16. juni 2011

Stamcellekød er godt for klimaet

I de seneste år er et nyt forskningsfelt opstået i relation til stamcelleforskningen, nemlig at bruge stamcelleteknologien til at dyrke kød - ved at få dyrestamceller til at specialisere sig til klumper af kød
Tanken er altså at producere kød i et næringssubstrat i dyrkningstanke uden for dyret – det vil sige at kødet er produceret uden at slå dyr ihjel.

Mange mennesker vil sikkert undre sig over, at nogen overhovedet har fundet på at forske i, om stamcelleteknologien kan bruges til at producere kød, vi kan spise. Hvorfor skulle vi dog bruge højteknologi i stedet for at producere husdyr, som vi altid har gjort?

Det korte svar er, at vi i disse år har en global klimakrise og i 2007-2008 desuden oplevede en global fødevarekrise, der af de fleste ses som et varsel om, at verden står med enorme udfordringer i forhold til at brødføde sin voksende befolkning i årene fremover. Stamcellekød kan være et blandt mange redskaber til at afbøde begge dele. For kød – især oksekød – er uden sammenligning den fødevare, der koster flest ressourcer at fremstille, og som belaster klimaet mest. Derfor kunne det måske hjælpe på både klimakrise og fødevaremangel, hvis man kunne dyrke kød uden dyr.

FØDEVARERS KLIMABELASTNING: Diagrammet viser, hvor meget forskellige fødevarer belaster klimaet (klik på diagrammet for at zoome ind).

Du kan læse om, hvorfor kødspisning påvirker klima- og fødevarekrise her og om hvorfor oksekøds klimabelastning er 4-8 gange større end klimabelastningen fra produktion af svine- og kyllingekød. Desuden er kvæghold ikke bare en stor bidragydere til udslip af drivhusgasser. På verdensplan lægger kvægdriften beslag på store vand- og landressourcer samt belaster miljøet og biodiversiteten. Vi står altså i en situation, hvor der er behov for at indskrænke kødproduktionen for at nedbringe udledningen af drivhusgasser, men det modsatte ser ud til at være tilfældet. Efterspørgslen efter kød er stigende, og FN's Fødevare- og Landbrugsorganisation, FAO, forudsiger, at produktionen af kød vil blive mere end fordoblet, fra 229 mio. ton i 1999-2001 til 465 mio. ton i 2050.

Det er i denne sammenhæng, vi skal se bestræbelserne på at producere kød i dyrkningstanke i stedet for at opdrætte slagtedyr. Hvad nu hvis man kunne tage teknikkerne fra den humane stamcelleforskning og anvende dem til at dyrke dyreceller til kødstrukturer, som vi mennesker kan spise? Hvis kød produceret på denne måde kunne overflødiggøre en del af det nuværende dyrehold, kunne trykket på de knappe vand- og landressourcer reduceres, og dyrenes udledning af drivhusgasser nedbringes.

Dyrkning af kød fra stamceller

Hvis man vil forstå, hvordan man forestiller sig at dyrke og producere kød ud fra stamceller, er det nødvendigt at interessere sig lidt for, hvad kød egentlig er. Begrebet kød bruges primært om muskelvæv fra dyr, nærmere bestemt den slags muskelvæv som kaldes skeletmuskelvæv.

Muskelvæv er primært opbygget af muskelceller. Det er muskelceller, der giver muskelvævet dets unikke egenskab, nemlig evnen til at trække sig sammen (se hvordan i boksen).

Ud over muskelcellerne indgår der også andre typer celler i muskelvæv – altså i kød. En bøf eller en kotelet består således primært af muskelceller, men også af blandt andet bindevævsceller og fedtceller. Der er også både nerver og blodkar i muskelvæv, og derfor findes der i muskelvæv også nerveceller og celler, der indgår i blodårernes vægge. Færdigudviklede muskelceller (myofibre) i skeletmuskelvæv – altså i kød – kan ikke dele sig. Så man kan altså ikke producere kød ved at isolere nogle få af den slags muskelceller fra en færdigudviklet muskel og få dem til at dele sig til flere muskelceller, indtil man har et stykke kød.

