Мясо из пробирки
Текст: Татьяна Петухова | 2018-10-30 | Фото: | 10216
Над проблемой того, как прокормить непрерывно растущее население Земли, учёные бьются достаточно давно. Одним из вариантов её решения является культивирование мяса – то есть его производство не путём всем привычного животноводства, а путем выращивания в лабораторных биореакторах. О возможностях и перспективах такого подхода мы пообщались с профессором сосудистой физиологии Маастрихтского университета Марком Постом – разработчиком технологии культивирования мяса из стволовых клеток животных.

– Марк, сама по себе идея выращивать мясо в лабораторных условиях вполне понятна и, безусловно, крайне интересна с научной точки зрения. Но какие она имеет перспективы с точки зрения практического применения? Готово ли человечество уже сегодня внедрять такие идеи, либо же это вопрос достаточно отдалённого будущего? Как вы считаете?

В современной мясной промышленности существует много серьёзных проблем, и вскоре мы столкнёмся ещё с несколькими. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, спрос на мясо в ближайшие 40 лет возрастёт более чем на две трети. Это связано не только с ростом численности населения Земли – сейчас нас 7 млрд, а к 2050 году будет все 9 – но также и с ростом ВВП развивающихся стран (Индия, Китай, Бразилия, страны Африки) и увеличением в этих странах численности среднего класса. Поэтому, учитывая тот факт, что уже сегодня скотоводство использует 70% всех земель в мире, пригодных для сельского хозяйства, становится достаточно очевидно, что места для животноводства на Земле скоро будет просто недостаточно. Кроме того, животноводство как способ производства мяса очень неэффективно. Представьте себе гамбургер, в который входит четверть фунта говядины (немногим более 100 грамм). Если хорошенько подсчитать, то окажется, что на производство этого количества мяса требуется около 50 галлонов чистой воды (227,3 литра), 7 фунтов зерна (3,17 кг), 70 квадратных футов земли (6,5 квадратных метров) и 1000 британских единиц энергии (293 Вт). Это огромное количество ресурсов.

Но производство достаточного количества продовольствия хоть и серьёзная, но отнюдь не единственная проблема. Известно, что все жвачные животные выделяют в атмосферу огромное количество метана и углекислого газа. Причем метан выделяется животными не столько в виде кишечных газов, как многие ошибочно думают, сколько в виде отрыжки. Это вредоносный газ, вызывающий парниковый эффект. В этом качестве метан действует в 20 раз «мощнее», чем углекислый газ, а ведь поголовье скота отвечает за 40% всех выбросов метана. В целом животноводство для производства мяса ответственно за 18% всех выбросов парниковых газов – а это больше, чем выбросы всего мирового транспорта. Поэтому вегетарианец на джипе – это куда лучше для окружающей среды, чем мясоед на велосипеде.

И третья, не менее значимая проблема – это защита животных. Все знают об этой проблеме, хотя и предпочитают не говорить и даже не думать о ней.

Все эти серьёзные проблемы толкают нас на поиск альтернативных способов производства мяса. Конечно, мы все можем стать вегетарианцами, ведь человек вполне может обойтись без животного белка. Таковых, кстати, можно насчитать уже порядка 2 млрд человек, хотя большая часть из них не ест мясо вовсе не по своей воле. Однако в пользу мяса есть один веский довод – мы очень его любим. Я тоже ем мясо, и в моих собственных интересах создать качественный продукт, который ничем не будет отличаться от настоящего.

В 1932 году Уинстон Черчилль в своей книге «Размышления и приключения» задался вопросом: «А зачем мы растим целого цыплёнка, если мы едим только грудку и крылышки?» Но что он мог знать о биологии, будучи государственным деятелем? Зато его друг-физиолог Алексис Каррель, обладатель Нобелевской премии, как раз в это время впервые в истории науки добился поддержания жизни в органах отдельно от тела. Он не мог создавать органы, но он научился сохранять их живыми вне тела. С этого времени в умах учёных и зародилась идея искусственного выращивания органов. Во времена Черчилля и Карреля это было невозможно, но сегодня, благодаря развитию медицины, у нас есть технология использования стволовых клеток, есть технология культивирования тканей, и задача становится разрешимой.

