CRISPR-Pilze: proteinreich, nachhaltig und mit fleischähnlichem Geschmack

• Mithilfe der CRISPR-Geneditierungstechnologie wurde ein neuer Stamm entwickelt, der effizienter, nährstoffreicher und nachhaltiger ist als bisherige Varianten
• Es handelt sich um Fusarium venenatum, eine Art, die wegen ihres fleischähnlichen Geschmacks und ihrer Textur bereits in mehreren Ländern für Lebensmittel zugelassen ist
• Das Forschungsteam entfernte das Gen für Chitinsynthase und das Gen für Pyruvatdecarboxylase, um die Verdaulichkeit und die Stoffwechseleffizienz zu verbessern
• Der neue Stamm FCPD senkte bei der Proteinproduktion den Zuckereinsatz um 44 %, erhöhte die Geschwindigkeit um 88 % und verringerte die Treibhausgasemissionen um bis zu 60 %
• Die Technologie wird als bedeutender Fortschritt bewertet, da sie zugleich nachhaltige Lebensmittelproduktion und eine Verringerung der Umweltbelastung ermöglichen kann

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Neuer mit CRISPR entwickelter Proteinstamm

• Das Forschungsteam entwickelte mithilfe der CRISPR-Geneditierungstechnologie einen Fusarium-venenatum-Stamm, der effizienter und nährstoffreicher ist als bisherige Pilzstämme
  • Dieser Pilz ist wegen seines fleischähnlichen Geschmacks und seiner Textur bereits in mehreren Ländern für Lebensmittel zugelassen
  • Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Trends in Biotechnology veröffentlicht
• Da die konventionelle Tierhaltung weltweit rund 14 % der Treibhausgasemissionen verursacht, erfüllt die Studie den Bedarf an umweltfreundlichen alternativen Proteinen

Geneditierungsprozess und Funktionsverbesserungen

• Das Forschungsteam optimierte Struktur und Stoffwechsel des Pilzes, indem es zwei Gene entfernte
  • Zunächst wurde das Gen für Chitinsynthase entfernt, wodurch die Zellwand dünner wurde und sich die Verdaulichkeit sowie die Bioverfügbarkeit des Proteins verbesserten
  • Anschließend wurde das Gen für Pyruvatdecarboxylase entfernt, um die Stoffwechseleffizienz zu steigern
• Dadurch benötigt der neue Stamm FCPD zur Produktion derselben Proteinmenge 44 % weniger Zucker und kann mit 88 % höherer Geschwindigkeit produzieren

Umweltvorteile und Produktionseffizienz

• Bei der Massenproduktion reduziert FCPD die Treibhausgasemissionen im Vergleich zur bisherigen Pilzproteinproduktion um bis zu 60 %
• Im Vergleich zur Hühnerfleischproduktion in China zeigt sich eine 70 % geringere Landnutzung und ein 78 % geringeres Risiko der Süßwasserverschmutzung
• Diese Ergebnisse zeigen, dass es sich unabhängig vom Produktionsstandort um eine Proteinquelle mit niedrigem ökologischen Fußabdruck handelt

Bedeutung als nachhaltige Lebensmitteltechnologie

• Das Forschungsteam erklärte, dass solche geneditierten Lebensmittel den weltweiten Nahrungsmittelbedarf decken könnten, ohne die Umweltkosten der konventionellen Landwirtschaft zu verursachen
• Die Studie wird als wichtiger Fortschritt im Bereich nachhaltiger Lebensmitteltechnologien bewertet
• Die zugehörige Arbeit ist im Open Access verfügbar; weitere Informationen finden sich auf den Websites von EurekAlert! und Cell

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Hacker-News-Kommentare

• Die größte Einschränkung bei der Nutzung von Single-Cell-Protein (SCP) als Lebensmittel ist der hohe Nukleinsäuregehalt
  Im Stoffwechsel entsteht Harnsäure, wodurch die Aufnahmemenge begrenzt wird. Da für eine hohe Proteinproduktivität eine aktive RNA-Synthese nötig ist, ist dieses Problem strukturell bedingt
  Laut der Arbeit wird der Nukleinsäuregehalt nach der Fermentation durch Hitzebehandlung auf unter 0,75/100 g gesenkt, doch dabei treten starke Leckagen der Zellmembran und Biomasseverluste auf. Dasselbe Phänomen wurde auch im Quorn-Produktionsprozess beobachtet
  Im Experiment lag die Ausbeute nur bei etwa 35 %, während der Anteil an Protein und Chitin anstieg. Daher wird vorgeschlagen, die Fermentationsbrühe zu konzentrieren und in wasserlöslichen Dünger umzuwandeln, was wirtschaftlich sinnvoll sein könnte
  Näheres dazu wird in Kapitel 3 dieser Arbeit ausführlich erklärt

