Erschwingliches Rindfleisch aus dem Labor: Kuhzellen trotzen der Alterung
Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur Erzeugung von nachhaltigem, ethischem Fleisch sein, ohne die Umweltbelastung durch die traditionelle Viehzucht
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Eine neue Studie zeigt zum ersten Mal, dass Rinderzellen auf natürliche Weise unsterblich werden können - sie können sich ohne genetische Veränderung oder anormale Transformation unbegrenzt weiter teilen. Damit wird die lange Zeit vorherrschende Annahme widerlegt, dass Rinderzellen nur durch Genmanipulation unsterblich gemacht werden können, und eine sichere, stabile und skalierbare Zellquelle für die kultivierte Rindfleischproduktion bereitgestellt. Damit wird eines der größten technischen und regulatorischen Hindernisse für die Produktion von erschwinglichem kultiviertem Rindfleisch beseitigt - ein potenzieller Wendepunkt für die Erzeugung von nachhaltigem, ethisch vertretbarem Fleisch ohne die Umweltbelastung durch die traditionelle Viehzucht.
400 Tage
Yaakov Nahmias Lab
Mit dem Ziel, die Zukunft nachhaltiger Lebensmittel neu zu gestalten, haben Forscher der Hebräischen Universität Jerusalem und von Believer Meats einen natürlichen Weg zur Unsterblichkeit von Rinderzellen gefunden und damit einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu erschwinglichem, kultiviertem Rindfleisch gemacht. Die Studie, die von Prof. Yaakov Nahmias am Grass Center for Bioengineering der Hebräischen Universität geleitet und jetzt in Nature Food veröffentlicht wurde, zeigt, dass Rinderzellen sich spontan und ohne genetische Veränderung unbegrenzt erneuern können. Zwar wurde eine ähnliche Selbsterneuerung bereits bei Hühnerzellen erreicht, doch stellt diese Studie die lange Zeit vorherrschende Annahme in Frage, dass solche Prozesse bei großen Säugetieren aufgrund ihrer natürlichen Resistenz gegen zelluläre Veränderungen nicht möglich seien. Mit dieser Erkenntnis wird einer der hartnäckigsten Engpässe in der kultivierten Fleischproduktion beseitigt und der Weg für eine sichere, skalierbare Produktion von kultiviertem Rind- und Lammfleisch geebnet.
"Diese Arbeit liefert wertvolle neue Erkenntnisse für die rasch wachsende Wissensbasis, die die Entwicklung von kultiviertem Fleisch unterstützt. Spontane Immortalisierungsversuche scheitern oft, weil die Forscher den Prozess einfach abbrechen, wenn das Zellwachstum nachlässt. Diese Studie, die zum ersten Mal zeigt, dass Rinderzellen spontan immortalisiert werden können, stellt einen spannenden Fortschritt dar. Indem sie die Abfolge der Ereignisse während der Zelllinienentwicklung detailliert beschreibt, liefert sie einen Fahrplan für gentechnikfreie Ansätze, die für die kommerzielle kultivierte Fleischproduktion bei allen in der Lebensmittelproduktion verwendeten Tierarten verwendet werden können." - Dr. Elliot Swartz, Senior. Leitender Wissenschaftler für kultiviertes Fleisch, The Good Food Institute.
Den Code der Natur brechen
In der traditionellen Zellbiologie hören tierische Zellen nach einer bestimmten Anzahl von Generationen auf, sich zu teilen und treten in einen Zustand ein, der als Seneszenz bekannt ist. Bisher konnten Rinderzellen nur durch die Deaktivierung von Genen, die an der Regulierung des Zellzyklus beteiligt sind, dazu gebracht werden, diese Grenze zu umgehen, was zu rechtlichen und sicherheitstechnischen Bedenken führte.
