In-vitro-Fleisch (von lateinisch in vitro ‚im Glas‘), auch kultiviertes Fleisch, umgangssprachlich Laborfleisch, ist das Ergebnis von Gewebezüchtung mit dem Ziel, Fleisch zum menschlichen Verzehr im industriellen Maßstab synthetisch herzustellen.^[1]

Geschichte

Die Erzeugung von In-vitro-Fleisch basiert auf den Methoden der Zellkultur, insbesondere auf den Methoden der Gewebezüchtung wie die 3D-Zellkultur und das Tissue Engineering. Ab 1994 wurden in-vitro-Modelle im Rahmen einer Hygiene-Untersuchung zur Bestimmung der Keimzahl in Fleischproben eingesetzt.^[2] Diese Zellen wurden in Suspensionskultur gehalten. Ab 1997 wurden gemeinsame Kulturen von Muskel- und Fettzellen zur Untersuchung des Fettstoffwechsels verwendet.^[3] In Folge wurde die Zelldichte durch Wachstum auf der Oberfläche von Kollagen oder microcarrier beads (zu deutsch ‚Mikroträgerperlen‘) erhöht, die im Vergleich zu Zellkulturflaschen eine deutlich erhöhte Wachstumsfläche bieten.^[4] Darüber hinaus erhöht die Zirkulation des Kulturmediums in rotierenden Zellkulturflaschen (engl. roller bottles) die Versorgung der Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff. Durch die erhöhte Oberfläche des Trägermaterials kann eine Konfluenz der Zellen und die daraus folgende Zellkontakthemmung hinausgezögert werden, was sich in schnellerem Wachstum und höherer Ausbeute auswirkt. Zur Vermeidung von häufigen Biopsien werden als Ausgangsmaterial meistens pluripotente Stammzellen verwendet, aus denen primäre Zellen von Myozyten heranwachsen.^[5][6] Da die ursprünglichen Methoden zur Erzeugung von In-vitro-Fleisch auf Monolayer-Zellkulturen basierten, besaßen die Erzeugnisse noch keine dreidimensionale fleischartige Struktur. Daher wurden parallel zum Tissue Engineering Methoden entwickelt, um dem Wachstum von Organen in Zellkultur näher zu kommen.^[7][8][6]

Herstellung

Verwendet werden Myoblasten, ein Zelltyp, der einen Kompromiss aus Ausdifferenziertheit und Vermehrungsrate darstellt. Die Ausgangszellen können aus dem jeweiligen Tier schmerzfrei via Biopsie und ohne Tötung entnommen werden.^[9]

Die zu Grunde liegende Biotechnologie wird schon länger in der Medizin mit menschlichen Hautzellen verwendet, um Transplantate für Schwerbrandverletzte zu züchten. Bislang ist dies auf dünnlagige Hautschichten begrenzt. Die Membranen können übereinander gelegt werden und wenig strukturiertes Hackfleisch ersetzen, wie es in Hamburgern eingesetzt wird. Schwierigkeiten bereiten kompliziertere Strukturen wie Steak, da diese an einem dreidimensionalen Gerüst wachsen müssen und die Muskelzellen für vergleichbare Fleischkonsistenz mechanischer Bewegung ausgesetzt sein sollten.^[10]

Motivation

Von 1961 bis 2011 hat sich der Fleischverbrauch weltweit fast vervierfacht.^[11] Die Lobbyorganisation des Invitrofleisches The In Vitro Meat Consortium argumentiert ökologisch. Demnach wird sich vom Jahr 2000 bis 2050 die Fleischproduktion mehr als verdoppeln. Bereits jetzt werden 34 Millionen km² Landfläche (26 % der Landfläche der Erde) zur Viehhaltung und zum Futtermittelanbau verwendet. Die übrigen bewirtschaftbaren Landflächen von 28 Millionen km² bestehen zu 45 % aus Waldgebiet. 68 % der Emissionen von Ammoniak sind ein Abfallprodukt der Viehhaltung. Massentierhaltung und globaler Viehtransport und Transport von Tierprodukten haben zur Ausbreitung von Seuchen geführt, die auch für den Menschen gefährlich werden können. Des Weiteren gibt es Bedenken, ob Tierschutz und industrialisierte Produktion miteinander vereinbar sind. Ein Ersatz eines Großteils der industriellen Tierproduktion durch Biotechnologie könnte wieder eine extensive Viehwirtschaft im kleinen ökologischen Maßstab erlauben, die das Hochpreis-Segment bedient.^[12]

Züchtungen in sterilen Zellkulturen oder Bioreaktoren eignen sich besser zur industriellen Fertigung, da die Überwachung und Fernhaltung von Krankheitserregern und Giftstoffen einfacher ist. Zudem entfällt auch das aufwendige Entfernen von Innereien, Haaren und Knochen.^[1]

Des Weiteren wäre es, wie bei traditionell hergestelltem Fleisch auch, durch Gentechnologie möglich, durch verschiedene Modifikationen, den ernährungsphysiologischen Wert des Produkts zu erhöhen. Weitere Ziele sind eine Senkung der Abgasbelastung, da kein für den Treibhauseffekt relevantes Methan entsteht und keine Ausscheidungen, wie sie bei der Massentierhaltung in großen Mengen anfallen.^[10]

Die Energiebilanz von In-vitro-Fleisch ist gegenüber der Tierhaltung günstiger, gegenüber pflanzlicher Ernährung aber im Nachteil. Ferner ist der Einsatz von Hochtechnologie im Nahrungsmittelbereich sehr teuer. Mittelfristig angestrebt wird daher, durch Investition in die Forschung preislich mit in Europa und den USA – bislang – stark subventionierten Tierprodukten konkurrenzfähig zu werden.^[13]

Der erste In-vitro-Burger wurde von einem holländischen Forscherteam zur Verfügung gestellt und am 5. August 2013 bei einer Pressedemonstration in London zubereitet und getestet.^[14] Forscher rechnen damit, (Stand: 2015) in einem Zeitraum von fünf Jahren ein marktfähiges Produkt zu einem Preis von $90 pro Kilogramm anbieten zu können.^[15]

Literatur

• Datar I und Betty M: Possibilities for an in vitro meat production system. In: Innovative Food Science and Emerging Technologies. 11, 2010, S. 13–22. doi:10.1016/j.ifset.2009.10.007.
• M.L.P. Langelaan, KJM. Boonen, R.B. Polak, F.P.T. Baaijens, M.J. Post, D.W.J. van der Schaft: Meet the new meat: tissue engineered skeletal muscle. In: Trends Food Sci Technol. 21, Nr. 2, 2010, S. 59-66. doi:10.1016/j.tifs.2009.11.001.. In: Dissertation von K. J. M. Boonen (PDF; 3,2 MB). Technische Universität Eindhoven 2009. S. 9–20.

Weblinks

• Wissenschaftliche Arbeitsgemeinschaft zu In-vitro-Fleisch (englisch)
• Geo-Artikel zu In-vitro-Fleisch
• Schwedischer Forschungsrat: Scientists initiate action plan to advance cultured meat (Pressemitteilung bei idw)
• Chalmers Univ.: Background information, cultured meat. (Factsheet, PDF)
• NZZ: Mit Fleisch, aber ohne Tier (Bericht zur AAAS Jahreskonferenz 2012 in Vancouver mit Ankündigung des Laborhamburgers)