11. juni 2010

3. Interview med stamcellekødsforsker Tor Erling Lea

Tor Erling Lea forsker i at anvende stamcelleteknologi til at dyrke animalske celler til kød, der egner sig til forbrug
Det er et lille forskningsfelt internationalt, og foreløbig er der mest tale om grundforskning, for at finde ud af, hvilke celler der egner sig bedst til at dyrke til muskelceller, og finde de signalveje som er involveret i differen­tieringen. Men måske venter resultaterne lige om hjørnet - det er især også et spørgsmål, om at finde nogen der vil finansiere forskningen, men Lea har allerede en aftale med den køkkenchef, som skal tilberede det første stamcellekød, der bliver færdigt.


Mit navn er Tor Erling Lea, jeg er uddannet biokemiker, men har arbejdet med immunologisk basalforskning inden for human medicin i omkring 30 år. Nu er jeg professor på Universitetet for Miljø- og Biovitenskap (UMB), der ligger syd for Oslo.

Jeg har de sidste 30 år arbejdet med grundforskning, især med samspillet mellem mesenkymale stamceller fra knoglemarven og immunceller for at finde ud af, hvordan de påvirker hinanden. For halvandet år siden fik jeg tilbud om et professorat herude inden for et nyt satsningsområde, som hedder mad og helse. Da jeg begyndte her, blev jeg så kontaktet af Stig Omholt, som er professor i teoretisk biologi. Samtidig er han også en meget miljøoptaget person, og han havde allerede taget initiativ til at forsøge på at etablere et internationalt netværk om det, han kaldte in vitro kød. Han har nogle kolleger i Holland og USA, som arbejder med det, så han havde et vist internationalt kontaktnet, som jeg blev trukket ind i, fordi jeg var den, som kom til UMB og havde kendskab til celler og cellekultur.

Vi ønsker altså at bruge stamcelleteknologien til at dyrke kød, det vil sige at dyrke muskelceller og de andre celler, som indgår i det kød, vi spiser. Vores mål er at finde ud af, hvordan vi får cellerne til at udvikle sig til muskel­celler og få tilstrækkeligt mange af dem til, at de bliver til muskelvæv. Næste skridt vil så være at finde ud af, om vi også kan udvikle andre typer celler, som indgår i muskelvæv – altså i kød, det vil sige bindevævsceller, fedtceller, nerve­celler med mere. Og vi skal finde ud af, hvor­dan vi kan dyrke vævet tredimensionelt, så det kommer tættere på det kød, vi kender.

Men foreløbig er vi altså på grundforskningsniveauet. Vi vil gerne finde de celler, der egner sig bedst til at blive til muskelceller.

Forsøg med forskellige celler

Den hollandske gruppe jeg talte om, har foreløbig arbejdet på en lidt anden måde end os. De har dels forsøgt at etablere embryonale stamcellelinjer fra dyr, ligesom man jo faktisk har lavet humane embryonale stamcellelinier. Men sidste gang jeg talte med dem, sagde de, at det ikke var lykkedes endnu med dyrecellerne. Der er jo også en lang vej at gå fra de embryonale celler helt frem til muskelcellerne, men deres mål er at forsøge at etablere animalske embryonale stamcellelinjer, for så at forsøge at styre deres udvikling frem til muskelceller.

Det andet alternativ, som de også forfølger, er at tage muskelstamceller, for der er selvfølgelig stamceller også i musklerne, satellitceller, så de arbejder både med embryonale celler og med satellitceller.

Vi har derimod ud fra vores specielle interesse valgt at undersøge muligheden for at bruge mesenkymale stamceller, fordi de har et stort proliferationspotentiale – altså de deler sig vældigt hurtigt. Forskellige celler i kroppen deler sig med forskellig hastighed, hjerneceller deler sig vældig langsomt, immunsystemets celler, for ikke at tale om knoglemarven, har en enorm delingsaktivitet. Det betyder, at vi kan holde de mesenkymale stamceller i kultur ganske længe, hvor de deler sig ca. en gang i døgnet. Hvis man vil lave store mængder af kød, så er det nødvendigt at arbejde med celler, som kan dele sig hurtigt.

