Mięso komórkowe to relatywnie nowe zagadnienie, a na chwilę obecną jest jedną z najprężniej rozwijaną technologią. Obok roślinnych zamienników mięsa i precyzyjnej fermentacji, uważa się ją za obiecującą drogę rozwoju w produkcji żywności, która pozwoliłaby w pełni korzystać z odżywczych i smakowych wartości mięsa, a jednocześnie ograniczyć eksploatację zwierząt i w sposób zasadniczy zmniejszyć presję na przyrodę i ekosystemy związane z produkcją mięsa i żywności w ogóle. O metodzie tej ze Stanisławem Łoboziakiem rozmawia Bogna Borowiec.
Bogna Borowiec: Zacznę od razu pytania dotyczącego składu mediów hodowlanych do produkcji mięsa komórkowego. Dotychczas uznawane one były za jedną z barier technologicznych do wytwarzania mięsa w ten sposób na dużą skalę. Jak to wygląda obecnie?
Stanisław Łoboziak: Surowica zwierzęca oczywiście była kiedyś wykorzystywana i wciąż jest czasami wykorzystywana w hodowlach komórkowych, jednakże nastąpił duży przełom, ponieważ do mięsa hodowanego komórkowo nie wykorzystuje się surowic, ani żadnych elementów pochodzących z produkcji zwierzęcej, ponieważ ta technologia nie miałaby wtedy sensu. Istnieje wiele mediów hodowlanych, które z powodzeniem zastępują surowicę odzwierzęcą. Istnieją wszelkiego rodzaju suplementy, które możemy dodawać do medium hodowlanego, i dzięki którym komórki bez przeszkód mogą się namnażać i rosnąć w bioreaktorach.
BB: Są to suplementy syntetyczne, które są pochodzenia nieodzwierzęcego?
SŁ: Tak, ponieważ gdy weźmiemy pod uwagę skład takich mediów hodowlanych, to są to różnego rodzaju sole mineralne, które zapewniają nam odpowiednie środowisko — przypomina to trochę roztwór soli fizjologicznej, jednak jest tam znacznie więcej soli. Dodatkowo znajdują się tam mikro- i makroelementy, czyli takie składniki które są wykorzystywane przez komórki w swoim funkcjonowaniu i do tego by enzymy mogły działać i żeby cała ta maszyneria komórkowa mogła funkcjonować. Kolejnym elementem są witaminy, które również dodaje się do takich mediów. Bardzo ważną rzeczą są aminokwasy, ponieważ wiemy, że istnieją aminokwasy, których komórki nie są w stanie zsyntetyzować – to tak zwane aminokwasy ograniczające wzrost komórek – je także należy dodawać do medium hodowlanego. Dodatkowo można dodawać różne białka promujące wzrost komórek, czyli czynniki wzrostu, hormony i tym podobne substancje.
BB: Czyli każda hodowla komórkowa, w zależności jakie mięso będziemy chcieli wyprodukować, będzie musiała mieć zindywidualizowany skład takiego medium? Czy można to jakoś zoptymalizować, jak się to robi?
SŁ: Są media, które są wykorzystywane do hodowli różnych typów komórek i są one na przykład dedykowane do konkretnego ich typu, ale jeżeli na przykład wyprowadza się w laboratorium swoją własną linię komórkową to pod nią projektuje się medium o specjalnym składzie.
Dodam jeszcze, że jeśli chodzi o surowicę odzwierzęcą, to przełom nastąpił w momencie, kiedy komórki stały się powszechnym środkiem do produkcji leków. Okazuje się, że mamy ograniczone zasoby surowicy zwierzęcej, więc firmy pracujące na komórkach zaczęły poszukiwać zamienników i te właśnie zamienniki zostały z powodzeniem opracowane. Odeszło się tak naprawdę od surowicy zwierzęcej również z tego względu, że jej skład jest trudny do kontrolowania. W zależności od tego z jakiego stada pozyskujemy tę surowicę i w jakich warunkach hodowane są krowy, to, skład tej surowicy może być zróżnicowany, a najlepiej stosować medium, które jest tak zwanym chemicznie zdefiniowanym medium, czyli gdy dokładnie wiemy, co się w tym medium znajduje.
