„Ekologické“ maso ze zkumavky: Kdy se zakousneme do umělého burgeru?

Svalové buňky začali jako první pěstovat v laboratořích tkáňoví a orgánoví inženýři s cílem získat svalovou tkáň pro pacienty postižené závažnými onemocněními či následky těžkých zranění. Zvláštní kapitolu představuje pěstování srdeční svaloviny pro léčbu následků infarktu myokardu a další typy poškození tohoto orgánu. Počáteční entuziasmus ale poměrně rychle vystřídalo vystřízlivění. Pěstování plnohodnotné svalové tkáně se ukázalo jako mimořádně náročné.

Přechodný boom tkáňového inženýrství přesto inspiroval producenty potravin živočišného původu, kteří si záhy uvědomili, jaký potenciál se v tkáňovém inženýrství svalové tkáně skrývá. Mnohé biotechnologické start-upy jednoduše přetáhly odborníky, kteří nabrali zkušenosti s pěstováním svaloviny v biomedicínském výzkumu, a rozjely s nimi svůj vlastní výzkum a vývoj. Nabídka masa vypěstovaného v bioreaktorech může oslovit část spotřebitelů, kteří mají výhrady k podmínkám, v jakých jsou chována hospodářská zvířata, a nesouhlasí s jejich zabíjením.

Šetrnější maso

Podle analýz Hanny Tuomistové z University of Oxford se při výrobě „masa ze zkumavky“ ušetří asi 45 % energie, 99 % půdy, 94 % skleníkových plynů a 96 % vody. Jiné analýzy nepřipisují „masu ze zkumavky“ tak jasnou ekologickou převahu, ale stále je hodnotí jako ekologičtější než chov hospodářských zvířat. Oxfordští vědci John Lynch a Raymond Pierrehumbert ale publikovali ve vědeckém časopise Frontiers in Sustainable Food Systems analýzu, v níž chov skotu ve srovnání s „masem ze zkumavky“ obstál. Soustředili se na nejcitlivější položku na seznamu ekologických dopadů chovu skotu, kterou je produkce skleníkových plynů, a tu hodnotili z dlouhodobého hlediska.

Většina analýz přepočítává oteplovací efekt všech skleníkových plynů vznikajících při produkci masa na účinky odpovídajícího množství oxidu uhličitého. Skot však nevytváří jen oxid uhličitý, ale třeba i významná množství metanu, jenž vyvolává mnohonásobně silnější skleníkový efekt. Při produkci masa v bioreaktorech vzniká prakticky výhradně „slabší“ oxid uhličitý, a tak by se mohlo zdát, že vše hraje ve prospěch produkce „masa ze zkumavky“. Lynch a Pierrehumbert ale berou v potaz osudy jednotlivých skleníkových plynů v atmosféře, které se od sebe diametrálně liší. Zatímco oxid uhličitý je stabilní a v ovzduší se akumuluje, metan se rychle rozkládá a jeho oteplovací efekt postupem času mizí.

Z krátkodobé perspektivy se „maso ze zkumavky“ jeví jako ekologicky šetrnější, protože oxid uhličitý vzniklý při jeho produkci neohřeje pozemské klima takovou měrou jako metan uvolněný do ovzduší skotem. Z dlouhodobého hlediska však vyvolá nahromadění oxidu uhličitého vzniklého při produkci „masa ze zkumavky“ silnější oteplení. Podle Lynche a Pierrehumberta tak mohou být některé způsoby chovu skotu s ohledem na globální oteplení ekologičtější než pěstování masa v bioreaktorech. Produkci vepřového, skopového nebo drůbežího masa a stejně tak i mléka či vajec provází výrazně nižší zátěž životního prostředí než chov skotu na maso. Chov prasat, ovcí, koz a drůbeže bude proto vycházet z porovnání s růstem masa v umělých podmínkách ještě příhodněji.

Kolik vypěstujeme?