© AnnieSpratt / pixabay

© markusspiske / pixabay

– По мере возможности люди в большинстве своём стараются употреблять в пищу естественные продукты и достаточно отрицательно относятся к заменителям. То мясо, которое научились культивировать вы, является по сути искусственным или же оно такое же натуральное, как и обычное мясо?

Если мы возьмём у коровы небольшой кусочек мышечной ткани через биопсию и посмотрим на него под микроскопом, то увидим мышечные волокна и некоторое количество жировых клеток, которые важны в формировании вкуса мяса. Если вы посмотрите на образец ткани при ещё большем приближении, вы увидите, что скелетные мышцы состоят из мышечных клеток и ещё более мелких стволовых клеточек. Мышечные стволовые клетки, как и все стволовые клетки, обладают способностью воспроизводить мышечную ткань путём клеточного деления. В основном они дремлют, но начинают восстанавливать мышцу, если та вдруг оказывается повреждена. Эти клетки как резервные игроки, которые сидят в запасе и ждут, когда команде потребуются новые силы. Как и все стволовые клетки, они могут воспроизводиться в огромных количествах: теоретически имея всего одну стволовую клетку, можно культивировать 10 000 кг мяса. Но при этом мышечные стволовые клетки могут ещё и объединяться. Дело в том, что мышечное волокно – это единая структура со множеством клеточных ядер. Объединение клеток происходит практически само по себе, и всё, что от нас требуется, – это лишить их питания. Тогда клетки перестают размножаться и начинают объединяться в волокна. Причём они могут делать это не только внутри тела, но также и за его пределами.

Итак, что же делаем мы? Мы берём мышечные стволовые клетки коровы через небольшую биопсию, помещаем их в чашку Петри и предоставляем им возможность к чему-то в ней прикрепляться – даём им «точки прикрепления», за которые они начинают цепляться. Для этого мы используем самую обычную липучку из супермаркета. Клетки буквально одержимы желанием «упражняться», нам не надо заставлять их это делать, они сами цепляются за эти «точки прикрепления», начинают создавать напряжение и формируют небольшие мышечные волокна. Из 20 тысяч таких волокон (в сумме это примерно 60 миллиардов клеток) можно собрать одну котлетку для гамбургера. И если вы посмотрите на эти клетки под микроскопом, то отличить их от настоящих у вас не получится. Естественно, при этом мы должны кормить клетки: снабжать их сахарами и аминокислотами, витаминами, минералами, жирами. С помощью питания мы можем вносить изменения в биохимию клеток, чтобы заставить их вырабатывать больше полиненасыщенных жирных кислот и тем самым повысить питательную ценность мяса. Мы знаем, что клетки на это способны, потому что в мясе животных, выращенных на пастбище, содержание таких кислот выше, чем у животных, которые не покидают стойла. Возможности биохимической регуляции легко использовать в лаборатории, потому что там мы можем строго контролировать правильное получение клетками белков и аминокислот.


© Mosa Meat 

Стволовые клетки мышечной ткани на стадии пролиферации – разрастания ткани путём размножения клеток делением. Если посмотреть на этот же образец через два дня, то он будет полностью покрыт клетками.

– Какие сложности вам пришлось преодолевать, чтобы мясо, выращенное в пробирке, было максимально похожим на настоящее?

Когда мы в 2013 году презентовали наш первый гамбургер, приготовленный из культивированного мяса, то вместе с ним сделали и самый обычный гамбургер из говядины. Большинство людей, которых мы попросили угадать, какой из этих гамбургеров настоящий, затруднились с ответом, потому что они действительно были очень похожи. Но тогда мы немного схитрили, поскольку выращенное нами мясо имело волокна не красного, а жёлтого цвета, и для достижения правдоподобности нам пришлось подкрасить наш гамбургер кармином и шафраном. Дело в том, что красный цвет мясу придаёт белок миоглобин, содержащийся в мышечной мускулатуре: он становится красным в присутствии кислорода и синим – в его отсутствии. Когда мы культивировали наши первые клетки, то они подвергались воздействию обычного воздуха, которым мы дышим. Содержание кислорода было избыточным для выращивания клеток, и они становились жёлтыми. Позднее мы разработали метод, который ограничивает снабжение клеток кислородом, и поэтому позволяет нам стимулировать выработку миоглобина и придавать волокнам розовый цвет.