BB: Czyli cały ten proces możemy kontrolować…
SŁ: Tak, kontrola procesu jest dużo łatwiejsza i dużo łatwiejsze jest też sterowanie tym procesem i dowiadywanie się co i kiedy dzieje się z tymi komórkami.
BB: Przejdźmy do samego procesu, ile trwa proces wytwarzania mięsa komórkowego?
SŁ: Szacunki wskazują na to,, że taki kilogram – na przykład wołowiny – rośnie około sześciu miesięcy, a jeżeli wykorzystujemy technologię mięsa hodowanego komórkowego to przy obecnych standardach jest to o połowę krócej, czyli trwa to trzy miesiące. Przy czym, należy zauważyć, że można wyprodukować z takiego mięsa hodowanego komórkowo znacznie, znacznie więcej, ponieważ cały proces odbywa się w bioreaktorach, czyli dużych zbiornikach, w których kontrolujemy temperaturę, stężenie tlenu, stężenie dwutlenku węgla, no i kontrolujemy też ilość komórek, którą tam dodajemy i jak te komórki rosną i właśnie w tym momencie możemy znacznie przyspieszyć ten proces i zależy to tylko od skali produkcji. Więc jeżeli powiększymy fabrykę dwukrotnie to teoretycznie możemy to wyprodukować w półtora miesiąca.
BB: Rozumiem, skalowalność jest bardzo ważnym elementem, który trzeba szczególnie dopracować, natomiast już sam proces laboratoryjny wytwarzania mięsa komórkowego wymaga różnego typu zapotrzebowania na energię, czy wodę. Jak to wygląda w chwili obecnej, czy taka produkcja mięsa komórkowego potencjalnie może zużywać więcej energii, niż klasyczne metody hodowli zwierząt, w przełożeniu na jeden kilogram?
SŁ: Jeśli weźmiemy za przykład niektóre typy komórek to są one w stanie wyprodukować od 3 do 10 gram białka z jednego litra medium hodowlanego i wyobraźmy sobie, że to jest jeden litr wody, to tak naprawdę przy klasycznym sposobie hodowli mięsa, czyli produkcji jednego kilograma mięsa hodowanego tradycyjnie, nigdy nie zużyjemy jednego litra wody. Szacuje się, że tak naprawdę w całym procesie produkcyjnym będziemy zużywać od 50 do 70% mniej wody. Ma to sens, ponieważ nie zużywamy wtedy wody do produkcji pasz dla zwierząt. później na przykład jeżeli bierzemy pod uwagę ubojnie i zakłady przetwarzające żywności to również zużywa się bardzo duże ilości wody. Również samo pojenie zwierząt pochłania dużą ilość wody, więc hodowanie komórek jest znacznie bardziej opłacalne pod tym względem. Ja bym powiedział, że też sama technologia budowy bioreaktorów i fabryk, wszystkie te technologie dążą do tego by redukować ślad wodny.
BB: Wracając do mediów komórkowych, wspomniałeś, że do medium dodawane są różnego typu substancje, typu hormony, czy białka, a co jest produktem ubocznym całego procesu hodowli komórkowej?
SŁ: Jeśli mówimy o skali przemysłowej, to wiemy, że jeżeli komórki rosną to zużywają składniki z tego medium hodowlanego, więc ono samo staje się produktem ubocznym, ale należy pamiętać, że medium może być ponownie suplementowane, więc jeśli na przykład zmierzymy ile danego aminokwasu zużyły te komórki, albo które składniki mineralne, to możemy to medium recyrkulować i suplementować ponownie tymi składnikami i wracać powtórnie do obiegu. Jednakże możliwości te są wciąż w trakcie badań i standaryzacji. Poza tym takie pozostałości po medium mogą być wykorzystywane do hodowli jakichś bakterii, które będą produkowały jakieś składniki tych mediów – i mają one mniejsze wymaganiach pokarmowe, więc dążymy do tego, żeby była to gospodarka w obiegu zamkniętym polegająca na wykorzystywaniu wszystkich zasobów tego medium w stu procentach.
