27.09.2022 - National University of Singapore

Neuartige Technik zur Züchtung von Fleisch im Labor mit Hilfe eines Magnetfelds

Neue Methode ist grüner, sauberer, sicherer und kostengünstiger bei der Herstellung von Fleisch auf Zellbasis

Wissenschaftler der National University of Singapore (NUS) haben einen neuen Weg gefunden, Fleisch auf Zellbasis zu züchten, indem sie tierische Zellen mit einem Magneten zappen. Diese neue Technik vereinfacht den Produktionsprozess von zellbasiertem Fleisch, indem sie die Abhängigkeit von tierischen Produkten verringert, und sie ist außerdem umweltfreundlicher, sauberer, sicherer und kostengünstiger.

Fleisch aus Zellkulturen ist eine Alternative zur Tierhaltung und bietet Vorteile wie die Verringerung des CO2-Fußabdrucks und des Risikos der Übertragung von Krankheiten bei Tieren. Die derzeitige Methode zur Herstellung von kultiviertem Fleisch beinhaltet jedoch die Verwendung anderer tierischer Produkte, was den Zweck weitgehend zunichte macht, oder die Verwendung von Medikamenten zur Stimulierung des Fleischwachstums.

Um Fleisch auf Zellbasis zu züchten, werden tierische Zellen mit tierischem Serum gefüttert - in der Regel mit fötalem Rinderserum (FBS), einer Mischung, die aus dem Blut von Föten gewonnen wird, die trächtigen Kühen entnommen wurden, die in der Milch- oder Fleischindustrie geschlachtet werden -, damit sie wachsen und sich vermehren. Dies ist ein kritischer, aber grausamer und teurer Schritt im derzeitigen zellbasierten Fleischproduktionsprozess. Ironischerweise stammen viele dieser Moleküle aus den Muskeln des geschlachteten Tieres, aber die Wissenschaftler wussten nicht, wie sie ihre Freisetzung in Bioreaktoren im Produktionsmaßstab stimulieren können. Andere Methoden zur Förderung des Zellwachstums sind der Einsatz von Medikamenten oder die Gentechnik.

Der komplexe Produktionsprozess für zellbasiertes Fleisch erhöht die Kosten, begrenzt den Produktionsumfang und untergräbt die kommerzielle Rentabilität von zellbasiertem Fleisch.

Um dieses Problem zu lösen, hat ein multidisziplinäres Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Alfredo Franco-Obregón vom NUS Institute for Health Innovation & Technology und der NUS Yong Loo Lin School of Medicine eine unkonventionelle Methode entwickelt, bei der magnetische Impulse das Wachstum von zellbasiertem Fleisch stimulieren.

Züchten von Fleisch auf Zellbasis mit Hilfe eines Magneten

Bei der NUS-Technik wird ein fein abgestimmtes gepulstes Magnetfeld verwendet, das von dem Team entwickelt wurde, um myogene Stammzellen zu züchten, die in Skelettmuskel- und Knochenmarkgewebe vorkommen.

Assoc. Prof. Franco-Obregón erklärte: "Als Reaktion auf eine kurze 10-minütige Exposition gegenüber den Magnetfeldern setzen die Zellen eine Vielzahl von Molekülen frei, die regenerative, metabolische, entzündungshemmende und immunitätssteigernde Eigenschaften haben. Diese Substanzen sind Teil des so genannten Muskelsekretoms" (für sekretierte Faktoren) und sind für das Wachstum, das Überleben und die Entwicklung von Zellen zu Gewebe notwendig. Wir sind sehr gespannt auf die Möglichkeit, dass die magnetisch stimulierte Freisetzung von Sekretomen eines Tages den Bedarf an FBS bei der Produktion von kultiviertem Fleisch ersetzen könnte."

Er fügte hinzu: "Die wachstumsfördernden Sekretome können im Labor sicher, bequem und kostengünstig geerntet werden. Auf diese Weise werden die myogenen Stammzellen als nachhaltiger und grüner Bioreaktor fungieren, um die nährstoffreichen Sekretome für den Anbau von zellbasiertem Fleisch in großem Maßstab für den Verzehr zu produzieren. Der Muskel weiß, wie er das produziert, was er zum Wachsen und Entwickeln braucht - er braucht nur ein wenig Unterstützung, wenn er sich außerhalb seines Besitzers befindet. Genau das können unsere Magnetfelder leisten".

Anwendungen in der regenerativen Medizin

Die gewonnenen Sekretome können auch für die regenerative Medizin verwendet werden. Das NUS-Team setzte die sekretierten Proteine zur Behandlung kranker Zellen ein und stellte fest, dass sie dazu beitragen, die Genesung und das Wachstum der kranken Zellen zu beschleunigen. Daher kann diese Methode möglicherweise dazu beitragen, verletzte Zellen zu heilen und die Genesung eines Patienten zu beschleunigen.

Das Forscherteam veröffentlichte seine Ergebnisse in der Augustausgabe 2022 der Fachzeitschrift Biomaterials. Für diese neuartige Technologie wurde auch ein Patent angemeldet, und das NUS-Team führt derzeit aktive Gespräche mit potenziellen Industriepartnern, um die Technologie zu vermarkten.

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