Миллениалы выбирают искусственное мясо

Искусственное мясо, также известное как культивированное – настоящее мясо (животных, рыб, ракообразных или мясные субпродукты), которое производится путем культивирования клеток. Этот метод производства устраняет необходимость выращивать и разводить животных для производства продуктов питания. Культивируемое мясо состоит из тех же типов клеток, организованных так же, как и ткани животных – и повторяет органолептические и питательные характеристики обычного мяса. 

 

Культивируемое мясо в мире

 

Отрасли выращивания мяса предшествовали десятилетия накопленных знаний в области клеточных культур, биологии стволовых клеток, инженерии тканей, ферментации, химической и биотехнологической инженерии. Пока наконец голландский ученый Марк Пост не представил первый бургер из культивированного мяса в прямом эфире в 2013 году. Два года спустя были основаны первые четыре компании по производству культивируемого мяса. С тех пор отрасль выросла до более чем 60 компаний на 6 континентах, в них вложены более 450 миллионов долларов инвестиций. Кроме того, созданы сотни других организаций – для создания и поддержки цепочки производства и разработки технологических решений. 

 

Сотни компаний и академических лабораторий по всему миру проводят исследования, чтобы создать новую парадигму производства товарных мясных продуктов в промышленных масштабах. 

 

 

Как производится культивированное мясо

 

Производственный процесс начинается с приобретения и хранения стволовых клеток животного. Затем эти клетки выращивают в биореакторах в условиях высокой плотности и больших объемах. Точно так же, как и внутри тела животного, клетки питаются в среде, состоящей из основных питательных веществ, таких как аминокислоты, глюкоза, витамины и неорганические соли, и дополнены белками и другими факторами роста и обогащенной кислородом. 

 

Изменения состава среды (и еще некоторых факторов) запускают дифференцировку клеток в скелетные мышцы, жир и соединительные ткани, из которых состоит мясо. Затем дифференцированные клетки собирают, подготавливают и упаковывают в конечные продукты. Этот процесс занимает от 2 до 8 недель, в зависимости от того, какой вид мяса выращивается.

 

Главные преимущества искусственного мяса

 

Эксперты прогнозируют, что в силу более эффективного производственного процесса отрасль культивируемого мяса будет иметь ряд преимуществ по сравнению с традиционным животноводством. Все оценки показывают, что при выращивании мяса будет использоваться значительно меньше площадей и воды, будет выделяться меньше парниковых газов, а также уменьшится загрязнение и эвтрофикация (органическое загрязнение водоемов), связанные с сельским хозяйством. Производство даст сокращение на 47-99% - в земельных ресурсах, на  72-99% - в пресной воде. Выброс парниковых газов сократится на 30-90%.

 

Коммерческое производство будет происходить полностью без антибиотиков и, приведет к снижению случаев заболеваний ЖКТ из-за отсутствия кишечных патогенов. Очень важно, что культивируемое мясо также внесет вклад в устранение проблемы устойчивости к антибиотикам – настоящему бичу современной медицины.

 

Прогнозируется, что в течение следующих нескольких десятилетий культивируемое мясо и другие альтернативные белки отнимут значительную долю рынка у индустрии традиционного мяса и морепродуктов, стоимость которой сегодня составляет 1,7 триллиона долларов. Этот сдвиг уменьшит связанную с сельским хозяйством выброс парниковых газов, вырубку лесов, утрату биоразнообразия, резистентность к антибиотикам и вспышки зоонозных заболеваний.  

 

А кроме того, культивируемое мясо дает такие преимущества:

 

• Не зависит от использования с/х ресурсов
• Не предполагает манипуляций с животными
• «Чистое» и «здоровое» мясо – полный контроль безопасности и управляемый результат
• Нет ограничений по видам мяса и их объемам

 

В последнее десятилетие отмечена четкая тенденция – поколение людей, рожденных после 90-х годов прошлого века, стараются найти альтернативу натуральному мясу или вовсе отказываются от него по этическим или экологическим соображениям.

 

 

Когда культивируемое мясо поступит на рынок?

 

Развитие отрасли сильно затормозила пандемия и последовавший за ней экономический кризис. По состоянию на середину 2020 года несколько ведущих компаний уже создали пилотные предприятия по производству первой волны коммерческих продуктов. Такого рода производство должно пройти длительную процедуру проверки контролирующими органами, в каждой стране она разная.

 

Так, сингапурское продовольственное агентство разрешило продажу первого в мире продукта из культивированного мяса для продажи уже в декабре 2020 года. Вскоре после этого в одном из ресторанов Сингапура состоялась первая коммерческая продажа одобренных кусочков культивированной курицы, произведенных калифорнийской компанией Eat Just.

 

Дальнейшее масштабирование производства потребует решения множества сложных задач. Это разработка надежных клеточных линий и сред для культивирования клеток, проектирование биопроцессов и многое другое. Решение этих проблем и продвижение индустрии потребует притока финансирования как из государственного, так и из частного секторов. Нужны новые образовательные курсы, исследовательские центры и учебные программы для ученых и специалистов отрасли.

