Χρήση του CRISPR‑Cas9 για Γενετική Παρεμβολή του Βρώσιμου Μυκηλίου σε Υποκατάστατα Κρέατος

Μυκήλιο Μανιταριών για Αντικατάσταση του Κρέατος

Many recent efforts have been made to cultivate meat in labs to reduce the ecological and climate consequences of raising cattle. However, these efforts have so far been met with limited results, partly due to the costs and technical difficulties of growing meat in an artificial setup.

Μια εναλλακτική λύση είναι η δημιουργία υποκατάστατου κρέατος χωρίς ζώα. Και για να λειτουργήσει εμπορικά, όσο πιο κοντά στο κρέας είναι η γεύση και η υφή, τόσο πιο εύκολο είναι να πεισθούν οι καταναλωτές.

Μέχρι τώρα, τα περισσότερα υποκατάστατα ήταν φυτικής προέλευσης, όπως τα μπιφτέκια της Impossible Foods.

Πηγή: Save On Foods

Ωστόσο, ήταν δύσκολο να αναπαραχθεί πλήρως η αίσθηση και η γεύση του πραγματικού κρέατος με φυτικά υποκατάστατα. Οι χορτοφάγοι και βεγκανικοί μαγείροι ξέρουν ότι τα μανιτάρια είναι συχνά καλή αντικατάσταση του κρέατος σε κλασικές συνταγές.

Και οι ερευνητές τώρα εξετάζουν τη γενετική τροποποίηση των μανιταριών ώστε να γίνουν πολύ πιο παρόμοια με το κρέας.

Δημιουργία Γεύσης Μυκηλίου Παρόμοιας με Κρέας

Αξιοποίηση Καθιερωμένων Παραδόσεων

Researchers at the University of Berkeley, California have looked at a mushroom/mold already used for centuries of food production in Asia: Aspergillus oryzae, or koji mold. It is the key ingredient in producing key parts of Asian cuisine like miso, sake, and soy sauce.

Previously, the team had already worked on Neurospora intermedia, a fungus traditionally used in Indonesia to produce a staple food called oncom. They used it to create an entirely new dish:

 “We developed a process with just three ingredients – rice, water, and fungus – to make a beautiful, striking orange-colored porridge”

Using fungi’s mycelium could bring a lot of advantages compared to meat. Most fungi are healthier food than both plants and meat, with positive effects on cancer prevention, cardiovascular diseases, metabolic disorders, etc.

Είναι επίσης πολύ αποδοτικά στην μετατροπή οργανικής ύλης σε βρώσιμη τροφή, συμπεριλαμβανομένων απορριμμάτων γεωργίας, ξύλου κ.λπ.

Τέλος, σε αντίθεση με τα φυτικά υποκατάστατα, το μυκήλιο μπορεί να μετατραπεί απευθείας σε πατιές που μοιάζουν με κρέας χωρίς την ανάγκη εκτενούς επεξεργασίας, καθαρισμού πρωτεϊνών ή προσθήκης συστατικών. Αντί αυτού, η μόνη επεξεργασία που απαιτείται είναι η αφαίρεση του περιττού υγρού από τη βιομάζα πριν το άλεσμα και το μαγείρεμα.

Χρήση του CRISPR για Δημιουργία Νέας Τροφής

CRISPR-Cas9 has for now mostly been discussed in the context of gene therapy, with the first treatment approved at the end of 2023, something we discussed in our article “Θεραπείες Γονιδίων για τη Σιδεροπενική Ασθένεια Εγκεκριμένες από το FDA, Αναδεικνύοντας το Δυναμικό των Τεχνολογιών CRISPR/Cas9”.

CRISPR can be used for many other applications that require adding or modifying the genetic makeup of an organism. The team of Jay Keasling at Berkeley started to do a series of genetic modifications of koji mold, using CRISPR-CAs9, to make it taste like real meat:

• Κατέστησαν το μύκητα να παράγει μεγάλες ποσότητες ενός μορίου που ονομάζεται αιμοσφαιρίνη (όπως στην αιμοσφαιρίνη), το οποίο δίνει στο κρέας το χρώμα και τη γεύση.
• Στη συνέχεια πρόσθεσαν την παραγωγή εργοθειονίνης, ενός αντιοξειδωτικού που βρίσκεται μόνο σε μύκητες και συνδέεται με καρδιαγγειακά οφέλη.

Πηγή: Nature.com

Αυτό οδήγησε σε κοκκινωπά μύκητα, τα οποία αφαιρώντας μέρος του νερού μπορούν να διαμορφωθούν σε μπιφτέκι μπόργκερ και τηγανιστούν με τον ίδιο τρόπο.

Πηγή: Nature.com

The edible mycelium CRISPR toolkit is described in detail in the scientific paper “Βρώσιμο μυκήλιο βιομηχανικά σχεδιασμένο για ενισχυμένη διατροφική αξία και αισθητική έλξη χρησιμοποιώντας ένα αρθρωτό εργαλείο συνθετικής βιολογίας” published in Nature Communication.

