • Welches Nährmedium soll bei der Herstellung von In-vitro-Fleisch verwendet werden? Welche Nährstoffzusammensetzung wird benötigt?
  • Welche Gerüste eignen sich für die Herstellung von In-vitro-Fleisch? Aus welchem Material können diese bestehen?
  • Wie kann der Stoffwechsel innerhalb der Zellkultur gewährleistet werden?

Außerdem ist die Entwicklung von Bioreaktoren mit ausreichender Größe erforderlich. Momentan wird mit Bioreaktoren mit einem Volumen von bis zu 10 Litern gearbeitet. Dass man für die Produktion von In-vitro-Fleisch in einem größeren Maßstab größere Bioreaktoren benötigt, kann man sich leicht vorstellen. Diese Bioreaktoren sollten aber, um der erhofften Entlastung der Umwelt durch In-vitro-Fleisch nicht entgegenzuwirken, wenig Energie verbrauchen. Des Weiteren spielen die Herstellungskosten eine entscheidende Rolle, damit In-vitro-Fleisch in Zukunft zu akzeptablen Preisen hergestellt und verkauft werden kann. Neben den Energiekosten für Bioreaktoren spielt das Nährmedium hier eine große Rolle, das momentan noch sehr teuer ist (sowohl fetales Kälberserum als auch Alternativprodukte).


Geschichte