BB: Proces hodowli komórkowej w warunkach laboratoryjnych często wymaga dodatku antybiotyków w celu uniknięcia jakichkolwiek kontaminacji, bądź zakażeń. Czy do waszych hodowli dodajecie antybiotyki i co się z tymi antybiotykami potem dzieje?
SŁ:, Jeżeli mówimy o antybiotykach, to obecnie najwięcej antybiotyków zużywa produkcja tradycyjnego mięsa, ponieważ 80% światowej produkcji antybiotyków którą mamy na świecie, nie jest przeznaczona dla ludności, tylko dla zwierząt, które żyją w tak dużym zagęszczeniu, że konieczne jest podawanie im antybiotyków, żeby choroby bakteryjne nie przenosiły się pomiędzy tymi zwierzętami. Stanowi to gigantyczny problem.
Jeśli chodzi o hodowlę mięsa metodą komórkową, to w tym momencie w samym procesie, kiedy dodajemy komórki do bioreaktorów, nie używamy antybiotyków. Obecnie w laboratorium jeżeli hodujemy komórki to prowadzimy tę hodowlę bez antybiotyków. Wymaga to oczywiście przestrzegania odpowiednich procedur, zaplecza laboratoryjnego, wymaga to również kontroli jakości, ale też zabezpieczenia samych pomieszczeń produkcyjnych. Nawet światowe wytyczne dotyczące hodowli komórkowych, mówią aby nie prowadzić hodowli komórkowych z antybiotykami, z tego względu że zmienia to profil ekspresji niektórych białek w komórkach i może zaburzać badania. Ale wiemy jak wyglądają laboratoria na niektórych uczelniach, prowadząc zajęcia, na przykład ze studentami badacze prowadzący hodowle komórkowe często ułatwiają sobie pracę i na przykład w początkowych fazach hodowli dodają antybiotyków, pomimo że rekomendacje mówią, że wcale nie jest to konieczne. Oczywiście zajmuje to trochę więcej czasu, ponieważ trzeba odpowiednio wysterylizować sprzęt, zdekontaminować pomieszczenia i zachowywać taką sterylność i czystość w całym procesie, ale to naprawdę jest do zrobienia i nie stanowi problemu.
BB: Myślisz, że też na większą skalę? Bo mówimy tutaj o badaniach pilotażowych w skali laboratoryjnej, a co w przypadku gdy będziemy chcieli wyskalować ten proces na skalę globalną, by móc wyżywić znaczną część kraju za pomocą tej technologii?
SŁ: To wydaje się być jeszcze prostsze. Jeżeli weźmiemy technologie, które już są wykorzystywane, to jeżeli to jest w fabrykach, gdzie mamy bioreaktory stalowe, to tam do dekontaminacji używa się gorącej pary. Bardzo ważna jest walidacja całego tego procesu – po dekontaminacji, pobiera się próbki z różnych części całej instalacji, po to żeby sprawdzić czy nie ma tam przypadkiem jakichś mikroorganizmów, które mogłyby zakłócić cały proces, no i jeżeli są, to cały ten proces musi być powtórzony. Sam inokulat komórek, który jest dodawany do bioreaktorów, tak naprawdę jest sterylny, czyli nie ma tam żadnych mikroorganizmów, bo one niszczą całą tę hodowlę. Jest to trudne, ale osiągalne.
Jest jeszcze technologia tzw. bioreaktorów single use – są to takie bioreaktory, w których przychodzi już sterylne medium i tak naprawdę wszystko zależy od nas – abyśmy podali czysty inokulat komórek i wtedy ten proces również zachodzi bez problemu. Więc nie ma potrzeby używania antybiotyków, zresztą antybiotyki stanowią poważny problem, bo wiele bakterii się na nie uodparnia.
One są obecne w całym środowisku.
