Auf dem Weg zum besseren Burger aus dem Labor

In den Petrischalen von ETH-Professor Ori Bar-Nur w?chst Rindfleisch. Davon gekostet hat der Regenerations- und Muskelbiologe noch nicht, denn das gez¨¹chtete Fleisch ist in der Schweiz noch nicht f¨¹r den menschlichen Verzehr freigegeben. Von Kollegen, die im Rahmen von bewilligten Degustationen im Labor erzeugtes Rindfleisch probiert haben, weiss er aber: Geschmack und Konsistenz sind ?hnlich dem echten Fleisch. Letztlich ist es auch Rindfleisch ¨C nur dass keine Kuh daf¨¹r geschlachtet werden muss.

Bar-Nur und sein Team produzieren das Fleisch in Zellkultur aus Rinderzellen. Sie nutzen daf¨¹r Vorl?uferzellen, die Muskelfasern bilden, sogenannte Myoblasten. Diese lassen sich aus einer Biopsie einer lebenden Kuh gewinnen. F¨¹r ihre Grundlagenforschung isolierten die Forschenden die Zellen jedoch aus gew?hnlichen Rindfleischst¨¹cken: Filet, Huft, B?ckchen und Lempen.

Beim Rindfleisch gar nicht so einfach

Wissenschaftler:innen konnten schon bisher aus Rinder-Myoblasten im Labor Muskelfasern z¨¹chten. Allerdings waren diese nach einer anderen Methode hergestellten Fasern in der Regel ziemlich d¨¹nn.

Den ETH-Forschenden ist es nun gelungen, aus Myoblasten ein dreidimensionales Muskelgewebe mit dicken Fasern zu erzeugen. Das Gewebe ist auch molekular und funktionell dem nat¨¹rlichen Rindermuskelgewebe sehr ?hnlich: Es sind darin dieselben Gene und Proteine aktiv wie in nat¨¹rlichem Rindermuskelgewebe und es zieht sich wie sein nat¨¹rliches Vorbild zusammen. In Muskelgewebe, das nach der bisherigen Methode hergestellt wurde, war das nicht der Fall. Unter anderem fehlten in deren Zellen ein Teil der Proteine, die in nat¨¹rlichem Muskelgewebe vorkommen.

Gez¨¹chtetes Pouletfleisch in Singapur erh?ltlich

Mit seiner Forschung bewegt sich Bar-Nur in einem zukunftstr?chtigen Feld ¨C in einem, das die Fleischproduktion revolutionieren will. Weltweit arbeiten Dutzende Start-ups mit Hochdruck daran, Fleisch im Labor marktf?hig zu machen. Sie gehen von einem Kundenbed¨¹rfnis nach einer Fleischproduktion ohne Stall, Tiertransport und Schlachthof aus. Ausserdem wird solches Fleisch mit einem geringeren Landverbrauch produziert werden k?nnen. M?glicherweise ist es auch klimafreundlicher, dar¨¹ber gehen die Ansichten allerdings auseinander.

In Singapur gibt es bereits Pouletfleisch zu kaufen, das im Labor aus H¨¹hnerzellen hergestellt wurde. Bei Rindfleisch aus dem Labor ist die Entwicklung noch nicht ganz so weit fortgeschritten. Die Entdeckung der ETH-Forschenden k?nnte sie nun beschleunigen.

Ein Cocktail aus drei Molek¨¹len

Um die dicken, funktionsf?higen Muskelfasern zu erzeugen, gaben die ETH-Forschenden dem Zellkulturmedium in der Petrischale einen Cocktail aus drei Molek¨¹len hinzu. Das Zellkulturmedium ist die Fl¨¹ssigkeit, in der Muskelfasern wachsen und die dazu alle n?tigen N?hrstoffe enth?lt. Die hinzugef¨¹gten Molek¨¹le spielen bei der Differenzierung von Zellen eine Rolle. Bar-Nur entwickelte den Cocktail vor sieben Jahren als Postdoc an der Harvard University.

Damals arbeitete er noch haupts?chlich mit M?usen. In seiner Grundlagenforschung ging es darum, Muskelzellen ausserhalb des K?rpers wachsen zu lassen f¨¹r die Therapie von Erbkrankheiten, bei denen Muskeln abgebaut werden. Auch jetzt an der ETH Z¨¹rich ist die Erforschung der Muskeldystrophie ein Schwerpunkt f¨¹r ihn. Zus?tzlich hat er entdeckt, dass sich sein Ansatz mit den drei Molek¨¹len eignet, um im Labor bessere Rindermuskelzellen herzustellen.

Am Schluss sauber und sicher

Die drei Molek¨¹le werden nur im Anfangsstadium der Muskelfaserbildung ben?tigt. Es ist m?glich und n?tig, diese Molek¨¹le im Verlauf des Herstellungsprozess wieder aus dem Zellkulturmedium zu entfernen. Wenn dereinst im Labor hergestelltes Rindfleisch in den Handel kommen soll, wird es diese Molek¨¹le nicht mehr enthalten.

Bis es so weit ist, braucht es noch Weiterentwicklungen, wie Christine Trautmann, Doktorandin in Bar-Nurs Gruppe und eine der beiden Hauptautor:innen der Studie, sagt: ?Das Zellkulturmedium muss weiter optimiert werden, damit es kosteng¨¹nstiger wird und sicherer f¨¹r den menschlichen Verzehr. Ausserdem m¨¹ssen wir erforschen, wie wir diese Muskelfasern in gr?sseren Mengen produzieren k?nnen.? Bis jetzt haben die Forschenden nur wenige Gramm des Fleisches hergestellt.

Diese neuartigen Lebensmittel m¨¹ssen noch ein l?ngeren und aufwendigen Zulassungsprozess durchlaufen, bevor sie in die L?den und auf unsere Teller kommen, wie Adhideb Ghosh erkl?rt. Er ist Wissenschaftler in Bar-Nurs Gruppe und einer der beiden Hauptautor:innen der Studie. Um diese Technologie weiterzuentwickeln und auf den Markt zu bringen, erw?gt Bar-Nur die Gr¨¹ndung eines Start-ups. Er m?chte damit beitragen, dass wir dereinst ethisch unbedenkliche Burger herstellen k?nnen, die erschwinglich und sicher sind.

Diese Forschung wurde finanziell unterst¨¹tzt durch das externe Seite Good Food Institute, das sich der Entwicklung von Fleischalternativen widmet, durch den externe Seite Verband Swiss Food Research und externe Seite Innosuisse.