Die Forscher an der Hochschule Reutlingen haben Tierwohl und Umweltschutz im Blick
Fleisch genießen, ohne Tiere zu töten – diese Herausforderung an die Forschung ist aktueller denn je. Denn erschreckende Bilder aus der Massentierhaltung, Skandale in der Fleischindustrie sowie die dramatischen Folgen der Fleischerzeugung für das Klima erfordern eine nachhaltige und zukunftsfähige Lösung. Prof. Dr. Petra Kluger, Vizepräsidentin Forschung an der Hochschule Reutlingen, stellt sich dieser Herausforderung und arbeitet im Labor daran, künstliches Fleisch aus isolierten tierischen Zellen zu züchten. Im Mittelpunkt ihrer Forschung stehen die Fragen, wie eine erfolgreiche Massenproduktion gelingen und wie gesundes künstliches Fleisch aussehen kann. Davon berichtet hat sie als Expertin der #techourfuture Veranstaltungsreihe „Zukunft Ernährung”.
Alles begann mit Petra Klugers Vorlesungen in Tissue Engineering, also dem Züchten von Gewebe, in denen auch das Fleisch aus dem Labor Thema war. Das große Interesse der Studierenden und ihr Eröffnungsvortrag bei der internationalen Cultured Meat Konferenz 2018 in Maastricht motivierten die studierte Biologin, selbst die Forschung zu diesem Thema aufzunehmen. Bevor sie 2019 mit der Züchtung von Fleisch aus dem Labor begann, beschäftigte sie sich mit der Züchtung von menschlichem Gewebe für biomedizinische Fragestellungen an der Hochschule Reutlingen. Inzwischen forscht die Arbeitsgruppe aus Doktoranden, Wissenschaftlern und Studierenden um Petra Kluger in mehreren Projekten an diesem Thema.
Um die zur Fleischzucht im Labor benötigten Stammzellen zu erhalten, reicht den Forschern ein kleines Stückchen natürliches Schweine- oder Rindfleisch aus, ein Tier muss dafür nicht geschlachtet werden. Das mit Enzymen aufgespaltene Fleisch wird durch Siebe gegeben, um die kleineren Stammzellen von größeren Bestandteilen zu trennen. Die auf diese Weise isolierten Zellen wachsen im Reutlinger Labor bei 37 Grad Celsius in einem Inkubator. Danach kommen sie in einen 3D-Drucker und werden dort zu einem essbaren Stück Fleisch bestehend aus Muskel- und Fettgewebe aufgebaut, das in jede beliebige Form gebracht werden kann.
Petra Kluger ist vom Potenzial ihrer Forschung überzeugt: „Fleisch aus dem Labor benötigt im Vergleich zur konventionellen Fleischgewinnung viel weniger Ressourcen – wie etwa Wasser oder Landflächen – und produziert weniger Treibhausgase. Deshalb stellt es eine nachhaltige Alternative zur bisher üblichen Fleischversorgung dar. Dieses ‚saubere Fleisch‘, vom englischen ‚Clean Meat‘, kommt zudem dem Tierwohl zugute und birgt weniger gesundheitliche Risiken, die bei der konventionellen Fleischherstellung vor allem durch den Einsatz von Antibiotika in der Massentierhaltung entstehen.“
Aktuell arbeitet die Reutlinger Forschergruppe daran, das Fleisch aus dem 3D-Drucker zur Marktreife zu bringen. Dabei steht die Kostenfrage der Massenproduktion im Mittelpunkt. Im Mai 2020 startete ein von der Avina Stiftung gefördertes Gemeinschaftsprojekt der Hochschule Reutlingen mit der Universität Hohenheim mit dem Ziel, Lösungen für die Überführung in industrielle Maßstäbe zu entwickeln. „Wir untersuchen Wege, um die Produktion in industriellen Maßstäben voranzubringen. Dafür optimieren wir die Herstellungsprozesse, um ausreichend Zellen für eine große Produktionsmenge zur Verfügung zu haben“, erläutert Petra Kluger.
Einen weiteren Ansatz bildet die Frage, wie gesundes Laborfleisch hergestellt werden kann. Dabei geht es darum, das künstliche Fleisch mit Nährstoffen zu ergänzen – beispielsweise mit Folsäure für Schwangere, mit Vitaminen oder mit Nährstoffen für den Muskelaufbau. Das Reutlinger Forscherteam arbeitet an der Kombination von Laborfleisch mit Nahrungsergänzungsmitteln, um eine gesunde Fleischalternative anbieten zu können und damit den Verbrauchern die Skepsis zu nehmen. Denn die Akzeptanz in der Bevölkerung für „designtes Fleisch“ ist noch gering.
