Бифштекс из лаборатории: ученые выращивают мясо в пробирке
Ученые из Университета ИТМО работают над созданием культивированного животного белка, или искусственного мяса. Они научились «выращивать» в биореакторах цепочки пептидов из аминокислот. Направление исследований выросло из работ по созданию искусственных органов, нужных для трансплантации. Налаживание производства искусственного мяса открывает широкие перспективы как для промышленности, так и для медицины будущего.
Население Земли стремительно увеличивается, и это грозит продовольственным кризисом, так как резервы биосистемы небезграничны. Уже сейчас рост стоимости животного белка, по оценкам экспертов, составляет в среднем 7–11% в год. Пока население «прокармливается» за счет неравномерного распределения пищевых ресурсов по странам, выведения более производительных пород животных и роста производства дешевого животного белка из мяса птицы. Однако потребление мяса в мире увеличивается. Если 30 лет назад в Китае съедали 4 кг мяса на человека в год, то сегодня каждый из 1,5 млрд жителей Поднебесной потребляет в среднем 55 кг мяса ежегодно.
Курицы на ферме в провинции Цзянсу, Китай
— Эта тенденция наблюдается по всем развивающимся странам и странам третьего мира, — сообщил «Известиям» профессор, руководитель направления «Технология продуктов питания животного происхождения» факультета пищевой биотехнологии и инженерии Университета ИТМО, одного из вузов — участников проекта 5–100 Александр Ишевский. — Учитывая аппетиты развивающихся государств и рост их населения, в ближайшие 15 лет данную цифру нужно будет увеличивать втрое. А ведь есть еще и население Индии, которое по численности практически достигло уровня КНР. При этом все хотят догнать по потреблению Америку — это 120 кг мяса на человека в год, или хотя бы Европу — это 73 кг в год.
Даже если делить мясо «по-братски», отмечает Александр Ишевский, ресурсов биосферы хватит только для производства 40 кг мяса на каждого из более 7 млрд жителей Земли. Однако к 2100 году, по прогнозам ООН, население планеты вырастет на 45% — до 11 млрд.
Мясо из лаборатории как ответ на глобальную проблему
Ученые стараются предотвратить продовольственный дефицит, разрабатывая биотехнологии промышленного производства искусственного мяса. Искусственным, или культивируемым, называют продукт, выращиваемый в виде клеток, который никогда не был частью животного. Его не следует путать с имитацией мяса — вегетарианским продуктом из растительного белка, соевого или пшеничного.
По словам Александра Ишевского, научное направление, занимающееся исследованием методов создания культивированного мяса, выросло из биотехнологии тканевого инжиниринга и развивается вместе с другим направлением данной области — выращиванием органов для трансплантации. Мясо — это мышцы животных. Технология производства искусственного мяса состоит из получения мышечных клеток животных и применения белка, который позволяет клеткам делиться, создавая большие куски плоти. Получение исходных клеток от животных требуется только один раз, в дальнейшем они уже не нужны — клетки «сами себя культивируют».
Достижением сегодняшнего дня для ученых ИТМО является подтверждение возможности построить из различных аминокислот цепочки пептидов. В дальнейшем в лаборатории исследования состава и свойств животного сырья Университета ИТМО будут пытаться получить большее количество животного белка.
От стволовых клеток к мышечной ткани
Существует два подхода к производству искусственного мяса: формирование совокупности несвязанных мышечных клеток и создание структурированных мышц. Второй подход гораздо сложнее первого, так как мышечные волокна представляют собой длинные клетки с несколькими ядрами, которые не размножаются сами по себе, а образуются при сливании клеток-предшественников. Клетки-предшественники могут быть эмбриональными стволовыми клетками или клетками-спутниками — специализированными стволовыми клетками в мышечных тканях.
— Теоретически всё просто: помещаем клетки-предшественники в биореактор и постоянно перемешиваем, — объясняет Александр Ишевский. — Но для роста реальных мышц клетки должны расти «по месту», что требует создания системы сродни кровоснабжению для доставки к растущим клеткам питательных веществ и кислорода, а также для удаления отходов. Кроме того, нужно одновременно выращивать другие типы клеток, являющихся химическими посыльными, для предоставления растущим мышцам сведений об их структуре. Наконец, мышечную ткань необходимо «упражнять», чтобы она правильно развивалась.
Профессор подчеркивает, что искусственное мясо не предполагает применения методов генной инженерии.
Мясо из пробирки на рынке
— До производства искусственного мяса в промышленных масштабах, однако, пока далеко, — отмечает директор НИИ биоинженерии Университета ИТМО Майя Успенская. — На данный момент исследователям удается экспериментально выращивать лишь малое количество мяса в пробирке. Широкомасштабное производство такого продукта потребует увеличения добавок искусственных гормонов в биологическую культуру. Кроме того, пока не существует технологий производства искусственного мяса без использования антибиотиков для предотвращения бактериальных инфекций.
По словам ученых, поскольку мясо из пробирки пока отсутствует на рынке, риски для здоровья еще не полностью исследованы. Сейчас этот вопрос — одно из главных направлений работы над культивированным мясом. Целью является производство более здорового мяса за счет снижения содержания жира и регулирования содержания питательных веществ.
Сотрудник департамента пищевых наук и технологий школы биомедицины ДВФУ Майя Разгонова сообщила «Известиям», что в случае если российские разработки в области создания искусственного мяса будут успешны, то это будет решением большой гуманитарной проблемы.
— Есть огромное количество вегетарианцев, которые не употребляют мясо по этическим соображениям — им жалко животных. Искусственное мясо позволит таким людям питаться полноценно, — отметила Майя Разгонова.
Руководитель исполнительного комитета Национальной мясной ассоциации России Сергей Юшин уверен, что в ближайшие 20 лет искусственное мясо не сможет составить конкуренции натуральному.
— Представляете, сколько нужно в это инвестировать? Зачем, когда есть пастбища и фермы, всё это отлажено и работает. Есть страны, например Южная Африка, которые никогда не смогут позволить себе все эти лаборатории, а крупный рогатый скот — смогут. Ну и главный вопрос в том, что это сильно ударит по сельскому населению. Если мясо будет выращиваться в пробирках, то пастбища опустеют, фермеры разорятся, тысячи людей потеряют работу. Это может привести даже к бунту, — отметил Сергей Юшин.
Цена вопроса
Культивированное мясо в настоящее время стоит очень дорого. Однако прослеживается тенденция к снижению цены. Так, в 2008 году кусок выращенной в пробирке говядины в 250 г оценивался примерно в $1 млн. Однако понятно, что цена будет снижаться, так как это вопрос совершенствования технологий и возможностей увеличения масштабов производства.
По подсчетам мясного консорциума Vitro, лабораторное мясо может стоить €3500 за тонну, что всё равно в два раза выше стоимости несубсидируемого европейского производства обычного куриного мяса. «Гамбургер без коровы», представленный в 2013 году, обошелся в £250 тыс., но в 2015 году руководитель этого проекта Марк Пост заявил, что в течение ближайших десяти лет станет возможным выпускать такое мясо по цене 80 австралийских долларов за килограмм.
