Das Fachgebiet von Professorin Petra Kluger ist das Tissue Engineering, also die Züchtung von zellhaltigen 3D-Geweben im Labor.
Burkhardt Hellwig
Das Fachgebiet von Professorin Petra Kluger ist das Tissue Engineering, also die Züchtung von zellhaltigen 3D-Geweben im Labor.

Prof. Dr. Petra Kluger, Vizepräsidentin Forschung an der Hochschule Reutlingen, arbeitet in ihrem Forschungsgebiet daran, Fleisch aus dem Labor zu züchten.

Vor allem die Fragen, wie eine Massenproduktion gelingen kann und wie gesundes künstliches Fleisch aussehen kann, bewegen sie in ihren Projekten. Der „Fleischwirtschaft“ erläutert Kluger, wie ihre Forschung den Anfang nahm und wie die Entwicklung zum Clean Meat voranschreiten könnte.

Sie arbeiten in ihrem Forschungsgebiet daran, Fleisch aus dem Labor zu züchten. Wie nahmen diese Forschung ihren Anfang?

Prof. Dr. Petra Kluger: Mein Fachgebiet ist das Tissue Engineering, also die Züchtung von zellhaltigen 3D-Geweben im Labor. Mein Team und ich arbeiten seit vielen Jahren an der Herstellung menschlicher Gewebe als Alternative zum Tierversuch, unter anderem Fettgewebe und Hautmodelle. Die Fleischthematik habe ich bereits seit 2013 als einen Block in meiner Vorlesungsreihe zum Tissue Engineering eingebaut. Die Methoden bei der Herstellung menschlicher oder tierischer Gewebe sind sehr ähnlich. Ende 2018 wurde ich auf die Cultured-Meat-Konferenz in Maastricht eingeladen, um über unsere Forschungsergebnisse im Bereich des menschlichen Fettgewebes zu sprechen. Die vielen guten Gespräche dort waren eigentlich der Auftakt. Wir haben im Team überlegt, ob wir uns zusätzlich auch mit dem Thema Fleischzüchtung im Labor beschäftigen wollen. Erstaunlicherweise sind hier sehr wenige deutsche Forschende aktiv, was Kooperationen erschwert und gleichzeitig gibt es auch so gut wie keine öffentliche Förderung für dieses Thema.
„Hier sind wenige deutsche Forschende aktiv.“
Prof. Dr. Petra Kluger
Welche Forschungsprojekte bearbeiten Sie zurzeit und wie viele Wissenschaftler und Studierende sind daran beteiligt?

Kluger: Wir haben mittlerweile vier unterschiedlich große Forschungsprojekte rund um das Thema. Der Start war Ende 2019 ein Stipendium für eine Doktorarbeit mit dem Schwerpunkt Biomaterialien und 3D-Biodruck für tierische Zellen, finanziert über Spendengelder bei New Harvest in New York. Unser erstes großes Kooperationsprojekt mit den Ernährungswissenschaftlern an der Universität Hohenheim ist dann 2020 angelaufen, gefördert durch die Avina-Stiftung in der Schweiz. Hierbei geht es vor allem um die Optimierung des Herstellungsprozesses in Richtung industrielle Fertigung. Das hört sich schon sehr marktnah an, allerdings erforschen und optimieren wir hier zurzeit auch noch sehr grundlegende Schritte in der Zellkultur. So entwickeln wir beispielsweise Rezepturen für das Nährmedium, um die Vorläuferzellen in Fett und Muskelzellen reifen zu lassen. Zudem wollen wir die Zellen nicht mehr in Wegwerf-Plastikware kultivieren, sondern in Bioreaktoren. Nicht nur der Umwelt zuliebe, sondern auch um eine spätere Produktion für den Massenmarkt zu ermöglichen.

Ende letzten Jahres haben wir ein weiteres Kooperationsprojekt mit der Universität Hohenheim vom Ministerium für Ländlichen Raum in Baden-Württemberg gefördert bekommen, in dem es speziell um die Nährmedien geht. Hier wollen wir Reste aus der Lebensmittelindustrie verwerten, um nachhaltige und kostengünstige Lösungen herzustellen. Wir haben noch ein weiteres Projekt direkt mit einem Industriepartner, in dem wir speziell auf die tierischen Fettzellen schauen. Zusammen mit einem regionalen Anbieter für Experimente in der Schwerelosigkeit, erforschen wir aktuell innerhalb einer Machbarkeitsstudie für die europäische Raumfahrtagentur ESA auch noch das Potenzial von Cultured Meat für Langzeitmissionen im Weltall. Insgesamt sind etwa zehn Mitarbeitende und Studierende in Abschlussarbeiten in den Projekten aktiv beteiligt, Tendenz wachsend, aktuell suchen wir nach Verstärkung.

Was sind für Sie die wichtigsten Kriterien, im Labor künstliches Fleisch aus isolierten tierischen Zellen zu züchten?

