Kweekvlees

Vegetarische vleesvervangers krijgen concurrentie van écht kunstvlees. De universiteiten van Eindhoven, Utrecht en Amsterdam gaan spierweefsel kweken uit de stamcellen van een varken. `Met plantaardige vleesvervangers houd je de consument toch voor het lapje.'

STRAKS STAAT ER op het aanrecht niet alleen een broodbakmachine, maar ook een vleesincubator. In de warme bioreactor gooien we 's avonds wat stamcellen van een varken en de volgende ochtend schrapen we er gehakt uit. Terwijl we lekker slapen, zonder ons schuldig te voelen over gestreste varkentjes en uitgestrekte sojavlaktes, veranderen stamcellen in spiercellen, fuseren de spiercellen tot spiervezeltjes en groeien spiervezeltjes tot vezels. Of, wanneer we ook bindweefsel- en vetcellen hebben toegevoegd, tot een lapje.

Dat idee is niet meer zo heel bizar, sinds het instituut Senter/Novem van het ministerie van Economische Zaken twee miljoen euro subsidie heeft uitgetrokken voor een project om varkensvlees te gaan kweken uit stamcellen. ``Over zes jaar hebben we misschien al een product'', zegt prof.dr. Henk Haagsman, hoogleraar Vleeswetenschappen aan de Universiteit Utrecht. ``Nog geen lapje, maar wel een soort gehakt dat de voedingsindustrie kan verwerken in pizza's of sauzen.''

Haagsman is onderzoeksleider van dit kweekvleesproject, dat in april is gestart. Inmiddels zijn aan de universiteiten van Eindhoven, Utrecht en Amsterdam samen vijf onderzoekers begonnen. De Utrechtse celbiologen zoeken naar geschikte stamcellen en naar methodes om ze te laten uitgroeien tot zoveel mogelijk spiercellen. De microbiologen uit Amsterdam ontwerpen de groeimedia. En de weefselingenieurs in Eindhoven ontwerpen bioreactoren waarin snel en goedkoop spiervezeltjes groeien. Ook worstenfabrikant Stegeman, nu nog in handen van het Amerikaanse Sara Lee, is erbij. Naast de Senter/Novem-subsidie steken de deelnemers samen 2,3 miljoen euro extra in het project.

Nederland is het eerste land waar het maken van kweekvlees systematisch wordt opgepakt. Niet helemaal toevallig is het enige patent op dit gebied ook in handen van een Nederlander. Onderzoeker en ondernemer Willem van Eelen patenteerde, met belegger en ex-deejay Willem van Kooten en dermatoloog dr. Wiete Westerhof, in 1999 een methode om spierweefsel uit dierlijke cellen te maken. Voor de patentaanvraag, waaraan Van Eelen zo'n 25 jaar werkte, liet hij vooronderzoek doen en raadpleegde hij deskundigen. Van Eelen, nu 82, is nog steeds actief bij het project betrokken. Hij leidde de subsidieaanvraag voor Senter, en werft nu ook elders in de wereld fondsen.

Toch is het idee al veel ouder. Al in een essay uit 1932 betoogde Winston Churchill, destijds journalist, dat het veel efficiënter is boutjes en vleugels te kweken dan hele kippen te houden. Wellicht was Churchill op zijn beurt weer geïnspireerd door een proefje van Nobelprijswinnaar en chirurg Alexis Carrel. Die sneed in 1912 een stukje hartspier uit een kippenembryo en deed dat in een bakje met voedingsstoffen. Het spiertje bleef hij goed te eten geven en, zo ging destijds het verhaal, toen hij 32 jaar later dood ging klopte het nog steeds. Als je een kippenspiertje in een schaaltje met voedingsstoffen levend kunt houden, waarom zou je dan niet ook stukjes kip in een schaaltje kunnen laten groeien?

Het eerste laboratorium dat vervolgens daadwerkelijk vlees probeerde te maken was SymbioticA, een laboratorium van de Universiteit van West-Australië waar kunstenaars samenwerken met weefselingenieurs. Eerst probeerden ze wat vlees te maken uit spierstamcellen van schapen. Dat ging niet zo goed. Maar later slaagden ze er wel in om spierweefsel van een kikker een beetje te laten uitgroeien. De nogal drillerige, piepkleine kikkerlapjes presenteerden ze met een calvadossausje op een bio-art tentoonstelling in Nantes, Frankrijk (zie ook kader).

Ongeveer in diezelfde tijd wisten weefselingenieurs van het Touro College in New York een klein stukje goudvissenspierweefsel in een bakje te laten groeien veertien procent in een week tijd. Dit onderzoek voor de NASA, in 2002 gepubliceerd in Acta Astronautica, was bedoeld om astronauten aan vlees te helpen. De Amerikanen hadden echter als groeimedium serum uit kalfsfoetussen gebruikt: bloed zonder het stolsel. Hierin vlees maken is echter duur en minder diervriendelijk, en daarom lieten ze het goudvissenweefsel ook in vloeistof met fijngemaakte maitake groeien. Maitake is een schimmel die veel nutriënten bevat. In dit schimmelmedium bleef het goudvissenweefsel wel leven, maar het groeide niet.

