Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine (MERLN)

Gekweekt weefsel voor duurzaam vlees en een betere gezondheid

Het MERLN-led FAB4FUTURE-project, winnaar van de prestigieuze Perspectief-beurs, ontwikkelt een toolbox voor de schaalbare productie van weefsel op basis van stamcellen voor medische doeleinden en kweekvlees. Projectleider Lorenzo Moroni en hoofdonderzoeker Matt Baker vertellen over deze creatieve synergie om een oplossing te vinden voor haperende harten en klimaatverwoestende koeien. 

“We zaten na te denken over hoe we onze kennis en kunde op het gebied van regeneratieve geneeskunde konden toepassen in andere sectoren om een grote impact te maken”, begint Matt Baker. MERLN is gespecialiseerd in de productie van menselijk weefsel om delen van het menselijk lichaam, zoals botten en hartkamers, te herstellen. “De productie van dierlijk weefsel komt sterk overeen met de productie van menselijk weefsel en Lorenzo besefte dat het grote voordelen kon hebben om de twee onderzoekslijnen naast elkaar te laten lopen.” Lorenzo Moroni vertelt dat ze AI willen gebruiken om tot nog betere resultaten te komen door verschillende technologieën te combineren en de parameters tijdens het delicate productieproces te monitoren en in realtime te corrigeren.

Synergie tussen de medische sector en de vleesindustrie

“Celkweek kan goed worden opgeschaald om grote hoeveelheden cellen te maken, zoals in een hamburger”, legt Baker uit. Zo'n 150 bedrijven wereldwijd proberen een plek te veroveren in deze veelbelovende markt. Singapore is het eerste land ter wereld waar de verkoop van kweekvlees werd goedgekeurd. Dit gebeurde in 2020. Academische groepen en bedrijven uit Nederland zijn pioniers op dit gebied. Onlangs heeft de overheid een Code of Practice opgesteld voor het veilig organiseren van proeverijen voor kweekvlees dat in afwachting is van goedkeuring voor verkoop op de Europese markt. Voor alle duidelijkheid: kweekvlees is iets anders dan vegetarische en vegan vleesvervangers, zoals burgers op basis van sojameel en plantaardige olie die eruitzien en smaken als vlees. Kweekvlees is vlees dat wordt gemaakt op basis van een paar rundercellen. Biologisch gezien is het bijna hetzelfde als rundvlees en het streven is dat het ook dezelfde voedingswaarde heeft.

“De regeneratieve geneeskunde is heel goed in het nabootsen van complexe weefselstructuren. We kunnen bijvoorbeeld huid of bot maken dat precies dezelfde eigenschappen heeft als echte huid of bot. Dat proces heeft sterke overeenkomsten met het sappiger, lekkerder en malser maken van een stuk spier”, legt Moroni uit, waarbij hij benadrukt dat het hierbij specifiek om runderspieren gaat. Mosa Meat is er al in geslaagd om hamburgers te maken, maar ze zijn nog zoekende naar manieren om complexere weefsels te produceren, zoals een steak, die bestaat uit spiervezels, vet en bindweefsel. “Dat zorgt voor een andere smaak en textuur. Daarom lukt een hamburger al heel goed, maar is een steak nog een uitdaging.”

Matthew Baker

Matthew Baker is universitair hoofddocent bij het Department of Complex Tissue Regeneration en het Department of Instructive Biomaterials Engineering van MERLN.

Schaal en precisie

Het doel is om een steak van restaurantkwaliteit te produceren op basis van een stukje vlees ter grootte van een boon, zoals onlangs werd gepubliceerd. De focus ligt op schaalbaarheid, maar de smaak en textuur moeten ook goed zijn. Baker hoopt uiteindelijk alle dierlijke producten te kunnen vervangen. In de medische sector ligt de nadruk op precisie en functionaliteit. De huidige toepassingen variëren van slimme pleisters die de genezing bevorderen tot in-vivomodellen van functioneel weefsel voor het testen van geneesmiddelen. Ook hierbij is schaalbaarheid een beperkende factor.

Pluripotente stamcellen laten ontwikkelen tot hartcellen en hydrogels gebruiken om weefsel te creëren dat dienst kan doen als hartkamer, is net zo ingewikkeld als het klinkt. Baker vertelt dat zelfs de beste medewerkers slechts zo'n drie kleine weefseltransplantaten per dag kunnen maken – als alles goed gaat tenminste. Dat komt neer op 3 gram. “Via automatisering hopen we dit proces zodanig te kunnen versnellen dat testen met hoge doorvoer mogelijk wordt. Dat zou een enorme stap vooruit zijn in de ontwikkeling van medische behandelingen.” Op de lange termijn zullen meer mensen kunnen profiteren van het werk van MERLN dankzij deze mogelijkheden om celkweek op te schalen en te versnellen, mogelijk ook in minder welvarende landen.