I stedet må man have fat i forløberne for de færdigudviklede muskelceller: muskelstamcellerne. De har, i modsætning til myofibrene, evnen til at dele sig og udvikle sig til nye muskelceller. Når vi får en skade i musklerne, er det en slags muskelstamceller, der begynder at dele sig for at levere celler til erstatning for de ødelagte muskelceller. I fostertilstanden indeholder dyr nogle stamceller, der kan udvikle sig til ikke bare muskelceller, men også fx brusk- og knogleceller, så de er ikke så velegnede til kødproduktion.

For at producere stamcellekød har man brug for nogle celler, som kan udvikle sig til muskelceller. Man har brug for et vækstmedium, det vil sige en væske som indeholder de næringsstoffer og vækstfaktorer, som cellerne har brug for for at kunne vokse, dele sig og udvikle sig til muskelceller. Og man har brug for en beholder, hvori cellernes vækst, deling og udvikling kan foregå.

Som vækstmedium bruger forskerne væske udvundet fra blod fra kalvefostre, men det kan ikke bruges, hvis formålet er at producere store mængder kød, for det ville være meget dyrt og desuden ikke frigøre os fra at producere dyr. Og samtidig kan der måske overføres sygdomme fra kalvene. Derfor har man gjort forsøg med blandt andet udtræk fra forskellige svampe.

En (anden) udfordring er, at muskelcellernes vækst er betinget af, at de har et underlag at fæstne sig på. Det betyder, at de kun vokser i tynde lag af et eller få cellers tykkelse, hvorfor der er behov for en kolossal flade, hvis man skal dyrke store mængder af kød. Nogle har foreslået, at man kunne lade myoblasterne fæstne sig til tusindvis af bittesmå kugler eller andre tredimensionelle strukturer lavet af fx kitin (en kæde af sukkermolekyler som findes i bl.a. svampes cellevæg og leddyrs ydre skelet). Det er tanken, at kuglerne med de fæstnede myoblaster skal hvirvle rundt i et vækstmedium.

Desuden mener forskerne, at det er en stor fordel, at muskelceller, der dyrkes, strækkes med jævne mellemrum. Denne strækning betyder dels, at udviklingen af færdige muskelceller foregår hurtigere og bedre, dels at cellerne opnår en bedre tekstur og smag. Normalt muskelvæv i en organisme strækkes og trækker sig jævnligt sammen – og det lader altså til at have betydning for kødets kvalitet, fx dets tekstur og smag. Kugler af kitin kan laves således, at de ændrer størrelse, når temperaturen, i det medium de flyder rundt i, ændres en lille smule. Hvis man lader myoblaster vokse og udvikle sig på sådanne kugler, vil det være muligt at strække myoblasterne og de dannede muskelceller regelmæssigt, ved at ændre temperaturen i næringsmediet.

FRA KO TIL STAMCELLEKØD: Muskelstamceller kan isoleres fra muskelvæv og dyrkes. Under de rette dyrkningsforhold vil cellerne udvikle og dele sig. Nogle forskere foreslår at dyrke muskelstamcellerne på mikroskopiske kitin-kugler i næringsmedium. De færdigudviklede muskelceller kan så høstes fra kitin-kuglerne og forarbejdes til anvendelse i fx noget der svarer til hakket kød (Illustration: Peter Waldorph)

Resultatet er en masse, der består af løse, ustrukturerede muskelceller. Med lidt god vilje kan man kalde denne masse for "kød". Men det er ikke kød med den struktur, som vi normalt forbinder med kød. Stamcellekød produceret på denne måde ligner altså slet ikke en bøf eller en kotelet. Mest ligner det ekstremt finthakket kød, selv om også hakket kød jo består af mange andre celler end muskelceller.