Kluger: Meiner Meinung nach ist die Herstellung von Fleisch aus dem Labor eine spannende Technologie, die es zu erforschen wert ist. Es gibt verschiedene theoretische Berechnungen und Marktstudien, die einem in vitro hergestellten Fleisch viele positive Eigenschaften zusprechen. Zum einen ist es ethisch unbedenklich, denn es müssen keine Tiere getötet werden. Darüber hinaus sind vor allem klimarelevante Punkte wie deutlich weniger Wasser- und Landverbrauch und geringere Produktion klimaschädlicher Gase ein Argument für diese Technologie. Auch der Energieverbrauch wird im Moment etwas geringer eingeschätzt.

Genauer lässt sich das erst dann messen, wenn tatsächlich eine industrielle Fertigung von In-vitro-Fleisch stattfindet. Diese Herstellungsart könnte innerhalb von Wochen Produkte liefern, zudem komplett frei von Antibiotikaeinsatz in Bioreaktoren stattfinden und auch Tiererkrankungen wie unter anderem die Schweinepest deutlich reduzieren. Auch an entlegenen oder dicht bebauten Orten wäre so eine biotechnologische Produktion unabhängig von den äußeren Bedingungen machbar. Gerade bei einer wachsenden Weltbevölkerung ist es wichtig, verschiedene Wege zur Nahrungsmittelversorgung der Menschen zu untersuchen.

Mit welchen Risiken und Folgen – zum Beispiel in Sachen Nährlösungen, Kosten, Ethik oder Konsequenzen für die Landwirtschaft – rechnen Sie?

Kluger: Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen. Wir wissen seit einigen Jahren, dass es machbar ist, und es gibt auch schon einzelne Produkte. Allerdings sind entlang des gesamten Herstellungsprozesses noch viele Aspekte zu entwickeln und zu optimieren. Ganz klar ist, dass wir kostengünstige und optimalerweise tierfreie Nährlösungen brauchen. Hier gibt es schon vielversprechende Ansätze mit biotechnologisch hergestellten Biomolekülen oder Pilzextrakten, die das in der Biomedizin meist verwendete fetale Kälberserum ersetzen.

„Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen“
Prof. Dr. Petra Kluger
Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Auswahl der geeigneten Zellen. Diese sollten sich immer wieder vermehren lassen und später zu Muskel- oder Fettzellen reifen können. Solche Zellquellen können ohne gentechnische Veränderung erzeugt werden, was zwar aufwendiger ist, aber sehr relevant sein wird insbesondere im Hinblick für den europäischen Markt. Bekommen wir all diese Herausforderungen in den Griff, werden in Zukunft auch in Europa Produkte mit In-vitro-Fleisch auf den Markt kommen. Die Verbraucher können dann aus einem breiteren Sortiment von konventionellem Fleisch, über Bio-Fleisch zu Alternativen aus Pflanzen oder eben auch im Labor gezüchtetem Fleisch auswählen. Die konventionelle Fleischwirtschaft wird hier aber sicherlich in den kommenden Jahren keine deutliche Veränderung spüren. Langfristig hoffen viele in unserem Forschungsfeld eine Alternative zu dem extrem günstigen Fleisch zu liefern, sodass sich die Landwirtschaft vermehrt auf ökologische und tierfreundliche Haltungsweisen fokussiert und der Markt auch bereit ist hierfür einen angemessenen Preis zu zahlen.

Bedeutet die Abwägung von Chancen und Risiken, dass die Breite der Bevölkerung schon bald Fleisch aus dem 3D-Drucker kaufen kann?

Kluger: Einen schnellen und radikalen Wechsel zu solchen Produkten erwarte ich nicht, sondern eher einen ähnlichen Verlauf wie bei den pflanzlichen Alternativprodukten. Vor zehn Jahren waren diese auch noch eher selten im Supermarkt zu finden und heute stehen sie selbstverständlich in vielen Kühlregalen. Ich rechne mit den ersten Produkten in höherer Stückzahl in Europa frühestens in fünf Jahren, da neben der Entwicklungsarbeit auch noch einiges an regulatorischen Aspekten zu klären ist. Ob sich die Produkte durchsetzen, hängt von verschiedenen Faktoren ab, ganz entscheidend natürlich von den Verbrauchern. Ich persönlich sehe hier eine große Chance und hoffe, dass wir hier in Deutschland mit einer gewissen Technologieoffenheit an das Thema herangehen.

Die USA, Israel, Singapur oder die Niederlande sind führend auf dem Gebiet "Clean Meat". Wie sehen Sie die aktuelle und die zukünftige Situation in Deutschland?