Также в нашей «пилотной модели» гамбургера не было жировой ткани, поэтому на вкус он был немного пресноват. Но сейчас мы выращиваем из стволовых клеток также и жировую ткань, благодаря чему вкус мяса становится очень сочным. Но и на этом мы не останавливаемся. И если начинали мы с выращивания маленьких мышечных волокон, которые хороши для продуктов из рубленого мяса типа гамбургеров (кстати говоря, такие продукты составляют 50% всего потребления мяса), то сейчас работаем над созданием настоящего стейка. Наша цель – производить настоящее мясо, а не какой-то его заменитель. Заменителей на основе растительного белка у нас и так предостаточно. Мы стремимся к абсолютному сходству: и во вкусе мяса, и в текстуре, и в цвете.

– Сколько времени требуется для выращивания мяса вашим методом?

Для выращивания из одной стволовой клетки такого количества мяса, которого бы хватило для приготовления 1 гамбургера, требуется 90 дней – 3 месяца. Но это экспоненциальный процесс, и поскольку каждое удвоение клеток занимает приблизительно 1 день, то для выращивания двух гамбургеров потребуется 91 день, четырёх – 92 дня, восьми – 93 дня. И так далее. Другими словами, количество мяса, которое мы культивируем, удваивается каждый день.

© Mosa Meat

– По вашим оценкам, как скоро искусственное мясо станет доступно широким массам?

Стоимость первого гамбургера с выращенным нами мясом составляла 325 000 долларов. Чтобы культивированное мясо стало товаром с конкурентоспособной обычному мясу ценой, требуется масштабирование, и этот процесс займёт достаточно много времени. После масштабирования производства цена такого гамбургера будет составлять около 10 евро. Но если при этом мы улучшим и саму технологию, то цена в конечном итоге снизится до стоимости обычного гамбургера или даже ещё больше.

То есть сейчас нам необходимо организовать производство эффективным способом, более эффективным, чем производство говядины традиционным способом, а также экологически безопасным. Пока что выращивание стволовых клеток – процесс трудоемкий и не очень экологичный, так как требует использования большого количества пластика. Поэтому, думая о промышленных масштабах, мы видим возможность производства мяса в биореакторах – чанах объёмом 25 тысяч литров, которые представляют собой бродильные аппараты, а сами клетки хорошо бы помещать на микроносители, которые можно использовать повторно. К слову, одного такого реактора вполне достаточно, чтобы прокормить 40 тысяч человек в год.

Если воспроизводство клеток будет поставлено на коммерческий поток, то вторая большая задача заключается в том, чтобы научиться культивировать клетки без использования сыворотки. Сыворотка – это кровь без клеток, которая тоже берётся у коров. Мы проводили эксперименты, выращивая клетки без сыворотки, и нашли определённые условия, при которых клетки растут хорошо, но над эффективностью метода ещё нужно работать. Кроме того, при масштабировании проекта в качестве источника аминокислот и сахаров мы планируем использовать фотосинтезирующие водоросли и цианобактерии. Стволовые клетки не очень привередливы и будут «есть» то, что им дают.

© Mosa Meat

– Как думаете, многие ли люди будут готовы есть такое мясо, зная, что оно выращено не на ферме, а в биореакторе?

Мясо, которое делают в лаборатории, может казаться противоестественным, отвратительным и так далее. Если вы сейчас выйдете на улицу и зададите этот вопрос случайным прохожим, то они скажут: «Вы что, с ума сошли? Ни за что!» Но вы можете перефразировать вопрос так: «Представьте, что через 20 лет вы придёте в супермаркет, и увидите два продукта, два разных типа мяса. Один продукт создан в лаборатории и это диетическое мясо, которое стоит столько же, сколько и обычное, оно такое же на вкус, такого же цвета и такое же по текстуре. Рядом лежит обычное мясо, но к его цене вам нужно доплатить сбор на экологию, и в итоге оно получается в несколько раз дороже, потому что теперь стало редкостью, и на нём к тому же маленькими буковками написано, что при его производстве страдали животные. Что вы выберете?» И ответ на этот вопрос будет уже не таким однозначным, как ранее.

