Laborfleisch

Fleisch aus Zellkultur: High-Biotech statt Tierhaltung

„Echtes“ Fleisch, kultiviert im Labor, ohne dafür Tiere halten und schlachten zu müssen: Vor wenigen Jahren war das noch eine ferne Utopie. Heute arbeiten zahlreiche Unternehmen mit Hochdruck daran. In Singapur ist das erste Produkt bereits auf dem Markt. Die anfangs astronomischen Preise sind drastisch gesunken. Der Schlüssel dazu sind „tierfreie“ Kulturmedien. Bisher war man dafür auf Seren ungeborener Kälber angewiesen. Die sind nicht nur extrem teuer, sondern auch mit den hohen ethischen Ansprüchen unvereinbar. Doch nun scheint ein Durchbruch gelungen – dank moderner Biotechnologie.

Mark Post

Mark Post, Professor an der Universität Maastricht und Gründer von Mosa Meat präsentiert den ersten Hamburger aus Fleisch, das in Zellkulturen „vermehrt“ worden war.

Hamburger aus Zellkultur Fleisch

So lecker und appetitlich wie vom Tier: Zielgruppe für Zellkulturfleisch sind nicht Vegetarier wie bei Fleischimitaten auf Pflanzenbasis, sondern überzeugte Fleischesser.

Fotos: Mosa Meat; großes Foto oben: iStock

Der erste Rindfleisch-Burger, der „im Labor“ aus sich vermehrenden Muskelzellen herangewachsen war, kostete noch 300.000 Dollar. Mark Post, Physiologie-Professor an der Universität Maastricht, hatte über Jahre daran gearbeitet.

Als er ihn 2013 öffentlich verkosten ließ, wollte Post auf großer Bühne zeigen, dass sich „echtes“, schmackhaftes Fleisch in Zellkulturen erzeugen lässt, ohne dafür Tiere halten und schlachten zu müssen. Etwa zehn Jahre werde es dauern, bis eine Massenproduktion möglich sei, meinte Post damals. Inzwischen rückt dieses Ziel näher. In Singapur sind 2021 Chicken Nuggets aus Zellkultur-Fleisch auf den Markt gekommen, das erste kommerzielle Produkt.

Längst ist Post mit seinem Unternehmen Mosa Meat nicht mehr allein. Aktuell sind es bereits 50 Unternehmen, die Fleisch und Fisch im Labor produzieren wollen, dazu kommen 30 weitere als Zulieferer (Nature, März 2021). In der Branche herrscht Goldgräberstimmung. Große internationale Konzerne aus der Fleisch- und Lebensmittelbranche beteiligen sich mit viel Geld an Startups und Pionierunternehmen. Bekannte Kapitalgeber wie Bill Gates, Sergey Brin, Mitbegründer von Google, der britische Milliardär Richard Bronson (Virgin) oder grüne Prominenz wie Leonardo DiCaprio feuern den Hype um das tierfreie Zellkultur-Fleisch weiter an.

Im Kern nutzen alle die gleiche Technologie: Mittels Biopsie werden aus dem Muskelgewebe von Tieren Stammzellen entnommen, die sich dann in Zellkultur immer wieder teilen und vermehren. Dabei differenzieren sich die Zellen und es entsteht ein Muskelgewebe mit einer faserigen Textur, ganz ähnlich wie im natürlichen Tier. Auch das für gutes Fleisch so wichtige Fettgewebe lässt sich im Labor erzeugen.

Bisher präsentieren die Zellkultur-Pioniere in ihren Versuchsküchen vor allem Burger-Patties, Nuggets oder Hackfleisch. Viel anspruchsvoller ist es, ganze Fleischstücke so „wachsen“ zu lassen, dass sie nach Form, Textur und Aussehen dem echten Vorbild entsprechen. Ein Steak aus dem Labor ist so schnell noch nicht in Sicht. Doch die größte Herausforderung ist die Versorgung mit all dem, was die Zellen zu einer ständigen Vermehrung und der gleichzeitigen Ausdifferenzierung in verschiedene Zelltypen benötigen: Nährstoffe, Fette, spezielle Proteine, Hormone, Signalmoleküle und vor allem Wachstumsfaktoren – ein hochkomplexes Gemisch aus verschiedenen Stoffen.

Bisher bestehen solche Kulturmedien meist aus fötalem Rinderserum (FBS), das aus dem Blut ungeborener Kälber gewonnen wird. Ein „wunderbarer Saft, mit dem wir fast alles machen können“, schwärmt ein Entwickler, doch er ist nicht nur extrem teuer, sondern mit den eigenen hohen moralischen Ansprüchen kaum vereinbar. Etwa 400 bis 800 Euro kostet ein Liter Serum, bis zu 50 Liter wurden anfangs für einen Beef Burger benötigt. 55 bis 95 Prozent der Kosten für Zellkulturfleisch entfallen auf die Nährmedien, schätzt das Merck Innovation Center. Billigere und tier-freie Alternativen zum FBS-Serum sind nicht nur der Schlüssel für eine Massenproduktion, sondern auch für eine breite öffentliche Akzeptanz.

