Tierische Zellkultursysteme zur Fleischproduktion erhalten in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit. Stellen sie doch eine Alternative zur herkömmlichen Fleischproduktion aus lebenden Tieren dar. Die Chance liegt in einer nachhaltigeren Produktion mit geringerem Land-, Wasser- und Energieverbrauch, einer geringeren Emission an Treibhausgas und nicht zuletzt in mehr Tierwohl. 

Grundlage der tierischen Zellkultur sind komplexe Medien, die für das Wachstum der Zellen benötigt werden und deren Basis in der Regel aus fetalem Kälberserum (FKS) besteht. Im FKS liegen weit mehr als einhundert wirksame Proteine in hoher Konzentration vor, allerdings zeichnet es sich durch eine hohe Chargenvariabilität aus, es kann mit übertragbaren Pathogenen kontaminiert sein und seine Gewinnung ist unethisch. In der regenerativen Medizin und Pharmazie besitzen tierische Zellkultursysteme ebenfalls eine große und weiterwachsende Bedeutung. So gibt es auch in diesem Bereich einen wachsenden Bedarf an serumfreien Zellkulturmedien.

Pflanzen können ebenso wie die populäreren bakteriellen oder tierischen Zellkultursysteme zur Produktion von Proteinen genutzt werden. Dabei bieten Pflanzen im Vergleich zu etablierten Systemen eine ganze Reihe an Vorteilen. Die Produktionssysteme reichen von Zellsuspensionen, über die transiente Expression bis hin zur Produktion der Proteine in der ganzen Pflanze. Dabei können die Proteine gezielt in spezielle Gewebe und Kompartimente dirigiert werden. Die Vorteile dieser Produktionssysteme sind individuell und können, wie bei der transienten Expression, in einem hohen Expressionslevel liegen.  Die stabile Expression ermöglicht eine einfache Skalierbarkeit oder auch eine gute Lagerfähigkeit der Proteine, wenn diese in den Samen produziert werden. Allen Systemen gemeinsam ist die Abwesenheit von tierischen oder Humanpathogenen.

• Verzicht von FKS in der tierischen Zellkultur
• Überexpression einzelner Proteinkandidaten, die essentiell für die Zellteilung und - differenzierung sind
• Evaluierung des optimalen Produktionssystems
• Entwicklung einfacher Reinigungsstrategien
• Funktionaler Test in der Zellkultur
• Skalierung des Produktionssystems

Mehrere Proteine, wie bspw. Serumalbumin, Fetuin, basischer Fibroblasten- Wachstumsfaktor (bFGF, FGF2) oder Insulinähnlicher Wachstumsfaktor 1 (IGF1), konnten in verschiedenen Varianten transient in der Pflanze überexprimiert werden. Dazu werden die Gensequenzen der porzinen Genvarianten an die pflanzliche Kodonnutzung angepasst, in eine pflanzliche Expressionskassette überführt und mit entsprechenden Signalsequenzen für die pflanzliche Expression, Translokation, Translation und Proteinreinigung kombiniert. Alle vier Proteine konnten erfolgreich im transienten Expressionssystem in teilweise großer Menge dargestellt werden. bFGF wird darüber hinaus auch stabil in Erbsensamen produziert. Die kleinskalige Reinigung aller Proteine ist möglich und bFGF sowie Fetuin wurden funktionell getestet und konnten bereits erfolgreich in der tierischen Zellkultur eingesetzt werden.

• MSc. Jennifer Dienel
• Dr. Parvaneh Ghasemian
• Dr. Jana Huckauf

Innocent Meat GmbH, 01.01.2025-31.12.2027.