  • Statt ganze Zellen zu essen, halte ich es für besser, gentechnisch veränderte Pilze wie Trichoderma zu nutzen, damit sie Proteine in das Kulturmedium absondern
    Dann kann man Zellen und Medium per Filtration und Ultrafiltration trennen und reines Proteinpulver gewinnen. Tatsächlich gab es bereits Versuche, Molkenprotein oder Eiklarprotein auf diese Weise herzustellen
    Allerdings wurde ein Startup einmal wegen mangelhafter Trennung verklagt. Die Technik ist noch nicht perfekt, aber das Prinzip ist stimmig
    Ich selbst decke ohnehin einen beträchtlichen Teil meiner Proteinzufuhr mit Molkenprotein und hoffe daher, dass die pilzbasierte Produktion erfolgreich wird
    Trichoderma ist ursprünglich ein Organismus, der Enzyme absondert; ihn so umzubauen, dass er statt Enzymen Molkenprotein abgibt, ist vergleichsweise einfach. Im Gegensatz dazu ist ein Ansatz wie bei Quorn, bei dem die Zelle selbst essbar gemacht werden soll, deutlich komplexer
    Persönlich halte ich eine Qualitätsverbesserung pflanzlicher Lebensmittel für wertvoller als Fleischimitation, aber in den USA dürfte Letzteres mehr Geld einbringen
  • Endlich können auch Veganer Gicht bekommen
  • Jüngere Studien deuten darauf hin, dass genetische Faktoren einen großen Einfluss auf Gicht haben
    Passender Artikel: ScienceAlert-Link
  • Es war überraschend, dass Einzeller einen viel höheren Anteil an Kernmaterial als Fleisch haben

• Diese Studie verwendet eine geneditierte Version von Fusarium venenatum, das auch bei Quorn eingesetzt wird
  Laut der Arbeit ist dieser Ansatz umweltfreundlicher als Hühnerfleisch oder kultiviertes Fleisch. Wenn er auch wirtschaftlich tragfähig wird, wäre das wirklich ein großer Fortschritt

  • Die Geflügelindustrie-Lobby wird wahrscheinlich versuchen, das zu verhindern. Hoffentlich sind Verbraucher sich dessen bewusst und reagieren entsprechend
  • Ich mag Fleischalternativen, aber Quorn löst bei mir IBS-Symptome aus. Ich ergänze mein Protein lieber mit Soja und Eiern
  • Quorn ist ebenfalls ein industrieller Bioreaktorprozess, daher könnte diese Technik direkt übertragbar sein. Wenn die Zellwand jedoch schwächer wird, könnte die Prozesseffizienz sinken
  • Neurospora crassa ist ebenfalls ein brauchbarer Organismus. Meati verkauft damit bereits Produkte
  • Hühner kann man auch mit Insekten oder Essensresten aufziehen, und die Transportkosten sind fast null. Deshalb könnte der Umweltvergleich übertrieben sein

• Die Arbeit verwendete Knock-out-Geneditierung, also eine Methode ohne Einfügen fremder Gene
  Mit ausreichend Zeit und Ressourcen wäre ein ähnliches Ergebnis wohl auch durch klassische Züchtung erreichbar gewesen, daher könnte es in der EU sogar ohne GMO-Kennzeichnung verkauft werden

  • Tatsächlich wäre jede Genanordnung bei genügend Zeit auch natürlich möglich. CRISPR zu verwenden und es dann trotzdem nicht als GMO zu kennzeichnen, wirkt wie ein gewisser Widerspruch in der Regulierung

• Ich bin Vegetarier. Die Aussage, es „schmeckt wie Fleisch“, ist übertrieben. Das eigentliche Problem ist die Textur
  Impossible Burger kommt noch am ehesten heran, aber die meisten pilzbasierten Fleischalternativen sind völlig anders

  • Ich bin Fleischesser, habe aber Quorns Truthahn-Alternative probiert, und sie war ziemlich ähnlich. Nicht perfekt, aber besser als trockener echter Truthahn

• Ich dachte, Chitin sei wie Cellulose für Menschen unverdaulich
  In der Arbeit wird erwähnt, dass durch das Entfernen eines Gens für die Chitin-Synthese die Zellwand dünner gemacht wurde. Das könnte auch helfen, zoonotische Infektionen wie Vogelgrippe zu reduzieren

  • In Fischfutter wird Chitin als Ballaststoff verwendet. Ich frage mich aber, ob Menschen mit Krustentierallergie auch auf Chitin reagieren
  • Ich würde gern wissen, über welchen Mechanismus genau sich die Vogelgrippe dadurch verringern soll

• Solche Produkte sind wohl genau das eigentliche Ziel der Kritik an hochverarbeiteten Lebensmitteln

  • Die Debatte um hochverarbeitete Lebensmittel scheint weniger auf einzelne Produkte zu zielen als auf einen verwirrenden Versuch, eine gesundheitsschädliche Kategorie zu definieren
    Zum Beispiel wird auch Sojamilch meist als hochverarbeitet eingestuft, ist für Veganer aber dank zugesetzter Vitamine und Calcium eine wichtige Nährstoffquelle
  • Es ist nicht einfach nur eine Verschwörungstheorie; es gibt auch Daten dafür, dass weniger Verarbeitung gesünder ist

• Ich musste lachen, weil die Formulierung „Classic belter fare“ vorkam

  • Danach ging der Witz weiter, das klinge wie Essen für Menschen aus „Caves of Steel“
  • Am Ende wurde mit einem The-Expanse-Meme abgeschlossen: „Fut beltalowda“

• Die im Artikel zitierte Studie ist dieser Cell-Biotechnology-Artikel

• Zur Einordnung: Fusarium venenatum wird bereits seit Jahrzehnten von Unternehmen wie Quorn zur Produktion veganer Proteine genutzt
  Offizielle Quorn-Website

• Das wirkt wie der Versuch, eine gescheiterte pilzbasierte Fleischalternative neu zu verpacken, um Investoren anzulocken
  Solange Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit nicht belegt sind, erscheint es eher wie bloßes wissenschaftliches PR-Marketing

  • Quorn ist zwar ebenfalls pilzbasiert, wird aber in ganz Europa verkauft. Ich persönlich mag es nicht, aber Marktfähigkeit ist eindeutig vorhanden