Die Zellfleisch-Startups, aber auch erfahrene Biotech-Unternehmen arbeiten mit Hochdruck an tierfreien Kulturmedien. Welchen Weg sie dabei einschlagen und wie weit sie sind, verraten sie nicht. Wer als erster Erfolg hat, wird auf einem künftigen Wachstumsmarkt die Nase vorn haben.

So hat man hat inzwischen in Pflanzen oder Algen Wachstumsfaktoren und Proteine entdeckt, welche die Teilung der kultivierten Muskelzellen anregen. Meist sind die natürlichen Konzentrationen dieser Substanzen jedoch extrem gering. Der Weg, „um solche Stoffe in großen Mengen und zu bezahlbaren Kosten herzustellen, ist die Biotechnologie“, so Post. Mit den Konzepten der Synthetischen Biologie können Stoffwechselwege in Mikroorganismen „eingebaut“ werden, damit sie die benötigten Stoffe ohne Mengenbegrenzung produzieren.

ORF Genetics, ein junges isländisches Biotech-Unternehmen, will die begehrten Wachstumsfaktoren aus Pflanzen gewinnen und dafür seine Erfahrungen nutzen, die es bei der Produktion von ähnlichen Wirkstoffen für Kosmetika und Anti-Aging-Produkten gewonnen hat – hergestellt in gentechnisch veränderter Gerste (Molecular Farming), die in großen abgeschlossenen Gewächshäusern angebaut wird.

Einen Schritt weiter scheint Mosa Meat zu sein. Schon 2019 hatte das Unternehmen erklärt, es könne „vollständig auf fötales Rinderserum und andere tierische Komponenten verzichten“ und zugleich die Kosten für Zellkultur-Fleisch um das 80-fache senken – ohne jedoch genauer darzulegen, wie dieser „Durchbruch“ erzielt wurde. Nun hat Mosa Meat sein inzwischen patentiertes Verfahren in einem wissenschaftlichen Artikel in Natur Food vorgestellt (Januar 2022).

Ein Forscherteam des Unternehmens hatte sich auf molekularer Ebene den Prozess näher angeschaut, in dem die Stammzellen zu verschiedenen Muskelzellen differenzieren. „Wir haben uns besonders für Proteine auf der Oberfläche von Zellen interessiert, die während der Differenzierung zunehmen“, so Tobias Messmer, Erstautor und Doktorand. Diese Proteine – auch als „Rezeptoren“ bezeichnet – werden nun durch genau für diesen Zweck designte Stoffe aktiviert. Dadurch „sind wir in der Lage, den gleichen Übergang in Abwesenheit von FBS-Rinderserum nachzubilden.“

Der Erfolg von Mosa Meat zeigt auch, was heute mit modernen, hochentwickelten Laborverfahren – unterstützt durch künstliche Intelligenz und Computermodellierungen – möglich ist: Wenn man genau ermittelt hat, was Zellen in einer bestimmten Phase für Wachstum und Differenzierung benötigen, können Hunderte von Komponenten systematisch darauf untersucht werden, ob sie dieses Anforderungsprofil erfüllen. Auf Basis dieser Daten lässt sich dann ein optimales Medium formulieren, das den gleichen Zweck erfüllt wie bisher die Rinderseren. Die Laborfleisch-Branche profitiert vom Know how mit schon länger etablierten Zellkuturtechniken, die etwa zur Produktion von hochwertigen Pharmawirkstoffen eingesetzt werden.

Doch bis Fleisch aus Zellkultur tatsächlich einen nennenswerten Teil des aktuellen Fleischverbrauchs ersetzt, ist es noch ein langer Weg. Kommerziell erhältlich ist bisher nur ein Laborfleisch-Produkt: Seit dem Frühjahr 2021 werden in einem exklusiven Club in Singapur Chicken Nuggets serviert, die allerdings nur zu drei Vierteln in Zellkultur „gewachsen“ sind, der Rest besteht aus pflanzlichen Ersatzstoffen. Zwei Jahre haben sich die Behörden in Singapur mit dem alternativen Hühnchenfleisch beschäftigt, bevor sie eine offizielle Zulassung erteilten.

Mehrere Länder – Kanada, Australien, Israel und auch die Europäische Union – haben vor Jahren besondere gesetzliche Vorschriften für „neuartige Lebensmittel“ (Novel Food) eingeführt, unter die auch die neuen „tierfreien“ Fleischalternativen fallen. So dürfen in Europa solche Produkte nur dann auf den Markt, wenn die Hersteller deren Sicherheit und Verträglichkeit nach wissenschaftlichen Standards nachweisen können. Zudem dürfen die Verbraucher nicht getäuscht werden. Schon jetzt wird darum gestritten, ob Laborfleisch an der Ladentheke als „Fleisch“ deklariert werden darf. Dennoch: Erste Zellfleisch-Hersteller wollen noch in 2022 Zulassungsanträge einreichen.

Auch die zuständigen Behörden in den USA bereiten sich auf Zulassungsanträge für Zellkultur-Fleisch vor. Inzwischen sind Verfahren und Zuständigkeiten offiziell geregelt. „Die Daten, die wir vorlegen müssen, sind im Kern ähnlich wie bei anderen kultivierten oder fermentierten Lebensmitteln“, so ein Sprecher von Memphis Meat in Nature.

Es wird also noch eine Zeit dauern, bis Fleisch aus Zellkulturen tatsächlich auf die Teller kommt.

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