 

 

Успех зависит от клеточных линий

 

Для выращивания мяса можно использовать множество различных типов клеток. Исходным сырьем для культивируемого мяса являются стволовые клетки, способные к самообновлению и дифференцировке. Стволовые клетки, используемые для производства культивируемого мяса, можно получить несколькими способами. 

 

Наиболее распространенным методом является взятие образца клеток у живого животного. Это можно сделать с помощью малоинвазивных методов. Таким путем можно получить различные типы стволовых клеток, такие как стволовые клетки скелетных мышц (т.е. миосателлитные клетки), адипогенные стволовые клетки или мезенхимальные стволовые клетки. Стволовые клетки также можно получить, взяв образец клеток определенных органов для создания других продуктов. Например, клетки молочных желез можно использовать для производства молока, а клетки печени — для фуа-гра. В некоторых случаях эти клетки можно получить путем биопсии недавно забитого животного, ткань которого все еще жизнеспособна, что может быть важно для соответствия религиозным законам (например, халяль и кашрут). Стволовые клетки также могут быть получены из эмбриона на ранней стадии. 

 

Некоторые клетки, такие как фибробласты или мононуклеарные клетки периферической крови, могут быть перепрограммированы в стволовые клетки. Их получают с помощью таких методов, как мазок со слизистой щеки или забор крови. Во всех случаях полученные клетки забирают у здоровых животных и составляют обширную документацию – она обеспечивает качество и прослеживаемость клеток.

 

Получение клеточных линий требует много ресурсов

 

В настоящее время большинство производителей культивируемого мяса работают с хорошо изученными клеточными линиями, которые обладают способностью непрерывно размножаться с течением времени. Некоторые производители могут выбирать первичные клетки, срок службы которых по определению ограничен. В настоящее время доступ к клеточным линиям видов, используемых для производства культивируемого мяса, является основным препятствием для новых исследований. 

 

Создание новых клеточных линий трудоемко: требуется 6-18 месяцев, чтобы получить и достаточно полно изучить одну линию. В медицинских исследованиях создание хранилищ клеточных линий обычно спонсируется государством, что подчеркивает их фундаментальную важность для продвижения исследований. Аналогичные проекты, поддерживаемые государством, необходимы и в области выращивания мяса.

 

 

Проблемы отрасли искусственного мяса

 

Как мы и сказали, существует множество типов клеток, которые можно использовать в качестве исходных материалов для производства культивируемого мяса. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, какие линии лучше всего подходят для крупномасштабного производства или создания конкретных типов продуктов. Характеристики клеток, такие как пригодность для выращивания в суспензии, время удвоения, скорость роста, метаболизм, способность к дифференцировке и стабильность генома, могут варьироваться в зависимости от типа клеток и видов. 

 

Эти характеристики должны быть оценены вместе с технико-экономическими моделями и соображениями проектирования биопроцессов – и в этом сложность. Виды клеток, используемые для производства культивируемого мяса (особенно рыбы и ракообразные), гораздо менее изучены, чем грызуны, которые традиционно были основой биомедицинской и биофармацевтической промышленности.

 

Использование клеточной инженерии может ускорить разработку клеточных линий, подходящих для выращивания мяса. Линии модифицированных клеток могут значительно повысить эффективность или производительность производственного процесса или даже повлиять на такие характеристики конечного продукта, как питательность.

 

Инженерия клеточных линий может быть в форме селекции или генной инженерии. Селекция – это серийный пересев клеточной линии в различных условиях. Этот процесс дает клеточную линию, адаптированную к новому набору условий или проявляющую новый признак. Генная инженерия – изменения путем удаления, перестройки или введения чужеродной ДНК. Большой процент потребителей не хочет есть ГМО-мясо. Поэтому многие компании, производящие культивируемое мясо, заявляют, что не планируют использовать генную инженерию. Но часть – подает заявки именно на ГМО-патенты

 

Взгляд в будущее

 

Эксперты ожидают, что в ближайшие годы исследователи получат легкий доступ к хорошо изученным клеточным линиям, которые размещены в хранилищах по всему миру. Ожидается широкое привлечение к разработке линий опытных биологов стволовых клеток, которые могут применить свои знания и инструменты в области выращивания мяса. Исследователи и компании должны быть мотивированы и заинтересованы в размещении клеточных линий в общедоступных репозиториях, чтобы снизить порог входа в отрасль. 

 

Чтобы помочь преодолеть проблемы в разработке клеточных линий, будут создаваться компании, специализирующиеся на разработке клеточных линий. Эти компании могут применять высокопроизводительные методы и технологии автоматизации для улучшения исследований и разработок клеточных линий и инженерных разработок. Эти усилия помогут создать более надежную исследовательскую экосистему, которая будет генерировать новые результаты, создавать новые инструменты, снижать затраты и ускорять темпы коммерциализации культивируемого мяса.

 

Милана Борисова