"Wir haben vor einigen Jahren gezeigt, dass Hühnerzellen ohne solche Eingriffe unsterblich werden können, aber in der Fachwelt herrschte Konsens darüber, dass dies bei Rinderzellen nicht möglich ist", sagt Prof. Nahmias. "Was bei Hühnern relativ schnell funktionierte, wurde bei Rinderzellen zu einem mühsamen Unterfangen. Wir mussten Rinderzellen mehr als 18 Monate lang kontinuierlich kultivieren, bevor sich die ersten selbsterneuernden Kolonien bildeten".
Die Forscher isolierten Zellen von Holstein- und Fleckviehkühen und kultivierten sie über 500 Tage lang im Labor, wobei sie ihren Alterungsprozess und ihre Seneszenz bis zum Tag 180 der Kultur verfolgten. Trotz monatelanger scheinbarer Inaktivität blieb das Team hartnäckig - und nach 240 Zellgenerationen entstanden spontan erneuerbare Rinderzellen. Molekulare Analysen zeigten, dass der Prozess keine Unterbrechung der normalen Wachstumsregulierung beinhaltete und dass die Zellen ihre DNA-Reparaturfähigkeiten beibehielten, was auf einen natürlichen, kontrollierten Erneuerungspfad hindeutet.
Die Forscher entdeckten, dass dieser Prozess durch die natürliche Aktivierung von Telomerase und PGC1α angetrieben wird, wodurch die Zellen ihre biologische Uhr zurückstellen können, indem sie die Chromosomenenden verlängern und die Mitochondrien regenerieren.
Warum das wichtig ist
Rindfleisch ist die ressourcenintensivste Form der Landwirtschaft, die für die Abholzung der Wälder, den Wasserverbrauch und einen erheblichen Teil der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Kultiviertes Fleisch, das aus tierischen Zellen statt aus Nutztieren gezüchtet wird, wird schon lange als Lösung angepriesen. Probleme mit den Kosten und der Sicherheit haben jedoch den Fortschritt gebremst, insbesondere bei kultiviertem Rindfleisch.
Stabile, sich selbst erneuernde Zelllinien sind die Grundlage jedes groß angelegten Zellkultursystems, so wie Hefe- oder Bakterienstämme die Grundlage der Arzneimittel- und Lebensmittelherstellung bilden. Diese Studie zeigt einen natürlichen und sicheren Weg zur Etablierung dieser Zelllinien bei Rindern auf und deutet darauf hin, dass durch die kontinuierliche zellbasierte Herstellung theoretisch die Preisgleichheit mit konventionellem Rindfleisch erreicht werden könnte, wodurch kultiviertes Fleisch der allgemeinen Lebensfähigkeit näher käme.
Wissenschaft, Geduld und Glücksfälle
Laut Prof. Nahmias "dehnten sich die Monate zu Jahren aus, und Beharrlichkeit ersetzte Gewissheit. Dann, nach über 400 stillen Tagen, erschienen plötzlich Kolonien - ein wahrer Heureka-Moment, der alles, was wir über Rinderzellen zu wissen glaubten, auf den Kopf stellte".
Die Entdeckung wirft auch ein Licht auf ein seit langem bestehendes biologisches Rätsel, das als Peto-Paradoxon bekannt ist - die Beobachtung, dass große Tiere selten unkontrolliertes Zellwachstum entwickeln, obwohl sie viel mehr Zellen haben. Die Arbeit des Teams deutet darauf hin, dass dieselben natürlichen Abwehrmechanismen, die große Tiere schützen, ihre Zellen widerstandsfähiger gegen Erneuerung machen, bis Zeit und evolutionäre Kräfte eine Anpassung ermöglichen.
Nächste Schritte
Die Forscher untersuchen nun, ob derselbe natürliche Erneuerungsprozess auch bei anderen Säugetieren auftreten kann und ob diese Zellen zu Muskel- und Fettgewebe entwickelt werden können, das sich für die kultivierte Fleischproduktion eignet.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Spontaneous immortalization of bovine fibroblasts following long-term expansion offers a non-transformed cell source for cultivated beef; Nature
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