Twee grote maatschappelijke problemen

Het belang van de medische kant van het project is duidelijk: hartaandoeningen zijn wereldwijd doodsoorzaak nummer 1. Maar wat wellicht minder bekend is, is dat de veeteelt een grote vervuiler is die een belangrijk aandeel heeft in de klimaatcrisis. Vernietiging van habitats, watervervuiling, een hoge CO2-uitstoot: de veeteelt is een van de grootste problemen van de mensheid. Het ijsvrije aardoppervlak bestaat voor een kwart uit weilanden en grasland. De vleesproductie is goed voor bijna 60% van de totale CO2-uitstoot van de voedselproductie en voor een derde van de totale CO2-uitstoot wereldwijd. 80% van de wereldwijde sojaproductie wordt gebruikt als veevoer. Moroni: “Ik moet bekennen dat ik hier geen idee van had toen we begonnen met brainstormen. Ik was echt in shock toen ik de cijfers las. De potentiële impact is enorm.”
 

Regio Maastricht als centrum van bioproductie 


FAB4FUTURE heeft de prestigieuze Perspectief-beurs van de NWO ter waarde van € 3 miljoen gewonnen voor een project van vijf jaar. NWO heeft vijf van dit soort beurzen toegekend aan brede, interdisciplinaire consortia bestaande uit bedrijven, maatschappelijke organisaties en overheidsinstanties die onderzoek doen naar belangrijke technologieën om maatschappelijke problemen aan te pakken. MERLN werkt samen met kennisinstituten, bedrijven en maatschappelijke partners. “Het heeft ons twee jaar gekost om de beurs in de wacht te slepen”, vertelt Baker. “Je moet samenwerken met een heleboel bedrijven en doordat de prioriteiten van bedrijven voortdurend veranderen, was het bij momenten behoorlijk lastig om alle neuzen in dezelfde richting te krijgen. Iedereen wilde hieraan meewerken, maar de laatste details vergden heel wat last-minutewerk.”

Primeur
De Leidse onderneming Meatable had onlangs een primeur. Het is het eerste Nederlandse kweekvleesbedrijf dat na een uitgebreide beoordeling van een comité van experts, aangesteld door de Stichting Cellulaire Agricultuur Nederland, toestemming kreeg voor een proefsessie. Een select gezelschap mocht een paar hapjes proeven van door Meatable ontwikkelde varkensworstjes. UM spin-off Mosa Meat, dat in Maastricht hamburgers van koeiencellen maakt, volgt waarschijnlijk in mei met zo'n formele proeverij. Nederland is het eerste land in Europa waar kweekvlees mag worden geproefd.

“Op academisch vlak hebben we de twee grootste bioproductiecentra in Nederland (in Maastricht en Utrecht) samengebracht met een belangrijke speler op het gebied van AI en modellering in Delft”, vertelt Moroni. Daarnaast bestaat het consortium uit biotechnologische, biomedische en celkweekbedrijven uit heel Europa, waaronder twee spin-offbedrijven van de UM: Mosa Meat en ReGEN Biomedical. Maastricht en omgeving is goed vertegenwoordigd. “De investeringen in de technologie en het aantrekken van internationaal talent hebben geloond”, zegt Baker. “Samen met onze Europese partners beschikken we nu over voldoende talent om op het hoogste niveau te kunnen concurreren.”

“Nog maar tien jaar geleden was een project als dit niet mogelijk geweest omdat we niet genoeg hoogopgeleide medewerkers hadden en we de expertise niet in huis hadden”, gaat Baker verder. Beiden benadrukken het belang van het regionale ecosysteem: talent uit het buitenland dat afstudeert aan het MERLN en aan de slag gaat bij bedrijven en instellingen in de omgeving. Ideeën kunnen bij een kop koffie worden uitgewisseld en ontwikkeld omdat mensen elkaar al kennen en iedereen heeft ook een eigen netwerk buiten de regio.

Klik hier voor meer informatie over FAB4FUTURE.

Tekst: Florian Raith

“Samen met onze Europese partners beschikken we nu over voldoende talent om op het hoogste niveau te kunnen concurreren.”
Matthew Baker

Lees ook

Meer nieuws