Om het resultaat te verkrijgen namen de onderzoekers een sla, een klein deeltje goud en een soort genenpistool. Ze laadden het gen op de deeltjes die de instructies bevatten voor het maken van varkensmyoglobine en schoten ze vervolgens in bladcellen. De plant groeide, produceerde zaden en begon vooral een eiwit te produceren dat we normaal gesproken in de spieren van dieren aantreffen.
Het is het experiment dat onderzoekers van Imperial College London en de Britse startup Kyomei hebben uitgevoerd en waarop is gepubliceerd Grenzen in de plantenwetenschappen. Wetenschappers zijn erin geslaagd sla en tabak myoglobine te laten produceren door het DNA van hun bladgroenkorrels te modificeren. Het doel zou op een dag kunnen zijn om planten als kleine fabrieken te gebruiken om een van de ingrediënten te verkrijgen waarmee plantaardige alternatieven voor vlees meer op het origineel kunnen lijken. Die ‘ene dag’ is echter nog steeds erg belangrijk.
Waarom myoglobine
Myoglobine is een eiwit dat voornamelijk aanwezig is in de spieren van gewervelde dieren. Het bevat heem, een molecuul dat ijzer bindt en bijdraagt aan de kleur van vlees en enkele van de kenmerken die we waarnemen als we het eten.
Daarom is het van groot belang voor degenen die werken aan plantaardige alternatieven. Een burger maken met erwten- of soja-eiwit is relatief eenvoudig; het tegelijkertijd reproduceren van de textuur, kleur, geur en smaak van vlees is een andere klus. Myoglobine zou een van de nuttige ingrediënten kunnen worden om dichter bij dat resultaat te komen.
De onderzoekers kozen voor chloroplasten, de structuren van plantencellen waarmee planten fotosynthese kunnen uitvoeren. Ze hebben ook hun eigen kleine DNA, en binnen één enkele cel zijn er meerdere. Heel simpel gezegd: als je een plant wilt overtuigen een eiwit te produceren, kan het handig zijn om veel kopieën van de ‘fabriek’ te hebben.
En dit is precies wat er gebeurde. In tabak was de productie van myoglobine verkregen door het modificeren van de chloroplasten minstens drie keer hoger dan die verkregen door het inbrengen van het gen in het DNA van de celkern.
Hoeveel “vlees” produceert sla? Veel minder dan het lijkt
Hier kun je het beste je fantasie op afstand houden: de sla veranderde niet in biefstuk en niemand in de studie proefde ervan om te zien of het naar vlees smaakte.
In gedroogde slablaadjes schatten de onderzoekers ongeveer 810 milligram myoglobine per kilogram; in tabak ongeveer 800 milligram. In echt vlees zijn de concentraties beslist hoger: de studie noemt waarden in de orde van enkele milligrammen per gram drooggewicht. Dezelfde auteurs wijzen er ook op dat de in planten verkregen hoeveelheden schattingen zijn op basis van een beperkt aantal monsters en nog moeten worden geoptimaliseerd.
Dan is er nog een tweede obstakel. Een bruikbaar myoglobine moet heem, het ijzerhoudende deel, goed kunnen binden. In het uit tabak geëxtraheerde eiwit was slechts ongeveer 35% aan heem gebonden, vergeleken met ongeveer 80% van het ter vergelijking geproduceerde myoglobine in de bacterie. Escherichia coli. Het plantaardige eiwit had nog steeds een structuur die compatibel was met de correct gevouwen structuur, maar de auteurs geven de beschikbaarheid van heem aan als een van de op te lossen problemen.
Kortom, de fabriek werkt. Er moeten nog een paar onderdelen aan de lopende band worden gerepareerd.
Waarom sla gebruiken om dierlijke eiwitten te produceren
Tegenwoordig kunnen eiwitten van dierlijke oorsprong, bedoeld voor nieuwe voedingsmiddelen, ook worden geproduceerd via gemodificeerde micro-organismen, zoals bacteriën en gisten, die in bioreactoren worden gekweekt. Het is de zogenaamde precisiefermentatie, een technologie die al veel meer gevestigde industriële processen kent.
Planten kunnen een andere mogelijkheid bieden. De biomassa wordt gekweekt, de bladeren worden geoogst en het gewenste eiwit wordt geëxtraheerd. In het geval van sla is er een duidelijk voordeel: het is al een eetbare plant. Volgens de auteurs zou dit sommige zuiveringsstappen mogelijk gemakkelijker kunnen maken in vergelijking met een plant als tabak.
Het team veronderstelt ook dat de gemodificeerde sla in de toekomst bestudeerd kan worden als een met heem-ijzer verrijkt voedsel. We bevinden ons nog steeds op het gebied van de mogelijkheden: eerst zouden we controles nodig hebben op de veiligheid, op het gedrag van de eiwitten in voedsel, op de smaak en natuurlijk op de vergunningen die vereist zijn voor genetisch gemodificeerde organismen en nieuwe voedselingrediënten.
Het milieuvoordeel is voorlopig een mogelijkheid
Tenslotte is er de vraag die dit werk bijzonder interessant maakt voor vleesalternatieven. Vee heeft land, water en voer nodig en is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de uitstoot van broeikasgassen. De onderzoekers zijn van mening dat het produceren van myoglobine in planten mogelijk veel minder hulpbronnen vergt dan het verkrijgen ervan uit dieren en schatten dat door het verhogen van de opbrengsten de productie per hectare concurrerend zou kunnen worden.
In het onderzoek werd echter niet rechtstreeks de ecologische voetafdruk van de industriële productie gemeten. We hebben nog geen hectares myoglobine-sla, grootschalige functionerende extractiefaciliteiten of een uitgebreide analyse van het water, de energie en de emissies die nodig zijn om tot het uiteindelijke ingrediënt te komen. Het mogelijke milieuvoordeel zal daarom over de gehele keten moeten worden aangetoond.
Er is ook een industriële connectie waar we rekening mee moeten houden: twee auteurs werken voor Kyomei en het doctoraat van de eerste auteur van het onderzoek, Alexia Groff, werd gedeeltelijk gefinancierd door hetzelfde bedrijf samen met de British Engineering and Physical Sciences Research Council. Alles staat in het wetenschappelijke artikel.
Voorlopig blijft er een veel eenvoudiger resultaat over dan de biefstuk die in de tuin wordt gekweekt, en misschien juist daarom interessant: sla is erin geslaagd op stabiele wijze een eiwit te produceren dat typisch is voor dierlijke spieren en dit vermogen over te dragen aan zijn zaden. Om te weten of het echt in een vegetarische burger terechtkomt, zijn nog een aantal experimenten nodig. De sla deed ondertussen zijn deel.