In naher Zukunft wird das Laborfleisch wahrscheinlich noch nicht das Fleisch von Tieren exakt nachbilden können. Das ist aus Sicht von Petra Kluger aber auch nicht unbedingt notwendig. Die Reutlinger Forscher können sich vielmehr vorstellen, dass auf diesem Weg ganz neue Produkte als Alternative zu herkömmlichem Fleisch entstehen. Denn der gesellschaftliche Wandel hin zu Fleischalternativen sei nicht aufzuhalten, um das Klima, die Gesundheit und die Tiere besser zu schützen sowie die Ernährung der Weltbevölkerung langfristig sicherzustellen, resümiert Petra Kluger.
„Letztendlich liegt die Entscheidung beim Verbraucher“
Im Gespräch mit Professor Dr. Petra Kluger, Vizepräsidentin Forschung an der Hochschule Reutlingen
Frau Professor Kluger, Sie beschäftigen sich mit der Herstellung von künstlichem Fleisch, welche Vorteile bietet dieses im Vergleich zum Fleisch aus der konventionellen Herstellung?
Bei der konventionellen Herstellung wird eine große Menge Land, viel Wasser und sehr viel Energie verbraucht, bis die Tiere überhaupt schlachtreif sind. Dabei entstehen auch viele klimaschädliche Treibhausgase. All das kann bei der Fleischherstellung im Labor deutlich minimiert werden. Und da immer mehr Menschen auf der Erde leben, wird es schlicht nicht möglich sein, alle mit Fleisch aus der konventionellen Herstellung zu ernähren. Die Alternative, die wir mithelfen wollen aufzubauen, ist sehr interessant, um die Umwelt zu schonen und gleichzeitig die Menschheit mit proteinreichen Nahrungsmitteln zu versorgen.
Wie groß ist aus Ihrer Sicht die Akzeptanz für Fleisch aus dem 3D-Drucker in der Bevölkerung und wo liegen die Vorbehalte?
Es gibt ganz unterschiedliche Vorbehalte, die in den letzten Jahren aber deutlich zurückgingen. So wurde man vor fünf Jahren für verrückt gehalten, wenn man von künstlichem Fleisch gesprochen hat. Inzwischen hat ein gesellschaftlicher Wandel stattgefunden. Das sieht man auch bei den vegetarischen Produkten, die ebenfalls eine höhere Akzeptanz als noch vor einigen Jahren haben. Wenn wir vom künstlichen Fleisch reden, dann fragen einige nach dem Nutzen beziehungsweise dem Sinn, denn man könnte stattdessen auch Vegetarier werden. Das wäre in der Tat die klimafreundlichste Variante, allerdings zeigen uns die Zahlen, dass der Anteil an Vegetariern zwar langsam ansteigt, aber dennoch verhältnismäßig gering ist. Andere Skeptiker sagen, dass unser Produkt kein richtiges Fleisch, sondern etwas Künstliches sei, und zweifeln damit auch an dem Nutzen. Beiden Gruppen erwidern wir, dass keiner gezwungen ist, das zu essen. Es ist einfach eine weitere Alternative in der Ernährung.
Aktuell wird viel über die Haltungs- und Schlachtbedingungen von Tieren berichtet: Diese haben nichts mit der Vorstellung einer auf der grünen Wiese grasenden Kuh gemein, sondern es geht um Mastbetriebe mit Antibiotikaeinsatz, um Tierseuchen, die immer wieder um sich greifen. Da wir die Zellen für den 3D-Druck des Fleisches aktuell von kleinen Schlachtbetrieben bekommen, beschäftigen wir uns viel mit der Schlachtung. Ich muss ehrlich zugeben, wenn man sich mit dem Thema genauer auseinandersetzt, kommt man schon ins Grübeln. Bei der Fleischzüchtung im Labor haben wir den Vorteil, dass der Prozess im sterilen Umfeld stattfindet, sodass wir idealerweise keine Zugabe von Antibiotika brauchen. Im Labor können auch keine Erkrankungen wie die Schweinepest, die gerade wieder umgeht, entstehen. Aber letztendlich liegt die Entscheidung beim Verbraucher und es wird genug Leute geben, die weiter konventionelles Fleisch essen. Vielleicht geht bei dieser Verbrauchergruppe der Trend hin zu mehr Biofleisch, weil geringere Mengen an Fleisch benötigt werden.
An dieser Stelle muss man anmerken, dass es bei der Herstellung von Fleisch aus dem Labor aktuell noch sehr viele Optimierungsmöglichkeiten gibt. Die Idee ist, dass wir die benötigten Zellen später einmal aus der Kuh holen und dann wie eine Art Zelllinie generieren. Das ist ein Ansatz, an dem mein Forscherteam und ich nicht arbeiten, aber viele Kollegen. Da wir aktuell solche Zelllinien noch nicht haben, nutzen wir Schlachtabfälle, die von Metzgern nicht verwendet werden. Ein anderer Ansatzpunkt ist das Medium, in dem die Zellen wachsen: Aktuell enthält es noch viele tierische Bestandteile, das versuchen wir zu ändern. Denn das ist notwendig, um einerseits nicht wieder von der konventionellen Fleischproduktion abhängig zu sein und andererseits um eine kostengünstige Massenproduktion zu ermöglichen.
