Kulturfleisch

Konsistente Zellzahl und Viabilität für Entwicklung und Herstellung von Clean Meat

Kulturfleisch, auch als reines In-vitro- oder kultiviertes Fleisch bezeichnet, ist ein Produkt der zellulären Landwirtschaft, das durch Zellkultur- und Tissue Engineering-Techniken hergestellt wird. Während bei der traditionellen Fleischproduktion Tiere aufgezogen werden, um Muskel- und Fettgewebe zu gewinnen, werden bei Kulturfleisch zunächst die Muskel- oder Fettstammzellen des Tieres isoliert.

Warum Kulturfleisch?

Die traditionelle Fleischproduktion ist mit erheblichen Umweltkosten verbunden. Nach Angaben der Vereinten Nationen verursacht die Viehwirtschaft 14,5 % aller Treibhausgasemissionen, beansprucht 30 % der Landfläche der Erde und 8 % der weltweiten Süßwasservorräte¹.

Tiere benötigen bis zu 97 % ihrer Kalorienzufuhr, um ihren Körper zu erhalten und nicht essbare Gewebe zu produzieren, wodurch aus Tieren gewonnene Lebensmittel weniger effizient sind als ihre Pendants aus Kulturfleisch¹.

Virale Ausbrüche, die von den Bedingungen in der Massentierhaltung ausgehen, wie z. B. die Schweine- und Vogelgrippe², sind bekannt. Diese stellen ein potenzielles Risiko für die menschliche Gesundheit dar und sind daher wichtig zu überwachen und wenn möglich zu vermeiden. Die Verwendung von Antibiotika trägt zur Entwicklung von Antibiotikaresistenzen bei. Des Weiteren werden die meisten ethischen Bedenken bezüglich des Tierschutzes bei der Produktion von Kulturfleisch vermieden.

Was sind die Herausforderungen in der Kulturfleischproduktion?

Kultiviertes Fleisch wird aus Stammzellen hergestellt, die zu Myotubes erweitert werden, die das Muskelgewebe bilden.

Obwohl die „Clean Meat“-Industrie an Popularität gewinnt, ist sie nicht ohne Herausforderungen, einschließlich der Notwendigkeit, die Prozesse wirtschaftlicher zu gestalten und Produkte mit einer Textur herzustellen, die näher am tierischen Gewebe ist.

Die Skalierung des Betriebs ist eine große Hürde, die auch Hersteller von Kulturfleisch erleben. Für einige der Effizienzoptimierungen ist es erforderlich, Zelllinien zu selektieren und zu entwickeln, die schnell wachsen und weniger Zellkulturmedium benötigen und gleichzeitig gut in serumfreiem Kulturmedium wachsen können.

Das Gerüst muss ebenfalls optimiert werden, um einen möglichst effizienten Nährstoff-/Medienfluss und Anhaftung zu gewährleisten.

Die Bedeutung der Zellzählung bei der Kulturfleischproduktion

Forschung und Entwicklung im Frühstadium erfordern die Verwendung von kleinformatigen Kulturgefäßen wie Kolben und Platten. In diesen Gefäßen müssen die Zellen regelmäßig und zuverlässig gezählt werden, um die Expansion in großem Maßstab zu optimieren.

Die Hochskalierung unter Verwendung von Bioreaktoren, Gerüstsystemen und Mikrocarriern erfordert genaue, konsistente und zuverlässige Messungen der Zellzahl und Viabilität bei anfänglichen Aussaatdichten, während des gesamten Expansionsprozesses und für das Endprodukt. Zellzählungen von aggregierten Zellen oder Zellen, die auf Mikrocarriern gezüchtet wurden, können anspruchsvoll und zeitaufwändig sein, da die Proben vor der Messung dissoziiert werden müssen.

Lösung

Ganz gleich, ob Ihre Zellen in einem Bioreaktor oder in einer Kulturflasche wachsen, der automatische Zellzähler NucleoCounter® NC-202™ verfügt über spezifische Assays, die für die Zählung Ihrer genauen Probenart entwickelt wurden. Das patentierte Verbrauchsmaterial des Geräts, die Via2-Cassette™, hat eine eingebaute Pipette und enthält die Farbstoffe, die für die Färbung der Gesamtzellzahl und Lebensfähigkeit benötigt werden.

Für Kulturen im Kleinmaßstab, z. B. in Kolben und Platten, wird die Via2-Cassette™ in einem Schritt mit dem „Viabilitäts- und Zellzahl-Assay“ verwendet, um in weniger als 30 Sekunden eine zuverlässige und präzise Zellzahl zu erhalten.

Um Zellen auf Microcarriern zu zählen, lysieren, stabilisieren und zählen Sie die Zellen mit DAPI für die Gesamtzellzahl. Für die Zählung der toten Zellen färben Sie die Zellen mit DAPI und zählen sie.

Zellen auf Mikrocarriern Zählen

Der NC-202™ und die Via2-Cassette™ können auch Zellen zählen, welche auf Mikrocarrien gewachsen sind, ohne dass die Zellen durch langwierige Schab- und/oder Verdauungsmethoden abgelöst werden müssen. Vielmehr können Sie durch die Zugabe eines Lysepuffers in nur wenigen Minuten eine zuverlässige und genaue Gesamtzellzahl und Viabilitätsmessung aus Ihrer Probe erhalten. Mehr erfahren.

Verweise

T Ben-Ayre: “Tissue Engineering for Clean Meat Production”. Frontiers in Sustainable Food Systems, 2019
M Greger: “The Human/Animal Interface: Emergence and Resurgence of Zoonotic Infectious Diseases”. Critical Reviews in Microbiology, 2008; 33:4, 243-299, DOI: 10.1080/10408410701647594