Når der alligevel eksperimenteres med at fremstille stamcellekød, der består af løse, ustrukturerede muskelceller, er det blandt andet fordi, der er et meget stort marked for forarbejdede kødprodukter som fx pølser, hamburgere, kødboller og nuggets. Cirka halvdelen af det kød der spises i den vestlige verden er forarbejdet kød. Og fortalerne for at producere stamcellekød mener, at den slags kød sagtens kan anvendes til produktion af forarbejdede kødprodukter.
Kan det lade sig gøre?

Flere forskergrupper har afprøvet, om det faktisk kan lade sig gøre at dyrke løse, ustrukturerede muskelceller. Det kan det, og det er relativt uproblematisk at gøre det – i hvert fald i lille skala i et laboratorium.

Helt anderledes ser det ud med hensyn til mulighederne for at dyrke egentlige stykker kød, som ligner det kød, vi kender fra fx en engelsk bøf eller en kotelet. Kød af denne slags har sin struktur, konsistens og smag, dels fordi det består af meget mere end muskelceller, dels fordi cellerne ikke bare ligger tilfældigt mellem hinanden.

Et stykke oksekød er således en kompliceret tredimensionel struktur bestående af muskelceller, fedtceller, bindevæv, blodkar og nerver. Og det er meget vanskeligt – nogle vil endda sige umuligt – at genskabe denne struktur kunstigt ud fra stamceller.

Forskere der arbejder med muskelvæv, har været i stand til at danne meget små stykker muskelvæv, kaldet myooider, ud fra stamceller ved at dyrke satellitceller og bindevævsceller fra rotter sammen. Men myooiderne bliver kun ganske få millimeter store, så der er meget langt til en stor, saftig bøf.

Et andet spørgsmål angår prisen. Med den nuværende teknologi vil det være meget dyrt at producere stamcellekød. Nogle af de forskere der har dyrket stamcellekød i lille skala i deres laboratorier, har givet forskellige bud på, hvad det, med den teknologi de anvender i laboratoriet, vil koste at producere et kilo oksekød. Buddene varierer mellem 2.000 og 2 millioner dollars!
Nogle forskere mener dog, det kan lade sig gøre at få prisen ned på et niveau, hvor det kan betale sig.

Etik og fødevarevalg

I teksten Sammenhængen mellem kødspisning, klimaforandringer og fødevarekrise kan du læse om, hvad det er ved opdræt af især kvæg der belaster klimaet og miljøet, og hvordan vores kødspisning også bidrager til fødevarekrisen.

Det er tanker som disse, der motiverer stamcelleforskeren Tor Erling Lea til at forske i mulighederne for at producere kød in vitro. I interviewet med ham kan du læse om, hvor langt forskningen er, og hvilke udfordringer forskerne skal overvinde, for at storproduktion kan blive en mulighed i fremtiden.
Det viser sig altså, at vores valg af fødevarer har en del konsekvenser, som stiller os over for etiske valg.

I etikinterviewet diskuterer Mickey Gjerris og Kasper Lippert-Rasmussen blandt andet, om vi bør spise mindre kød for at tage hensyn til klimaet og mennesker i fattige lande – og om stamcellekød kan være en mulighed for at få kød alligevel.

Muskelceller

Hver enkelt muskelcelle indeholder særlige proteiner (aktin og myosin), som kan gribe fat i hinanden og trække muskelcellen kortere. Når de enkelte muskelceller i en muskel trækker sig sammen, trækker hele musklen sig sammen, og gør at fx armen bevæger sig.
Muskelcelle


KLIK PÅ BILLEDET OG SE en animation der viser, hvordan muskelceller kan trække sig sammen, hvilket gør musklen kortere og dermed trækker fx bicep-musklen undrarmsknoglen til sig, og vi bøjer armen. Inden i hver muskelcelle findes der strukturer af fibre, der kan "kravle" op ad hinanden: Myosinfibrene består af en masse myosin-proteiner, har hver et aktivt "hoved", og de kan hive sig afsted på actinfibrene. Derved trækkes cellen sammen i længderetningen.