Widerstand in der Gesellschaft gegen neue Technologien und Verfahren ist keine Seltenheit. Wie kann man Ihrer Meinung nach diesem entgegenwirken und welche Rolle spielt dabei das Informieren der Bevölkerung?
Das Informieren ist enorm wichtig. Das ist sogar mit das Grundlegendste, denn die Technologien zu entwickeln ist eine Sache, aber die Akzeptanz in der Bevölkerung entscheidet, ob und wie diese genutzt werden. Ich denke, es ist sehr wichtig, dass gerade die neuen Technologien ausführlich wissenschaftlich untersucht und die Ergebnisse auch populärwissenschaftlich veröffentlicht werden. Gerade im Bereich des Laborfleisches passiert in Deutschland nicht so viel, während zum Beispiel in den USA, den Niederlanden oder in Israel viele Unternehmen oder Start-ups bereits darüber reden, bald entsprechende Produkte auf den Markt zu bringen. Wenn aber Verbraucher zu wenig darüber wissen, kann es schnell zu Ängsten und sogar Ablehnung kommen. Deswegen ist eine transparente Forschung von großer Bedeutung. Ich finde auch wichtig, dass die Forschung in diesem Bereich öffentlich gefördert wird. Wir brauchen viel mehr Wissen und viel mehr Fakten, die dann auch der Bevölkerung, den Verbrauchern zur Verfügung stehen. Und wir müssen den Verbrauchern diese Fakten erläutern und mit ihnen diskutieren, sodass sie danach entscheiden können: Will ich das oder nicht?
Aktuell arbeiten Sie daran, das künstliche Fleisch aus dem Labor in die Massenproduktion zu überführen. Wo sehen Sie die größten Hürden?
Die erste Herausforderung habe ich bereits angesprochen: Sie besteht darin, die notwendige große Menge an Zellen zu erreichen. Auch die Frage nach der Zellquelle ist wichtig. Die Zellen vom Schlachthof sind auf Dauer nicht wirklich geeignet, sondern es wird eine Zelllinie geben. Die Zellen schwimmen dann in der Nährlösung. Allerdings ist diese Lösung aktuell durch tierische Bestandteile noch unglaublich teuer und nicht nachhaltig. Bei der Massenproduktion wollen wir Tonnen von Fleisch herstellen, also benötigen wir eine andere Lösung, die funktioniert und relativ kostengünstig ist. Auch die Art der Kultivierung spielt eine wichtige Rolle, weil wir jetzt noch in Petrischalen, also Kunststoffgefäßen, züchten. Diese werden danach entsorgt, was in der Massenproduktion ebenfalls nicht nachhaltig wäre. Unser Ansatz besteht darin, dass wir in Bio-Reaktoren gehen, also in eine Suspensionskultur, damit die Zellen nicht mehr anhaften, sondern in einer Lösung schwimmen, die vom Volumen beliebig groß werden kann. Es ist wissenschaftlich sehr spannend, ob dieser Prozess mit unseren Zellen gelingt, die eigentlich etwas zum Anhaften benötigen statt in einer Lösung zu schwimmen.
Sollte die Massenproduktion erfolgreich sein, wird das „saubere“ Fleisch Ihrer Meinung nach in Zukunft das konventionelle Fleisch komplett ersetzen oder eine Alternative bleiben?
Ich denke, dass das auch eine Frage der Zeit ist. Sicher werden einige Verbraucher dieses Fleisch probieren. Das sehen wir wie gesagt aktuell bei den vegetarischen Produkten: Vor ein paar Jahren konnte sich kaum einer vorstellen, dass man beim Discounter Insekten-Snacks kaufen kann. Der Wandel ist schon da. Daher bin ich überzeugt, dass es Menschen geben wird, die künstliches Fleisch sofort probieren. Aber die Zahl der Nutzer wird langsam ansteigen und mit der Anzahl an verfügbaren Produkten zunehmen. Die konventionelle Fleischherstellung wird sicherlich noch viele Jahrzehnte bestehen. Aber wenn die Möglichkeit besteht, fleischähnliche Produkte zu essen, die genauso gut schmecken, und man dafür kein Tier töten muss, könnte ich mir vorstellen, dass ein gesellschaftlicher Wandel stattfinden wird.
Darüber hinaus wollen wir nicht unbedingt eins zu eins Fleisch nachbauen, sondern auch zusätzlichen Nutzen und weitere Ernährungsalternativen anbieten, zum Beispiel durch Fleisch mit Folsäure für Schwangere oder Fleisch-Algen-Produkte.
Den Vortrag von Dr. Petra Kluger können Sie sich hier nochmals anschauen:
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Prof. Dr. Petra Kluger (Autorin)
Vizepräsidentin Forschung
Hochschule Reutlingen (Reutlingen)