Вообще, это, конечно, важная часть требования к нашему продукту – чтобы потребители во всём мире приняли его. Боязнь чего-то неизвестного всегда присутствует у людей. Но здесь есть вот какой интересный момент. Я приведу пример. Сегодня многие очень любят есть хот-доги, покупают их на улицах, несмотря на то, что понятия не имеют, как они производятся. Но это дёшево, и это вкусно. Здесь всё дело в том, что вы видите огромное количество людей, которые едят эти хот-доги и ничего страшного с ними не случается, и поэтому вы тоже их едите. Так что принятие людьми любого продукта, производимого новым революционным способом, просто требует времени.

Ещё один момент, который также играет свою роль – это недостаток контроля потребителя над производством. Но в данном случае технология достаточно простая. Думаю, что в будущем при желании каждый сможет выращивать мясо прямо у себя на кухне, если у него будет нужное оборудование – своеобразный инкубатор размером с микроволновку. Никаких сложностей этот процесс не составит, поскольку у стволовых клеток оказалось ещё одно замечательное свойство – они легко выживают при высушивании методом сублимации. Поэтому когда-нибудь через интернет вы сможете заказать себе маленькие пакетики со стволовыми клетками тунца, коровы, свиньи, тигра или какого-нибудь любого другого животного и собственноручно вырастить из них кусок мяса. Правда, вам нужно будет решить заранее, за 3 месяца вперед, что вы захотите съесть, потому что процесс выращивания займёт у вас определённое время. Но это уже мелочи.


© Mosa Meat

На лондонской пресс-конференции в 2013 году был представлен первый гамбургер из мяса, выращенного в лаборатории Марка Поста. Мясо было приготовлено и попробовано на вкус.

– По вашему мнению, ваш проект как-то изменит отношение человека к мясу?

Еда всегда тесно связана с культурой и человеческими эмоциями. Когда мы едим мясо, то всегда есть такой аспект как вкус и питательная ценность мяса, но также подспудно присутствует и аспект доминирования над другим видом – тот охотничий инстинкт, который на протяжении веков был и остаётся в человеке. И, конечно, в этом плане производство мяса совсем не ассоциируется с лабораторией и учёными. Когда начнётся масштабное производство мяса в лаборатории, концепция того, чем является для нас мясо, неизбежно поменяется – мясо больше не будет продуктом, который мы убили или закололи на охоте.

Другой важный нюанс заключается в том, что производство лабораторного мяса может создать широкий простор для творчества. Станет возможным создание мяса различных форм, цветов, что сделает его более привлекательным для детей. Кроме того, можно будет менять состав мышечных клеток, делать жирные кислоты более насыщенными омега элементами, полезными для человека, то есть делать более здоровый продукт, и тогда, возможно, ваш лечащий врач будет прописывать вам два визита в «Макдоналдс» в неделю.  

© Mosa Meat

– Для масштабирования технологии до промышленных масштабов необходимы серьёзные инвестиции. Насколько сложно получить финансирование под такой, по сути, революционный проект?

Государственное финансирование получить довольно сложно. Но частные инвесторы очень заинтересованы в этом направлении. Поэтому нам не нужно выходить на улицу и просить финансирование – нам они предлагают его сами. Инвесторам понятно, что это будет огромный рынок, и если он преуспеет, то преимущества очевидны для большинства людей. Причём многие организации, которые в нас инвестируют, также финансируют и другие компании, занимающиеся разработками в этой области, такие как Memphis Meats и SuperMeat. С их точки зрения, нет смысла просто позволить компаниям конкурировать друг с другом, нужно позволить им обмениваться информацией. Тогда развитие в целом будет идти быстрее.

– И в заключение: какие задачи вы ставите перед собой на ближайшее время?

Как я уже сказал, в настоящее время мы работаем над созданием стейка – гораздо более сложной структуры, чем мясо для гамбургера. Сложность заключается в том, что чем толще ткань, тем больше клетки внутри неё страдают от нехватки кислорода и питательных веществ, и поэтому могут погибнуть. У человека, как и у других млекопитающих, в теле есть кровеносные сосуды, по которым кислород и питательные вещества доставляются к органам и тканям тела. В тканях, которые мы выращиваем, нет крови, но тем не менее, мы нуждаемся в некой системе каналов и перфузии, по которым питательные вещества и кислород могли бы поступать во все уголки нашей ткани. Это очень серьёзный научный вызов, но я не вижу препятствий в его реализации.


Подписаться на новыe материалы можно здесь:  Фейсбук   ВКонтакте


закрыть

Подписывайтесь на нас в Facebook и Вконтакте