Brug af CRISPR-Cas9 til at genetisk manipulere spiseligt mycelium til kødsubstitutter

Svampes Mycelium som Erstatning for Kød

Der er i de senere år gjort mange forsøg på at dyrke kød i laboratorier for at reducere de økologiske og klimamæssige konsekvenser af kvægopdræt. Disse forsøg har indtil nu givet begrænsede resultater, delvis på grund af omkostningerne og de tekniske udfordringer ved at dyrke kød i et kunstigt miljø.

Et alternativ er at skabe et kødsubstitut uden dyr. For at dette kan fungere kommercielt, jo tættere på kødets smag og konsistens, jo lettere er det at overbevise forbrugerne.

Indtil nu har de fleste substitutter været plantebaserede, som f.eks. Impossible Foods‑burgere.

Kilde: Save On Foods

Det har dog været svært at fuldt ud efterligne følelsen og smagen af ægte kød med plantebaserede alternativer. Vegetariske og veganske kokke ved, at svampe ofte er et godt erstatningsmiddel for kød i klassiske opskrifter.

Forskere ser nu på at genetisk modificere svampe for at gøre dem meget mere kød‑lignende.

Få Mycelium til at Smage Kød‑lignende

Udnyttelse af Etablerede Traditioner

Forskere ved University of California, Berkeley har undersøgt en svamp/skimmel, der i århundreder har været brugt til fødevareproduktion i Asien: Aspergillus oryzae, også kendt som koji‑skimmel. Den er den vigtigste ingrediens i produktionen af centrale elementer i asiatisk køkken som miso, sake og sojasauce.

Tidligere havde holdet allerede arbejdet med Neurospora intermedia, en svamp, der traditionelt i Indonesien bruges til at producere en basisfødevare kaldet oncom. De brugte den til at skabe en helt ny ret:

 “Vi udviklede en proces med kun tre ingredienser – ris, vand og svamp – for at lave en smuk, iøjnefaldende orangefarvet grød”

Brug af svampenes mycelium kan give mange fordele i forhold til kød. De fleste svampe er sundere mad end både planter og kød, med positive virkninger på kræftforebyggelse, hjerte‑karsygdomme, stofskiftesygdomme osv.

De er også meget effektive til at omdanne organisk materiale til spiseligt føde, herunder fra landbrugsaffald, træ osv.

Endelig kan mycelium, i modsætning til plantebaserede substitutter, direkte laves til kød‑lignende bøffer uden behov for omfattende forarbejdning, proteinrensning eller tilsætning af ingredienser. I stedet er den eneste nødvendige behandling at fjerne overskydende væske fra biomassen før formaling og tilberedning.

Brug af CRISPR til at Skabe Ny Føde

CRISPR‑Cas9 er indtil videre primært blevet diskuteret i forbindelse med genterapi, hvor den første behandling blev godkendt i slutningen af 2023 – noget vi drøftede i vores artikel “Sickle Cell Disease Gene Therapies Approved by FDA Highlighting Potential of CRISPR/Cas9 Technologies”.

CRISPR kan bruges til mange andre anvendelser, der kræver tilføjelse eller ændring af en organismes genetiske sammensætning. Holdet omkring Jay Keasling ved Berkeley begyndte at udføre en række genetiske modificeringer af koji‑skimmel ved hjælp af CRISPR‑Cas9 for at få den til at smage som ægte kød:

• De fik skimmelen til at producere en stor mængde af et molekyle kaldet hæm (som i hæmoglobin), som giver kød dets farve og smag.
• Derefter tilføjede de produktionen af ergothionein, en antioxidant, der kun findes i svampe og som er forbundet med hjerte‑karsundhed.

Kilde: Nature.com

Dette resulterede i rødlig svamp, som ved fjernelse af noget af vandindholdet kan formes til en burgerbøf og steges på samme måde.

Kilde: Nature.com

Værktøjssættet til spiseligt mycelium med CRISPR beskrives i detaljer i den videnskabelige artikel “Edible mycelium bioengineered for enhanced nutritional value and sensory appeal using a modular synthetic biology toolkit”, offentliggjort i Nature Communication.

I den beskriver de, at den modificerede koji‑skimmel har “de højeste niveauer af intracellulær hæm i svampenes mycelium og et sjældent eksempel på hæmbiosyntese‑engineering i filamentøse svampe”.