Vi ved fra litteraturen, at mesenkymale stamceller traditionelt udvikler sig til fedtceller, knogleceller, bruskceller og bindevæv. Men der er også en del rapporter om, at mesen­kymale stamceller kan udvikle sig til nerveceller, og der er en del rapporter om, at det kan blive til muskelceller. Så vi tænkte, at vi ville forfølge dette spor og prøve at bruge vores kundskab om humane mesenkymale stamceller til at finde ud af, hvad som må gøres med disse stamceller fra dyr, for at vi skal få dem til at udvikle sig til at blive myocytter og eventuelt muskel­fibre. Det viser sig jo, at menneskeceller og dyreceller ikke opfører sig på helt samme måde.

Vi arbejder med griseceller. Det er igen ret tilfældigt, men vi har jo et institut for hus­dyr, og der fødes grise hernede med jævne mellemrum. Derfor var det naturligt for os at tænke, at vi kunne udnytte navlestrenge fra grise, som jo er rig på stamceller i støttevævet.

I navlestrengen kan vi måske have håb om at finde celler, som kommer fra fosteret, og som måske er noget mere umodne end normale somatiske stamceller. Navlestrengen er jo et sammensat organ, og her finder vi en grundsubstans, som kaldes Whartons gele, og den ved vi indeholder nogle celler, som på mange måder ligner mesenkymale celler fra knoglemarven.

Men for at være ærlig, så er jeg efterhånden lidt usikker på, hvad vi skal gøre for at få drejet mesenkymale stamceller til at blive myocytter. Derimod så har der nu været en del rapporter om, at der findes såkaldte pericytter, eller perivaskulære celler, som findes rundt om blodkarene i vores krop. De ser ud til at kunne give ophav til satellitceller og dermed også muskelceller. Så lige nu forsøger vi at isolere denne type celler fra de blodkar, vi finder i en navle­streng hos grise. Samtidig arbejder vi parallelt med både Whartons gele-cellerne og med pericytter for at se hvilke af dem der har størst udviklingspotentiale, både i forhold til proliferation og i forhold til differentiering.

Differentiering og dyrkningsmedier

Ved man tilstrækkeligt om den naturlige differentiering, om hvad der får celler til at specialisere sig i til bestemte celletyper?

Lea: Ja, den har man undersøgt ganske grundigt. Og disse traditionelle differentie­rings­veje til fedt, ben og brusk kender vi ganske meget til. Og nu skal vi altså prøve at narre cellerne til at gå i en anden retning. Her i laboratoriet arbejder vi med at karakterisere intracellulære signal­overføringssystemer, de intracellulære signaler. Når der kommer et signal – det kan være en vækstfaktor eller et cytokin – og stimulerer en celle, hvil­ke signaler er det så, som går ind i selve kernen og bidrager til regulering af gen­udtryk, for eksempel. Så vi sætter en række parallelle forsøg op og stimulerer på forskellig måde for at se, om vi er på sporet her eller der.

Differentieringen hænger altså sammen med, at bestemte geners aktivitet ændres. Så vi udsætter cellerne for forskellige typer stimuli. Vi har nogle tanker om, hvilke intra­cellu­lære signalveje, som må påvirkes for at ændre genekspressionen i ønsket retning. Her bru­­ger vi 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. Foreløbig gør vi altså dette ved hjælp af kunstige stimuli, vi bruger fx enzym­hæmmere for at hæmme bestemte enzymer, eller vi bruger kunstige ligander og spe­cielle stimuli for at aktivere bestemte intracellulære signalveje, som vi tror, er vigtige.



Nu gør vi dette primært for at forsøge at finde ud af, om disse signalveje er essentielle. I næste omgang bliver det selvfølgelig helt afgørende både for mig og for hele projek­tet at finde de naturlige stimuli, så vi kan lægge kemikalierne til side og bruge de natur­lige stimuli. Men ambitionen er at forsøge at beskrive de signalveje, som er involveret i differentieringen fra mesenkymale eller pericytstamceller og til muskelceller.

Hvad er det for et medium, cellerne bliver dyrket i? Er det baseret på føtalt kalveserum, for nogle vil sige, at hvis det her skal have en fremtid, så skal det være plantebaserede medier, det skal dyrkes på?

Lea: Ja, det er et godt spørgsmål. For bruger vi medier, der er baseret på dyr, er der mulighed for, at vi overfører zoonoser, altså dyresygdomme, til os selv. Desuden er en mening med teknologien jo, at vi så vidt muligt vil undgå at bruge dyr i produktionen. Men foreløbig arbejder vi med traditionelle cellekulturmedier, som jo er baseret på kalveserum. Jeg har dog talt med en professor i Tromsø, som har arbejdet med syntetiske, definerede medier hele livet, han har blandt andet produceret et medium, som er fuldstændig syntetisk og defineret, som bruges ved in vitro-fertilisering. Det medium er relativt dyrt, men han mener, at det skulle kunne lade sig gøre at fremstille et specialmedium for in vitro kødproduktion til en meget lavere pris. Så der er nogle gode kompetencer inden for syntetiske medier, som gør, at det skal være muligt.