BB: Szczególnie, gdy mówimy o olbrzymiej skali hodowli zwierząt metodą tradycyjną. Istnieje wiele doniesień o występowaniu różnego typu antybiotyków w glebie i w źródłach wody śródlądowej.
SŁ: Dokładnie.
BB: OK, to w takim razie teraz przejdziemy do takiego praktycznego pytania – Jak Ci się wydaje, czy i kiedy w Polsce będziemy mogli legalnie zjeść taki kawałek mięsa komórkowego – jako źródła funkcjonalnego białka?
SŁ: Myślę, że jeżeli popatrzymy na niektóre kraje, czyli np. Stany Zjednoczone, Izrael i Singapur, które wprowadziły już odpowiednie regulacje i mogą jeść już mięso hodowane komórkowo i te produkty są wprowadzane na rynek. Ostatnio w Holandii Unia Europejska dopuściła możliwość degustacji tych produktów, czyli jeżeli zostały wyprodukowane w laboratorium, to chętni testerzy mogą je degustować.
BB: Jeżeli chcą.
SŁ: …jeżeli chcą, ale już jest to możliwe. Myślę, że Unia Europejska jest trochę wolniejsza we wprowadzaniu przepisów, niż inne kraje. Jaki popatrzymy na zgodę na dopuszczenie owadów do spożywania przez ludzi i zwierzęta, to Unii Europejskiej zajęło mniej więcej dziesięć lat, Myślę że proces wprowadzania regulacji dotyczących mięsa hodowanego komórkowo zajmie od pięciu do dziesięciu lat. Mam nadzieję, że będzie szybszy.
BB: No właśnie. Ponieważ nie po to rozwijane są te technologie żeby zaspokoić potrzeby ludzi, którzy chcą jeść mięso, ale mają obiekcje etyczne, tylko ten cały proces i technologia, która jest w tym momencie rozwijana, mogła służyć globalnie, żeby powstrzymać skutki globalnego załamania, którego jesteśmy świadkiem. A to przez to, że zużywamy tyle wody i tyle terenu pod hodowlę mięsa i pod hodowlę paszy. Myślę, że też jesteśmy już bez wyboru, czy w te technologie inwestować, w przeciwnym razie za parę lat nie będziemy mieli gdzie mieszkać, bo będziemy żyć na pozbawionej różnorodności, podgrzanej planecie.
SŁ: Myślę, że warto jest inwestować w każdą technologię, ponieważ może się okazać, że na przykład mięso hodowane komórkowo w niektórych częściach świata będzie rzeczywiście stanowiło większość mięsa, które znajduje się na rynku, ale też nie chodzi o konkurencję ze standardowymi hodowlami zwierzęcymi. Uważam że to stanowi też element bezpieczeństwa łańcucha żywnościowego, ponieważ wiemy, że kiedy wybuchła pandemia SARS-CoV-2, to ten wirus przenosił się również na zwierzęta. Naukowcy prognozują, że jeśli wybuchnie pandemia ptasiej grypy, która cały czas mutuje, to może ona tak naprawdę zmieść hodowle drobiu na całym świecie To są realne zagrożenia.
BB: I nie jesteśmy na to przygotowani w żaden sposób, nie ma żadnego backupu.
SŁ: Tak, chociaż wiemy, że na przykład, jak jest pandemia afrykańskiego pomoru świń i wiele stad jest po prostu utylizowanych i ginie w tym procesie bardzo dużo zwierząt.
BB: Wystarczy, że jeden osobnik znajdzie się zakażony i wtedy są procedury by uśmiercić całe stado.
SŁ: Bardzo trudno jest utrzymać przy tak dużym zagęszczeniu zwierząt, które mamy obecnie na fermach takie bezpieczeństwo biologiczne. Myślę, że po prostu warto mieć alternatywy do produkcji mięsa, czyli nie koncertować się tylko na jednej technologii – tej tradycyjnej, ale skoro już możemy rozwijać kolejną technologię, to rozwińmy ją, po to, aby w momencie kryzysu móc z niej korzystać, bo cała produkcja mięsa hodowanego komórkowo przypomina bardziej proces farmaceutyczny i tam są naprawdę bardzo duże reżimy sanitarne i komórki zanim trafią do bioreaktora i zostanie zwiększona ich masa, to już w tym momencie są bardzo skrupulatnie badane i testowane…
BB: Co się testuje w komórkach, aby można było uznać je za bezpieczne?