Næste Skridt for at Gøre Mycelium‑baseret Kød

Selvom den er tæt på de ønskede resultater, er koji‑skimmelbøffen endnu ikke perfekt. Forskerne ser allerede på de næste skridt for at gøre den endnu mere kød‑lignende:

• Forbedring af teksturen ved at gøre myceliumfibrene længere, så den får en mere kød‑lignende fornemmelse ved spisning.
• Forbedring af lipid‑sammensætningen for at gøre den både sundere og mere behagelig i munden.
• Yderligere tilsætning eller forøgelse af koncentrationen af funktionelle ingredienser, som er centrale for de sundhedsmæssige fordele ved medicinske svampe anvendt i traditionel medicin, såsom reishi, shiitake, lion’s mane, maitake osv.

CRISPR‑værktøjssættet, der er udviklet til denne forskning, kan også anvendes på andre spiselige svampe, hvor sådanne svampe foretrækkes frem for mere eksotiske eller industrielle arter, da de har en lang historie med menneskelig konsum og en kendt kemisk, ernæringsmæssig og sikkerhedsprofil.

Virksomheder der Sælger Mycelium‑baseret Kødsubstitut

1. Eat Meati

Virksomheden bruger ikke‑genetisk modificeret mycelium til at producere mycelium‑baseret kødsubstitut.

Kilde: Meati

De bruger MushroomRoot (N. crassa‑mycelium), som kan findes i naturen i de brændte områder, der er tilbage efter skovbrande. CRISPR‑Cas9‑værktøjssættet udviklet i Berkeley kunne sandsynligvis også tilpasses til at modificere N. crassa‑mycelium som vel.

2. Untamed Feast

Dette svampe‑fokuserede firma sælger primært svampeekstrakt, tørrede svampe og færdigretter med svampe så forskellige som morchel, porcini, kantarel og chaga.

Kilde: Untamed Feast

Den sælger også “Mushroom Meat”, et kødsubstitut til burgere baseret på en blanding af vilde svampe (porcini, boletes, shiitake, østerssvamp, agaricus, chaga) samt soja‑protein, rismel, tang og majsstivelse.

3. Prime Roots

Dette firma bruger allerede koji‑skimmel til at producere kød‑lignende produkter, herunder delikatesse‑kød, charcuteri (salami, pepperoni, pizza‑stil pepperoni, æble‑salvie og sort trøffel‑pâté samt foie gras‑torchon) og bacon.

Kilde: Prime Roots

Da firmaet allerede bruger koji‑skimmel til at lave kødsubstitutter, er det indlysende, at Berkeley‑forskningen kan have direkte anvendelse på deres produkter og udgøre næste skridt for virksomheden.

Dette kan ske enten gennem direkte samarbejde eller ved at reproducere F&U‑arbejdet og tilpasse det til deres egne koji‑skimmelstammer og produktionsprocesser.

Konklusion

Sunde, kød‑lignende alternativer, der kræver færre ressourcer men leverer samme smag, vil sandsynligvis blive en stor forretning, hvis økonomien i deres dyrkning giver mening. Plantebaserede og laboratoriedyrkede kødprodukter er gode muligheder, men står over for henholdsvis udfordringer med kompleks forarbejdning og høje omkostningsstrukturer.

I modsætning hertil vokser svampe‑mycelium godt i laboratorie‑ og industrielle forhold og har i årtusinder været brugt i mange fermenteringsprocesser til at producere dej, øl, sake, miso, sojasauce osv.

Med fremkomsten af nye genetiske ingeniørværktøjer som CRISPR er det nu realistisk at forvente, at mycelium kan opnå lighed med “ægte” kød i tekstur, smag, farve osv. i løbet af de næste par år.

Ud over at smage som hakket oksekød vil et svampebaseret kødprodukt sandsynligvis være meget sundere, idet det tilfører høje niveauer af antioxidanter og andre sundhedsfremmende molekyler til forbrugerens kost.

Endelig vil sådanne dyrkningsmetoder være meget nyttige til at genanvende landbrugsaffald, dyrke mad i områder med begrænset plads som bygårde, eller endda til at fodre astronauter, der bor i permanente bosættelser på Månen og Mars (noget vi diskuterede i “Space Food – How Will We Feed Humanity’s Next Wave of Pioneers?”).