Культ мяса: ученые Университета ИТМО вырастят культивированное мясо

Гамбургер с искусственной котлетой

«Через пятьдесят лет мы не будем абсурдно выращивать целого цыпленка, чтобы есть только грудки или крылышки, а будем выращивать эти части отдельно в подходящей среде», – так сказал Уинстон Черчилль еще в 1930 году. Но первые серьезные исследования на тему выращивания мяса в лаборатории появились только в начале двухтысячных.

В 2004 году Джейсон Гаверик Матени создал компанию «Новый урожай» (англ. New Harvest), финансирующую научные исследования в области использования клеточных культур вместо живых животных для выращивания мяса. Матени заинтересовался культивированным мясом в ходе исследования инфекционных заболеваний в Индии. Для получения степени магистра в области здравоохранения он отправился на птицефабрику в окрестностях Дели, где увидел десятки тысяч накаченных антибиотиками цыплят, живущих на собственном навозе. И это в традиционно вегетарианской Индии! Эта картина настолько засела в мозгу исследователя, что он твердо решил заняться производством мяса из пробирки.

Читайте также из рубрики Наука: «Радиодозор»: томские ученые разработали прибор для поиска людей под завалами

Вернувшись в США, Матени стал изучать жизнеспособность изготовления искусственного мяса в производственных масштабах. Самым серьезным проектом по получению мяса из пробирки на тот момент были эксперименты NASA. Космическое агентство, готовясь к полету на Марс, пыталось найти более совершенные способы долгосрочного питания астронавтов. Три года – а минимум столько займет полет на Марс – употреблять «высушенную» еду из тюбика никуда не годится. Плюс искусственное мясо решило бы проблему с весом на борту.

В 2000 году первый съедобный животный белок был создан из золотой рыбки (goldfish) исследовательским консорциумом NSR / Touro Applied BioScience по заказу NASA. Биоинженер Морис Бенджаминсон из нью-йоркского Колледжа Туро с коллегами поместил филейную часть золотой рыбки размером пять на десять сантиметров в раствор, используемый для выращивания клеток в пробирке. Раствор представлял из себя насыщенную гормонами и питательными веществами кровь «нерожденных телят» – проще говоря, эмбрионов. За неделю кусочек рыбы увеличился на 14%.

Бенджаминсон задался вопросом, насколько выросшая «мертвая ткань» пригодна в пищу. Как писал журнал New Scientist, исследователи вымыли «это», приправили лимоном, чесноком и перцем, обжарили в оливковом масле и понесли на пробу коллегам из соседней лаборатории. Те от блюда отказались, объяснив, что без разрешения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов употреблять это нельзя.

Фото: britanka.media

По мнению ученого, многим не понравится есть нечто, полученное таким чудовищным с точки зрения этики способом. Поэтому Бенджаминсон продолжил свои исследования под другим соусом, используя в качестве нового питательного раствора грибной экстракт, – но должного эффекта не достиг.

Джейсон Матени связался со всеми 60 авторами, цитируемыми в исследовании NASA. В итоге он объединился с тремя инженерами-биологами – их исследования были опубликованы в журнале Tissue Engineering в 2005 году и вызвали общественный и научный интерес к «Новому урожаю». Работа Матени, направленная на развитие сельскохозяйственных биотехнологий, была названа The New York Times одной из «идей года», а сам Матени впоследствии получит премию президента Соединенных Штатов как выдающийся молодой ученый.

Читайте также из рубрики Наука: Российские ученые перенесут школьников в виртуальную реальность и отменят контурные карты

Первый синтетический кусок мяса был выращен, однако, не «Новым урожаем». В августе 2013 года гамбургер из искусственной говядины, созданный доктором Марком Постом, был съеден на демонстрации для прессы в Лондоне. Ученые из Маастрихтского университета в Нидерландах во главе с Марком Постом взяли стволовые клетки коровы и вырастили из них полоски мышц, которые затем объединили, чтобы приготовить кусок мяса для гамбургера. Изготовил гамбургер из искусственного мяса шеф-повар Ричард МакГэун из ресторана Great House.

В том же 2013 году новым исполнительным директором «Нового урожая» была назначена Иша Датар. Биоинженер индийского происхождения была вдохновлена курсом по мясной науке в Университете Торонто и стала изучать экологические последствия производства животноводческой продукции и возможность производства мяса в пробирке. С появлением Датар фокус компании переместился с искусственно созданного мяса на произведенные с помощью биотехнологий молоко и яйца. Сегодня «Новый урожай», поддерживая и координируя исследовательские лаборатории, продвигает науку о «клеточном сельском хозяйстве» – о том, как вырастить любой продукт – молоко, яйца, рыбу, мясо, фрукты и даже вкус и ароматы – из клеток.