Kultivace buněk v obřích bioreaktorech je dokonale zvládnutá technologie. Vyrábí se tak řada důležitých léků. Například inzulín pro diabetiky produkují pěstované kvasinky, do jejichž dědičné informace vnesli genoví inženýři příslušný lidský gen. V drtivé většině případů nejsou výsledným produktem těchto výrobních procesů samotné buňky, ale látka, již buňky produkují. Na podobném principu dnes vědci vyvíjejí systémy pro produkci mléka a vajec v bioreaktorech.

Využívá se v nich kvasinek či jiných buněk, do kterých jsou metodami genového inženýrství vneseny geny skotu kódující mléčné bílkoviny nebo geny kura domácího pro proteiny vaječného bílku. Ty se z buněk izolují a vědci se z nich následně snaží vytvořit náhražku kravského mléka nebo bílku slepičích vajec. Ani tady se ale zatím nepodařilo dosáhnout nějak oslnivých výsledků. S takto získanými produkty se zatím počítá především jako se surovinami pro další zpracování v potravinářském průmyslu. Například vaječné bílkoviny by se mohly přidávat do těstovin.

Pro pěstování masa je klíčové právě získání velkého objemu buněk, a to bývá obtížný úkol. Ve větších shlucích buňky odumírají, protože se k nim nedostává dost kyslíku a živin, a problémy nastávají i při odstraňování zplodin látkové výměny. Řešení nabízí pěstování buněk na trojrozměrném scaffoldu čili „lešení“ z biodegradovatelných polymerů. Ty zpočátku nabízejí buňkám oporu a umožňují, aby masou pěstovaných buněk volně protékal živný roztok.

Postupem času se polymer rozkládá a nakonec zbyde jen masa buněk. Takové pěstování buněk je však složité a drahé. Mnozí vidí řešení ve využití 3D tisku. Ani to není snadné, i když dnešní 3D tiskárny dovolují zhotovit trojrozměrné struktury z biodegradovatelných polymerů, které slouží jako scaffold pro kultivované svalové buňky – tiskárna nasadí svalové buňky na „lešení“ z biopolymeru už při samotném tisku. Pro velkoprodukci „masa ze zkumavky“ to zatím nestačí.

Zdolávání překážek

Biotechnologické firmy zaměřené na výzkum a vývoj metod pro produkci masa v bioreaktorech vyrůstají v ekonomicky rozvinutých zemích jako houby po dešti. Zatím se těší přízni investorů a o finance na výzkum a vývoj nemají nouzi. Do tohoto biotechnologického odvětví investují možná trochu překvapivě i tradiční producenti masa, kteří doposud bezvýhradně spoléhali na chovy hospodářských zvířat. „Maso ze zkumavky“ pro ně představuje potenciální konkurenci, kterou rozhodně neberou na lehkou váhu.

Díky vydatné podpoře z mnoha zdrojů už se pěstování „masa ze zkumavky“ vypořádalo s nejedním problémem. Svalové buňky se vždy pěstovaly v živných roztocích obsahujících 5 % fetálního telecího séra. To se vyrábí z krve plodů telat vyjmutých z těla březích krav. Usmrcení nenarozeného telete pro zajištění klíčové suroviny k produkci „masa ze zkumavky“ je pro ochránce zvířat nepřijatelné. Dnes už ale firmy, jako je Mosa Meat, dokážou pěstovat svalové buňky bez fetálního telecího séra.

K dalším nesporným úspěchům se řadí snižování nákladů na produkci masa ze zkumavky. Z astronomických 300 000 dolarů za první hamburger ze zkumavky se dnes některé firmy dostávají na zlomek této ceny. Na sklonku roku 2020 se singapurské úřady postaraly o průlom na trhu s potravinami, když povolily prodej kuřecího masa vypěstovaného ze svalových buněk v bioreaktorech. Světovou premiéru si kuře „ze zkumavky“ z produkce americké firmy Eat Just odbylo pod označením GOOD Meat Cultured Chicken v luxusní singapurské restauraci 1880. Za třiadvacet dolarů mohli hosté ochutnat malou porci umělého masa upraveného na tři různé způsoby.