SŁ: Na pewno są testowane czy nie zawierają na przykład wirusów, które mogą być przenoszone na ludzi, czy nie znajdują się na przykład w tych komórkach jakieś pasożyty wewnątrzkomórkowe, czy nie znajdują się w tych komórkach, albo w tej próbce jakieś bakterie, które mogą wywoływać choroby u ludzi. Zanim taka próbka trafi do laboratorium sprawdzane jest wszystko, to są bardzo przebadane komórki.
BB: Czyli najwyższe standardy badawcze jakie można sobie tylko wyobrazić.
SŁ: Robi się to z tego względu, że sam proces musi być naprawdę bardzo kontrolowany, każda taka partia która byłaby czymś zanieczyszczona, to są ogromne straty, więc po prostu lepiej temu zapobiegać i unikać, niż nie dotrzymywać tych standardów.
BB: No właśnie, wspomniałeś o olbrzymich stratach. Skoro sam jesteś świadkiem rozwoju tej technologii, to w przeciągu kilku, kilkunastu lat środki potrzebne do wytworzenia takiego burgera za pewne mocno się obniżą, gdzie parę lat temu było szacowane, że są to setki tysięcy dolarów…
SŁ: Ćwierć miliona dolarów…
BB: Zatem wszystko pewnie dąży do tego by było to dostępne dla przeciętnego konsumenta. Wiadomo, że na początku taki produkt będzie pewnie kierowany do grupy bardziej zamożnej. Jak to wygląda w tej chwili, ile to kosztuje?
SŁ: Obecnie szacuje się, że koszt wytworzenia kilograma mięsa hodowanego komórkowo, czyli wołowiny, to jest 100 dolarów. A jeżeli weźmiemy sobie jeszcze najnowsze szacunki, to jest około 60 dolarów za kilogram. Więc ta cena spadła w ciągu 10 lat z ćwierć miliona dolarów do 60 dolarów. No i możemy sobie zadawać pytanie, czy to jest wciąż dużo, czy mało. Wiemy że obecnie hodowla zwierzęca jest dotowana i ta cena mięsa, którą mamy w sklepach, wynika z tego, że dotujemy różne gałęzie rolnictwa, ale wiemy też, że gdybyśmy wzięli realną cenę mięsa to cena mięsa hodowanego komórkowo i tradycyjnego zbliża się już do tego samego poziomu. Ale jest to też zależne od skali produkcji, czyli jak to produkujemy obecnie. W skali laboratoryjnej, no to jest to jeszcze drogie, ale w momencie kiedy już mówimy o pilotażowej linii produkcji mięsa hodowanego komórkowo, to koszty znacznie spadają.
BB – A zatem sukces implementacji takiej metody pozyskiwania białka dla ludzi jest uzależniony od bardzo wielu czynników i raczej nie nastąpi z dnia na dzień. Czy wobec tego, jako potencjalni konsumenci, możemy być umiarkowanymi optymistami co do jej wejścia w życie codzienne?
SŁ – Nie tylko możemy, ale powinniśmy być, dotychczasowy jej rozwój daje dobre prognozy na wdrożenie jej na skalę istotną zarówno dla konsumentów, jak i jednoczesnego istotnego ograniczenia wpływu produkcji na ekosystemy czy wykorzystanie wody.
BB – Z tego co mówisz wynika, że rozwój tej technologii jest bardzo ważny, mając na uwadze postępujący kryzys klimatyczny na naszej planecie. Bądźmy zatem optymistami i wspierajmy wszelkie badania i przedsięwzięcia związane z produkcją pełnowartościowej żywności wolnej od zwierząt. Bardzo dziękuję za rozmowę.