``Erg leuk om te lezen'', oordeelt vleeswetenschapper Haagsman over de pogingen tot nog toe. ``Zeker dat van die biokunstenaars. Maar het is geen wetenschap. Je gooit wat spierweefsel in een groeimedium en je kijkt of het weefsel gaat groeien. Maar zo zul je altijd maar heel weinig krijgen.''

goedkoopDe Nederlanders gaan het grondig aanpakken. Ze gaan stap voor stap onderzoeken hoe je snel, gecontroleerd en goedkoop een heleboel spierweefsel krijgt. Spierweefsel dat niet uit zomaar een stukje spier komt, maar uit goed gekarakteriseerde cellen.

Het zoeken is allereerst naar stamcellen waaruit zoveel mogelijk dochtercellen te verkrijgen zijn. Dat is nodig, want in de bioreactor moet je eerst een heleboel stamcellen hebben, om ook flink wat vlees te krijgen. Die stamcellen moeten vervolgens zo gemakkelijk mogelijk veranderd kunnen worden in spiercellen. Van de zogeheten satellietcellen, die in volwassen spieren kunnen uitgroeien tot nieuwe spiercellen, is al vrij veel bekend. Maar de Utrechters zoeken naar nog betere spierstamcellen, MDSC (muscle derived stem cells) geheten. Die delen langer, en vormen zich makkelijk tot spiercellen. Ze zijn nu alleen nog uit spierweefsel van mens, muis en rat geisoleerd, maar waarom zou dit niet ook lukken uit dat van jonge biggetjes? En, schetst Haagsman, de voorlopers van de satellietcellen in de foetussen zijn ook heel veelbelovend.

Daarnaast wil Utrecht de capaciteiten van embryonale stamcellen leren kennen waaruit de spiercellen uiteindelijk moeten gaan ontstaan. Uit embryo's van mensen, muizen en resusapen zijn al goed gekarakteriseerde stamcellen beschreven, en de onderzoekers hopen nu binnen twee jaar ook uit varkensembryo's stamcellen te hebben gegenereerd. Dit doen ze door kunstmatig bevruchte eicellen te laten uitgroeien tot een blastocyst, een bolletje zo groot als deze punt. Uit dat bolletje pikken ze met een lange naald de binnenste cellen. Dat is niet zo moeilijk. Lastiger is het de cellen ongedifferentieerd te houden tijdens de kweek. Nu gebeurt dat door ze op embryocellen van muizen te laten groeien, die deze groeifactoren van nature uitscheiden. Maar dat is omslachtig, en het zoeken is dus naar groeifactoren sec, zodat die aan het groeimedium kunnen worden toegevoegd. Haagsman denkt dat dit wel gaat lukken. Er zíjn al enkele eiwitjes gevonden die cellen ongedifferentieerd houden, en daarmee is het onlangs ook al gelukt menselijke stamcellen zonder muizencellen te genereren.

Ook zal het, denkt de hoogleraar, wel lukken om de belangrijkste groeifactoren te leren kennen die een embryonale stamcel doen uitgroeien tot een spiercel. Onlangs is nog beschreven onder welke kweekomstandigheden menselijke stamcellen zich kunnen ontwikkelen tot spiercellen. (PLOS Medicine, juni 2005). ``De ontwikkelingen gaan zo snel.'' Haagsman verwacht dat er voor elke stap slechts een handvol groeifactoren nodig zijn.

drillerigMet de spiercellen uit Utrecht heb je alleen nog maar wat drillerige massa. Voor een beetje bite moeten de spiercellen fuseren tot vezels, hele lange cellen die veel van de eiwitten myosine en actine maken. De vezeltjes maken de spieren. ``Wij kunnen al spiertjes van twee centimeter in lengte maken'', zegt dr. Carlijn Bouten, weefselingenieur van de technische universiteit eindhoven (TU/e). ``En als we ze elektrisch stimuleren kunnen ze ook samentrekken zoals een echte spier.'' De spiertjes van de TU/e, gemaakt om te onderzoeken hoe mechanische belasting spieren beschadigt, zijn van muizenspiercellen die in collageen-gel zijn gebracht. Het eiwit collageen zit van nature in het bindweefsel tussen de spierbundels, en dus ook in vlees. De truc is om de collageen-gel in één richting iets te laten krimpen, zodat de spiercellen achter elkaar komen te liggen. En je moet ze ook wat uithongeren minder nutriënten geven. Dan fuseren ze vanzelf tot vezeltjes. Vervolgens groeien kleine spiertjes tot grotere als je ze bijvoorbeeld traint door ze onder trekkracht te zetten. Groeihormonen zijn niet nodig, de trigger is de samentrekking.

Het heeft de Eindhovenaren vier jaar gekost om de muizenspiertjes van twee centimeter te maken. Bouten verwacht niet dat het langer zal duren om varkensspiertjes te maken. En dan heb je dus in feite al gehakt.