Firma Mosa Meat avizovala v roce 2020, že do roka stlačí náklady na laboratorní vypěstování kilogramu masa k deseti dolarům, a začne tak konkurovat klasickým producentům hovězího. Experti ale odhadují, že reálné náklady na kilo laboratorně vypěstovaného masa neklesly pod 400 dolarů a v řadě případů jsou několikanásobně vyšší. Vzácností nejsou laboratorní provozy, kde kilo masa vyjde na dva tisíce dolarů. Výrobní náklady GOOD Meat Cultured Chicken zůstávají firemním tajemstvím. Eat Just ale nepopírá, že produkci dotuje ze svého. „Nenasadili jsme cenu tak, abychom byli ziskoví,“ přiznal Josh Terrick z vedení firmy.

Rozhodnou mlsné jazyky

O tom, zda se maso „ze zkumavky“ prosadí, rozhodne spotřebitel. Poptávka se bude odvíjet nejen od ceny, ale také od chuti a třeba i od zdravější skladby živin. A v tom má uměle vypěstované maso stále rezervy. Zaostává za skutečným masem svou konzistencí a nevyrovná se mu ani chuťově. Hovězímu steaku či vepřové kotletě dodává jejich konzistenci tzv. extracelulární matrix, jakési „lešení“ z proteinových vláken, na něž se při růstu svalu „navěsí“ svalové buňky. Tyto proteiny ale svalovým buňkám vypěstovaným ve zkumavce chybějí, získaný produkt se proto nejvíc ze všeho podobá mletému masu. Strukturu masa ovlivňuje také pohyb zvířete; buňky narostlé v bioreaktorech „necvičí“, takže mají „blátovitější“ konzistenci.

Sval zvířete se neskládá jen ze svalových buněk. Jeho nedílnou součást tvoří i tukové buňky, které dodávají masu na šťavnatosti. Masu narostlému v bioreaktoru ale tukové buňky chybějí, tudíž je konzumenti považují za „suché“. Vědci na odstranění tohoto nedostatku usilovně pracují. Nedávno ohlásil tým z Tufts University v americkém Medfordu úspěch při pěstování velmi tenkých plátků tukové tkáně myší a prasat. Vědci odzkoušeli jejich lisování po vrstvách a došli k závěru, že kombinací se svalovými vlákny narostlými v bioreaktorech lze dosáhnout výrazného zlepšení chuti „masa ze zkumavky“, která by se uplatnila například při grilování.

Ani to ale nezajistí, aby se maso narostlé v bioreaktorech plně vyrovnalo masu zvířat. Z pastvy a z kvalitních krmiv přechází do svaloviny široké spektrum molekul, které pozitivně ovlivňují chuť i aroma. Také tyto látky maso narostlé v bioreaktorech postrádá. Další významný faktor ovlivňující chuť představuje proces vyzrávání masa. Ve svalu poraženého zvířete proběhne pestrá kaskáda biochemických reakcí, jež zatím neumíme v bioreaktorech napodobit. Velkým plusem „masa ze zkumavky“ by mohla být cílená úprava skladby tuků tak, aby bylo maso narostlé v bioreaktorech zdravější.

O budoucnosti „masa ze zkumavky“ zcela jistě rozhodnou spotřebitelé, kteří jej nebudou posuzovat jen na základě ekologických přínosů – důležitá pro ně bude i cena a zdravotní bonusy. Nic z toho ale neodsune do pozadí chutě a vůně. Současná skladba jídelníčku lidstva dokazuje, že zdravé potraviny nejdou na dračku, pokud nejsou zároveň chutné a cenově dostupné. Naopak, řadu potravin a nápojů si lidé neodepřou, i když velmi dobře vědí, že jejich zdraví neprospívají.