Ричард МакГэун. Фото: hi-news.ru

Стейк из пробирки

Разработкой методов выращивания искусственного мяса в пробирке занимаются и в России. В 2006 году академик Российской академии сельхознаук и председатель Мясного совета России Иосиф Рогов подал заявку на патент «Способа получения мясного продукта». Он сумел вырастить экспериментальные полоски говядины из стволовых клеток животного, однако коммерческого интереса к разработке ни государство, ни частные компании не изъявили.

Ученые Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики сделали шаг от стволовых клеток к мышечной ткани. В настоящее время на факультете пищевых биотехнологий и инженерии Университета ИТМО совместно с международным научно-исследовательским институтом «Биоинженерии» разрабатывается механизм и возможные направления управляемого синтеза в получении биополимеров заданного состава – то есть структурной основы живых организмов. В перспективе эта работа может привести к возможности управляемого синтеза пищевых белков, то есть выращивания мяса в лабораторных условиях.
Мясо – это мышцы животных. Технология производства искусственного мяса состоит из получения мышечных клеток животных и применения белка, который позволяет клеткам делиться, создавая большие куски плоти. По словам профессора факультета пищевых биотехнологий и инженерии Университета ИТМО Александра Ишевского, получение исходных клеток от животных необходимо лишь один раз, после чего клетки продолжают культивировать себя самостоятельно.

При наличии неограниченного запаса питательных веществ и пространства для роста одна клетка за три месяца может пережить до 75 циклов деления. За это время она произведет такое количество мышечной ткани, которой хватит, чтобы приготовить 20 трлн наггетсов. Но, по признанию Ишевского, в настоящее время невозможно смоделировать условия естественного роста живой ткани, чтобы в единой системе осуществлялось и кислородоснабжение, и подпитка микро- и макроэлементами. Суммарно эти процессы заставляют клетку делиться, и происходит естественный рост мышечной ткани. В лабораторных условиях из-за нехватки питательных веществ и кислорода ткани начинают погибать, как только достигают значительных объемов.

Фото: shutterstock.com

К тому же аминокислотный состав, который определяет пищевую, биологическую ценность и реальную стоимость мяса, различается в зависимости от конкретной части туши. Природа предусмотрела более короткий состав пептидной цепочки для тех мышц животного, которые напрягаются чаще и сильнее. В лабораторных условиях пока невозможно смоделировать условия движения и условия покоя синтезируемой мышечной материи. Заграничные коллеги пытаются сымитировать мускульную работу, сжимая и растягивая клетки на микротренажерах или посредством слабых электрических разрядов.

Достижением сегодняшнего дня для ученых ИТМО является подтверждение возможности построить из различных аминокислот цепочки пептидов. «А создание в лабораторных условиях искусственного мяса как продукта, готового к потреблению, – это вопрос минимум ближайших 20–25 лет исследований», – считает Александр Ишевский.
На данном этапе исследований в Университете ИТМО была создана биополимерная съедобная пленка, которая может использоваться в качестве покрытия и защиты пищевых продуктов. С помощью полимерного покрытия можно будет продлить сроки годности продуктов почти в два раза. При этом такое покрытие легко смывается водой и является съедобным, то есть усваивается организмом.

Читайте также из рубрики Наука: Хьюстон, проблемы больше нет: российские ученые нашли способ переработать углекислый газ на МКС в воду

Также Санкт-Петербургским университетом информационных технологий, механики и оптики разработаны системы структурного питания – смеси для спортивного питания, функциональные продукты с заданными свойствами. Функциональность определяется назначением продукта. К примеру, один из разработанных Университетом ИТМО чаев понижает артериальное давление, другой – нормализует работу кишечника, третий – улучшает состояние печени и желчного пузыря.

«Наши продукты выполнены из натуральных компонентов, сбалансированы по аминокислотному составу, по микроэлементам, и самое главное – они сохраняют все вкусовые характеристики. Если потребитель покупает смесь для приготовления гаспачо, то он получает гаспачо, если готовит мясной суп – получает суп с настоящим мясом. Кроме того, у них низкий гликемический индекс, так что эти смеси идеально подходят для диабетиков», – говорит Александр Ишевский.

Через 30–40 лет население планеты увеличится до десяти млрд., и к тому времени свинина и говядина станут предметом роскоши. По данным Всемирной организации здравоохранения ООН, спрос на мясо к 2050 году удвоится, а планета не сможет обеспечить достаточное количество животноводческих ферм кормом и водой. Это значит, что человечеству придется урезать потребление обычного мяса. Искусственное мясо может стать достойной альтернативой. Оно не только решит продовольственную проблему, но и положит конец негуманному обращению с сельскохозяйственными животными. Кроме того, для производства культивированного мяса потребуется меньше земли, воды, удобрений и пестицидов, а значит, меньше вреда будет причинено экологии.