Fleisch aus dem Labor Wenn die Kuh eines Tages ihren eigenen Burger erlebt

Bio, konventionell, oder aus dem Labor? Diese Frage könnte in Zukunft beim Kauf von Fleisch relevant werden. Denn Forscher werden immer besser darin, Muskelfasern zu züchten. Ein Team der ETH-Zürich kommt dabei der 3D-Struktur von echtem Rindfleisch bereits sehr nah.

In den Petrischalen von ETH-Professor Ori Bar-Nur wächst Rindfleisch. Davon gekostet hat der Regenerations- und Muskelbiologe noch nicht, denn das gezüchtete Fleisch ist in der Schweiz noch nicht für den menschlichen Verzehr freigegeben. Er weiß aber von Kollegen, die bereits In-vitro-Fleisch probiert haben (im Rahmen von bewilligten Degustationen). Und die urteilten: Geschmack und Konsistenz sind ähnlich wie bei echtem Fleisch. Letztlich ist es eben auch Rindfleisch – nur dass keine Kuh dafür geschlachtet werden muss.

Bar-Nur und sein Team produzieren das Fleisch in Zellkultur aus Rinderzellen. Sie nutzen dafür Vorläuferzellen, die Muskelfasern bilden, so genannte Myoblasten. Diese lassen sich aus einer Biopsie einer lebenden Kuh gewinnen. Für ihre Grundlagenforschung isolierten die Forschenden die Zellen jedoch aus gewöhnlichen Rindfleischstücken: Filet, Hüfte, Bäckchen und Bauchlappen.

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Herausforderung: authentische 3D-Struktur von Laborfleisch

Wissenschaftler konnten schon bisher aus Rinder-Myoblasten im Labor Muskelfasern züchten. Allerdings waren diese nach einer anderen Methode hergestellten Fasern in der Regel ziemlich dünn.

Den ETH-Forschenden ist es nun gelungen, aus Myoblasten ein dreidimensionales Muskelgewebe mit dicken Fasern zu erzeugen. Das Gewebe ist auch molekular und funktionell dem natürlichen Rindermuskelgewebe sehr ähnlich: Es sind darin dieselben Gene und Proteine aktiv wie in natürlichem Rindermuskelgewebe und es zieht sich wie sein natürliches Vorbild zusammen. In Muskelgewebe, das nach der bisherigen Methode hergestellt wurde, war das nicht der Fall. Unter anderem fehlten in deren Zellen ein Teil der Proteine, die natürlichem Muskelgewebe vorkommen.

Fleischprodukt mit Zukunft

Mit seiner Forschung bewegt sich Bar-Nur in einem zukunftsträchtigen Feld – in einem, das die Fleischproduktion revolutionieren will. Weltweit arbeiten Dutzende Start-ups mit Hochdruck daran, so genanntes Kulturfleisch marktfähig zu machen (also Fleisch, das aus Zellkulturen im Labor gezüchtet wird). Sie gehen von einem Kundenbedürfnis nach einer Fleischproduktion ohne Stall, Tiertransport und Schlachthof aus. Außerdem wird sich solches Fleisch mit einem geringeren Landverbrauch produzieren lassen. Möglicherweise ist es auch klimafreundlicher, darüber gehen die Ansichten allerdings auseinander.

In Singapur gibt es bereits Pouletfleisch zu kaufen, das im Labor aus Hühnerzellen hergestellt wurde. Bei Rindfleisch aus dem Labor ist die Entwicklung noch nicht ganz so weit fortgeschritten. Die Entdeckung der ETH-Forschenden könnte sie nun beschleunigen.

Ein Cocktail aus drei Molekülen macht den Unterschied

Um die dicken, funktionsfähigen Muskelfasern zu erzeugen, gaben die ETH-Forschenden dem Zellkulturmedium in der Petrischale einen Cocktail aus drei Molekülen hinzu.

• den zyklischen AMP-Agonisten Forskolin,

• den TGF-β-Rezeptor-Inhibitor RepSox

• und den GSK3-β-Inhibitor CHIR9902.

Die hinzugefügten Moleküle spielen bei der Differenzierung von Zellen eine Rolle.

Bar-Nur entwickelte diesen Molekül-Cocktail vor sieben Jahren als Postdoc an der Harvard University. Damals arbeitete er noch hauptsächlich mit Mäusen. In seiner Grundlagenforschung ging es darum, Muskelzellen außerhalb des Körpers wachsen zu lassen für die Therapie von Erbkrankheiten, bei denen Muskeln abgebaut werden. Auch jetzt an der ETH Zürich ist die Erforschung der Muskeldystrophie ein Schwerpunkt für ihn. Zusätzlich hat er entdeckt, dass sich sein Ansatz mit den drei Molekülen eignet, um im Labor bessere Rindermuskelzellen herzustellen.

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Bis zum Laborrindfleisch im Supermarkt wird es noch dauern

Die drei Moleküle werden nur im Anfangsstadium der Muskelfaserbildung benötigt. Es ist möglich und nötig, diese Moleküle im Verlauf des Herstellungsprozess wieder aus dem Zellkulturmedium zu entfernen. Wenn eines Tages im Labor hergestelltes Rindfleisch in den Handel kommen soll, wird es diese Moleküle nicht mehr enthalten.

Bis es so weit ist, braucht es noch Weiterentwicklungen, wie Christine Trautmann, Doktorandin in Bar-Nurs Gruppe und eine der beiden Hauptautorinnen der Studie, sagt: „Das Zellkulturmedium muss weiter optimiert werden, damit es kostengünstiger wird und sicherer für den menschlichen Verzehr. Außerdem müssen wir erforschen, wie wir diese Muskelfasern in größeren Mengen produzieren können.“ Bis jetzt haben die Forschenden nur wenige Gramm des Fleisches hergestellt.

Diese neuartigen Lebensmittel müssen noch einen längeren und aufwendigen Zulassungsprozess durchlaufen, bevor sie in die Läden und auf unsere Teller kommen, wie Adhideb Ghosh erklärt. Er ist Wissenschaftler in Bar-Nurs Gruppe und einer der beiden Hauptautoren der Studie. Um diese Technologie weiterzuentwickeln und auf den Markt zu bringen, erwägt Bar-Nur die Gründung eines Start-ups. Er möchte dazu beitragen, dass wir künftig ethisch unbedenkliche Burger herstellen können, die erschwinglich und sicher sind.

Originalpublikation: Trautmann CL, Ghosh A, Kalkan AK, Noé F, Bar-Nur O: Enhanced media optimize bovine myogenesis in 2D and 3D models for cultivated meat applications, Advanced Science 2025; DOI: 10.1002/advs.202413998.

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