Maar een lapje zal langer duren. Probleem van het lapje is dat ook de cellen binnenin voedingsstoffen nodig hebben. Theoretisch zou je er bloedvaatjes in kunnen laten groeien. Onderzoekers van de Universiteit Twente zijn er al in geslaagd kleine bloedvaatjes te laten uitgroeien in `zelfgemaakt' menselijk spierweefsel (Nature Biotechnology, juli 2005). Maar voor vlees zou die techniek te omslachtig zijn. Een andere oplossing, schetst Bouten, is op een membraan een dunne spierplaat te laten groeien die je vervolgens oprolt tot dikker vlees, een soort rollade dus. Haar groep heeft al van die halve centimeter dikke weefselplakken gemaakt, waaronder eentje in de vorm van het logo van de TU Eindhoven. Bouten: ``Je kunt ook de doorbloeding nabootsen door dunne buisjes in het weefsel te steken. Of je pompt de voedingsstoffen onder druk in het weefsel.''

Korte, dunne vezels maken vlees mals, lange vezels voelen draderig aan. Daar zouden weefselingenieurs dus mee kunnen variëren. Maar voor een stevige bite moet een lapje ook bindweefselcellen bevatten, die de eiwitketens elastine en collageen maken. En ze hebben vetcellen nodig voor de smaak. Bouten zou al aan het begin van de kweek de bindweefselcellen toevoegen, want die maken zelf collageen. De vetcellen zou ze er later bijdoen. ``Maar ik vind het belangrijker om bioreactoren te ontwerpen waarin spiervezels snel en goedkoop kunnen worden gemaakt, dan om een lapje te maken'', zegt Bouten.

Al met al lijkt het technisch dus wel mogelijk om vlees te kweken, in ieder geval gehakt. De techniek zal zich echter alleen doorzetten, als voldoende partijen hier een markt in zien. Groot voordeel van kweekvlees boven de bio-industrie is natuurlijk dat het diervriendelijk is: alleen de stamcellen komen van een dier. In het groeimedium willen de onderzoekers, juist ook vanwege het diervriendelijk imago dat kweekvlees moet gaan krijgen, geen dierlijke producten verwerken. Maar zal het niet te duur zijn? Haagsman denkt dat kweekvlees de concurrentie met varkensvlees en de huidige vleesvervangers qua kosten wel aan kan. Het groeimedium zal voornamelijk bestaan uit water en glucose. De groeifactoren kunnen goedkoop van gemodificeerde schimmels komen, iets waarop de groep van microbioloog prof.dr. Klaas Hellingwerf van de UvA zich nu richt. Dus het duurst zullen de aminozuren zijn. ``Op basis van de huidige prijzen van aminozuren, hebben we berekend dat een kilo kweekvlees even duur zal zijn als een kilo rundvlees.''

De energie voor de bioreactoren kan van de zon komen, en het watergebruik en ruimtebeslag zullen beduidend minder zijn dan die van de bio-industrie. Of het ook minder is dan bij vleesvervangers op basis van plant-, schimmel- of melkeiwitten, moet nog worden uitgerekend.

De smaak zal een heel eind in de richting komen van echt vlees, denkt Haagsman. Smaak wordt voornamelijk bepaald door de eiwitten in het spierweefsel, en diezelfde eiwitten zitten in het kweekvlees. Bloed zit er niet in, maar in kippenvlees zit ook nauwelijks bloed, en dat vinden we toch echt een vleessmaak hebben. IJzer zit er overigens wel in, omdat het spiereiwit myosine ijzer bevat.

Je kunt ook plantaardige en andere vegetarische eiwitproducten op vlees laten lijken door er smaakstoffen in te brengen, zoals nu wordt gedaan. De stukjes Quorn (op basis van schimmeleiwit), en ook die van de nieuwe vleesvervanger Valess (melkeiwit), smaken al bijna naar varkensvlees. Ja, zegt Haagsman: ``Maar daarmee hou je de consument toch voor het lapje.'' En natuurlijk, geeft hij toe, de smaak van kweekvlees zal waarschijnlijk nooit zo goed worden als van echt vlees. Maar het echte vlees, dat in de toekomst toch schaarser zal worden, eet je dan alleen met bijzondere gelegenheden. Zoals in veel culturen nog steeds gebruikelijk is.

Ten slotte het is bijna te mooi om waar te zijn kun je de spiercellen voeden met de gezonde vetzuren zoals omega-drie-vetzuren. En het infectiegevaar is nihil, want de bioreactoren zijn steriel.

In de Verenigde Staten is inmiddels de non-profitorganisatie New Harvest opgericht, met in het bestuur drie Nederlanders. Via internet kun je met je creditkaart geld geven aan onderzoeksprojecten die kweekvlees dichterbij brengen. Er zijn al particulieren die geld hebben gestort, mailt secretaris en landbouweconoom dr. John Matheny vanuit de Universiteit van Maryland. Maar helaas nog niet meer dan 10.000 dollar. `We zullen het toch moeten hebben van overheden zoals in Nederland.'