Kluger: Tatsächlich gibt es in diesen Ländern schon seit gut zehn Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich Clean Meat. Gerade in den USA – auch maßgeblich finanziert durch bekannte Milliardäre oft aus dem IT-Umfeld, aber auch große Fleisch verarbeitende Firmen und Supermarktketten sind längst als Großinvestoren beteiligt. Diese Länder sind allerdings auch für ihre Offenheit gegenüber neuen Technologien gerade im Lebensmittelbereich bekannt und verfügen über eine ganz andere Finanzierungskultur als wir in Deutschland. Solche einzelnen Großinvestoren sind bei uns viel seltener. Forschung an Hochschulen läuft zum größten Teil über öffentliche, also von Steuern finanzierte Mittel. Es gibt oft themengebundene Ausschreibungen und eine hohe Konkurrenz, wobei das Thema In-vitro-Fleisch bisher keine nennenswerte Rolle gespielt hat. Im Klartext heißt das, es ist aktuell noch schwierig an finanzielle Mittel zu kommen, um Forschungsprojekte in diesem Bereich durchzuführen. Eine andere Finanzierungsmöglichkeit ist die direkte Auftragsforschung mit Unternehmen.
„Großinvestoren sind bei uns viel seltener“
Prof. Dr. Petra Kluger

Allerdings ist Deutschland in diesem Bereich immer noch eher ein schwarzer Fleck auf der Landkarte, wobei in den letzten Jahren einige vielversprechende Start-ups gegründet wurden. Trotzdem hat es mich damals in Maastricht Ende 2018 schon verwundert, dass so gut wie keine Wissenschaftler aus Deutschland auf der Konferenz waren. Dabei haben wir hier eine sehr hohe Kompetenz in sehr vielen der biotechnologischen Fragestellungen. Ich fände es schade, wenn sich diese Technologie erfolgreich entwickelt und wir Deutschen dazu kaum einen Beitrag leisten würden. Außerdem ist es ein Feld, in dem auch sehr viele neue Arbeitsplätze entstehen könnten und die dürfen ja auch gerne in Deutschland angesiedelt sein.

Sie tragen sich mit dem Gedanken, das Thema mit einer Ausgründung voranzubringen. Was ist hier konkret denkbar?

Kluger: Unseren ersten Auftrag sehe ich generell in der Erforschung der ganzen Thematik und der wissenschaftlich kritischen Auseinandersetzung mit verbraucher- und ggf. auch erzeugerrelevanten Fragestellungen. Dies erfolgt durch öffentlich geförderte Forschung und Kooperationen mit anderen Forschern, wie aktuell mit den Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaftlern an der Universität Hohenheim und anderen. Gleichzeitig denken wir tatsächlich schon etwas länger über eine Ausgründung nach, um hier auch einen Technologietransfer zu schaffen und direkt an möglichen Produkten weiterzuarbeiten.

„Ich hoffe auf Offenheit bei den Verbrauchern“
Prof. Dr. Petra Kluger

Die Akzeptanz in der Bevölkerung für "designtes Fleisch" dürfte in Deutschland noch gering sein. Haben Sie selbst schon Fleisch aus dem Labor probieren können und welche Entwicklung erwarten Sie bei uns kurz-, mittel- und langfristig?

Kluger: Ich habe in den letzten Jahren die Erfahrung gemacht, dass das Interesse der Menschen am Thema deutlich zunimmt. Natürlich gibt es einige, die das ganze Thema für sinnfrei und unnötig halten, und das ist ihr gutes Recht. Gleichzeitig bekommen wir auch viele Anfragen, wann man mal zum Probieren kommen kann. Also grundsätzlich gibt es zunehmend mehr interessierte Personen in jeder Altersgruppe. Leider habe ich selbst noch keine marktreifen Produkte probiert, was aktuell ja auch nur in Singapur möglich wäre. Was wir heute im Labor produzieren ist noch weit weg vom fertigen Produkt. Wir haben beispielsweise eine Art Brei aus tierischen Zellen oder tierfreie Biomaterialien mit Soja- und Erbsenprotein vermischt, beides könnte heute schon verzehrt werden, würde aber jeweils vermutlich nach wenig schmecken. In Zukunft kommen sicherlich erst einmal Kombiprodukte ohne klassische Struktur auf den Markt. Also erst einmal Würstchen, Maultaschen usw. gemischt mit vegetarischen Bestandteilen; bis zum ganzen Stück Fleisch dauert es sicher noch ein paar Jahre länger.

Zur Person

Prof. Dr. Petra Kluger ist seit September 2018 Vizepräsidentin Forschung an der Hochschule Reutlingen und bis 2028 assoziiert an der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Hohenheim tätig. Mit Tissue Engineering befasst sich die Professorin in Reutlingen seit 2013, leitete parallel vier Jahre die Abteilung Zell- und Gewebetechnik am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart, wo sie zuvor schon drei Jahre die stellvertretende Leitung der Abteilung Zell- und Tissue Engineering inne hatte. Petra Kluger promovierte 2009 in Stuttgart und hat zuvor ein postgraduales Fernstudium der Nanobiotechnologie in Kaiserslautern sowie ein Studium der Technischen Biologie in Stuttgart absolviert.

Dieser Text erschien zuerst auf www.fleischwirtschaft.de.
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