Beholder og struktur

At dyrke disse celler i plastskåle, som vi gør nu, er vældig lidt effektivt, for hvis vi skal producere de store mængder, så må vi have store arealer. Derfor arbejder vi med mulig­heden for at dyrke cellerne i tre dimensioner. Vi forsker blandt andet i at dyrke dem på gelatin­partikler, små partikler, som befinder sig nede i et lille kammer, og som vi roterer sådan, at de på en måde holder sig svævende.

Det er for at lære noget mere om, hvilke muligheder vi eventuelt kan have for at udnytte tredimensional cellekultur. Vi må finde ud af nu, hvilken matrix som egner sig. I fremtiden tror jeg, vi vil kunne dyrke disse celler på et eller andet net, som ligner in vivo-situationen, og der tænker vi faktisk net af nanofibre. Man er nu i stand til at lave nanofibre af protein, så der kan man tænke sig, at man laver en matrix, som består af protein, og så laver man proteinholdige celler, altså muskelceller, som vokser på dette, og der begynder vi at nærme os en struktur.

Det er jo stadig den store forskel, at vi ikke kan få blodgennemstrømning i vævet, så vi må sørge for en anden måde at skaffe cellerne næring på, og det har selvfølgelig konsekvenser for, hvordan det kommer til at se ud, og hvordan det kommer til at smage.

Fremtiden

Lea: Nu har vi fået etableret disse stamcellelinjer i kulturer, og bare det har været et stort arbejde. Det er tydeligt, at man ikke direkte kan overføre erfaringerne fra humane stamceller til grise stamceller.

Vækstmedium

Har hindringerne været større, end I havde regnet med?

Lea: Altså, du kan sige, at gennembrud i videnskaben kommer pludseligt - så er der en brik, som falder på plads, den kan falde på plads ganske snart, og så har vi taget et langt skridt. Så bare vi klarer at få økonomi til at ansætte unge lovende interesserede, motiverede forskere, og vi fortsætter det internationale samarbejde, så er jeg temmelig overbevist om, at vi skal lykkes i løbet af overskuelig fremtid. Vores problem er i dag, at vi ikke har finansiering til at drive dette. Al forskning jeg driver er i hovedsagen finansieret af eksterne midler, og der skal eksterne midler til, for at vi kan drive også denne type forskning.

Men det lysner, for Norges Forskningsråd har lanceret en bevilling, som går på fremtidens mad. Der tror jeg, at vi kan lave en ansøgning, som vil have gode chancer.

Vi havde en jubilæumskonference den anden dag, og der afholdte jeg en forelæsning, hvor jeg fortalte om denne forskning, og det var nok det indlæg, som vakte størst interesse. Jeg blev interviewet både på norsk radio og tv og TV2, altså en kommerciel tv-kanal, og til aviser og så videre. Desuden var der personer fra Forskningsrådet i salen, som gav personligt udtryk for, at de syntes, det var spændende. Med den opmærksomhed vi har fået nu, tror jeg, at vi har et godt udgangspunkt.

Jeg tror faktisk, at vi kan lave dette, især hvis jeg tænker på det, vi spiser, som er daglig mad for os. For eksempel har vi i Norge en type kogt skinke, eller hvad siger man i Danmark? Det har ikke noget rigtigt med skinke at gøre. Det er et produkt, som er limet sammen af småkød, og jeg ser ingen grund til, at vi faktisk ikke skal kunne klare at lave noget tilsvarende her, bruge teknologien og finde ud af at producere noget, som hænger sammen, på samme måde som de fleste af de kødprodukter vi spiser i dag.

Er I kommet så langt, at I kan høste kød?

Lea: Ja, og det gør vi. Stig Omholt har en kollega, som han plejer at have julebord sammen med, og Stig har lovet ham, at han skal være den første til at prøve vores in vitro kød. Han har sit julebord på en restaurant, og der har han en aftale med køkken­chefen, som har lovet at gøre sit bedste for at tilberede dette, sådan at det bliver godt.

Er det så i år 2009 eller 2030?

Lea: Ja, jeg tør ikke sige før 2015.

Og bliver det mere end en ært?

Lea: Ja, det bliver nok en lille hors d'oeuvre.