In it, they describe that the modified koji mold has “the highest levels of intracellular heme in the fungal mycelium and a rare example of heme biosynthesis engineering in filamentous fungi”.

Επόμενο Βήμα για τη Δημιουργία Κρέατος Βασισμένου σε Μυκήλιο

While close to the intended results, the koji mold patty is not yet perfect. The researchers are already looking at the next steps to make it even more similar to meat:

• Βελτίωση της υφής, με το να γίνει το νήμα του μυκηλίου πιο μακρύ ώστε να προσφέρει πιο κρεατοειδές αίσθημα κατά την κατανάλωση.
• Βελτίωση της λιπιδικής σύνθεσης, ώστε να είναι ταυτόχρονα πιο υγιεινή και πιο ευχάριστη στο στόμα.
• Περαιτέρω προσθήκη ή αύξηση της συγκέντρωσης λειτουργικών συστατικών που είναι κλειδιά για τα οφέλη των φαρμακευτικών μανιταριών στην παραδοσιακή ιατρική, όπως reishi, shiitake, lion’s mane, maitake κ.λπ.

The CRISPR toolkit developed for this research could also be applied to other edible mushrooms, with such mushrooms preferable to more exotic or industrial species, as they have a long history of consumption by humans and a known chemical, nutritional, and safety profile.

Εταιρείες που Πουλούν Υποκατάστατα Κρέατος Βασισμένα σε Μυκήλιο

1. Eat Meati

The company uses non-genetically modified mycelium to produce mycelium-based meat substitute.

Πηγή: Meati

They use MushroomRoot (N. crassa mycelium), which can be found in nature in the burned areas left in the wake of wildfires. The CRISPR-Cas9 toolkit developed in Berkeley could likely be adapted to modify N. crassa mycelium as well.

2. Untamed Feast

This mushroom-focused company mostly sells mushroom extract, dried mushrooms, and ready meals with mushrooms as diverse as morels, porcini, chanterelle, and Chaga.

Πηγή: Untamed Feast

It is also selling “Mushroom Meat”, a meat substitute for burgers based on a mix of wild mushrooms (porcini, boletes, shiitake, oyster, agaricus, chaga) as well as soybean protein, rice flour, seaweed, and cornstarch.

3. Prime Roots

This company already uses koji mold to produce meat-like products, including deli meats, charcuterie (salami, pepperoni, pizza-style pepperoni, apple-sage and black truffle patês, and foie gras torchon) and bacon.

Πηγή: Prime Roots

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η εταιρεία ήδη χρησιμοποιεί το μύκητα κότζι για την παραγωγή υποκατάστατων κρέατος, είναι προφανές ότι η έρευνα του Berkeley θα μπορούσε να έχει άμεση εφαρμογή στα προϊόντα τους και να αποτελέσει το επόμενο βήμα για την εταιρεία.

Αυτό θα μπορούσε να γίνει είτε μέσω άμεσης συνεργασίας είτε μέσω αντιγραφής της Ε&​#8203;R&D και προσαρμογής της στις δικές τους στελέχη μύκητα κότζι και διαδικασίες παραγωγής.

Συμπέρασμα

Healthy meat-like alternative foods that require fewer resources but provide the same taste are likely to become a big business if the economics of their cultivation make sense. Plant-based and lab-grown meats are good options but face respectively the hurdles of complex processing and high-cost structure.

Αντίθετα, το μυκήλιο των μυκήτων αναπτύσσεται καλά σε εργαστηριακές και βιομηχανικές συνθήκες και χρησιμοποιείται εδώ και χιλιετίες σε πολλές διαδικασίες ζύμωσης για την παραγωγή ζύμης, μπύρας, σάκε, μισό, σόγια σος κ.λπ.

Με την εμφάνιση νέων εργαλείων γενετικής μηχανικής όπως το CRISPR, είναι πλέον ρεαλιστικό να περιμένουμε ότι το μυκήλιο θα φτάσει σε ισοδυναμία με το «πραγματικό» κρέας σε υφή, γεύση, χρώμα κ.λπ. τα επόμενα λίγα χρόνια.

Εκτός από το ότι θα έχει την ίδια γεύση με το κιμά, ένα προϊόν κρέατος βασισμένο σε μύκητες είναι πιθανό να είναι πολύ πιο υγιεινό, φέρνοντας υψηλά επίπεδα αντιοξειδωτικών και άλλων μορίων που προάγουν την υγεία στη διατροφή των καταναλωτών.

Τέλος, τέτοιες μέθοδοι καλλιέργειας θα είναι πολύ χρήσιμες για την ανακύκλωση γεωργικών αποβλήτων, την καλλιέργεια τροφίμων σε περιορισμένους χώρους όπως οι αστικές φάρμες, ή ακόμη για την τροφοδοσία αστροναυτών που ζουν σε μόνιμες αποικίες στη Σελήνη και στον Άρη (κάτι που συζητήσαμε στο «Διατροφή στο Διάστημα – Πώς Θα Τροφοδοτήσουμε το Επόμενο Κύμα Πιόνιερ της Ανθρωπότητας;»).