CRISPR-Cas9:n käyttö syötävän myseelin geenimuokkaukseen lihankorvikkeiksi

Sienien myseeli lihan korvaajana

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.

Viime aikoina on tehty monia yrityksiä kasvattaa lihaa laboratorioissa, jotta voitaisiin vähentää karjan kasvatuksen ekologisia ja ilmastollisia vaikutuksia. Näillä pyrkimyksillä on kuitenkin tähän mennessä saavutettu vain rajallisia tuloksia, osittain koska lihan kasvattaminen keinotekoisessa ympäristössä on kallista ja teknisesti haastavaa.

Vaihtoehtona on luoda eläinvapaa lihankorvike. Jotta se toimisi kaupallisesti, mitä lähempänä se maun ja rakenteen osalta muistuttaa lihaa, sitä helpompi on vakuuttaa kuluttajat.

Tähän mennessä suurin osa korvikkeista on ollut kasvipohjaisia, kuten Impossible Foods -pihvit.

Lähde: Save On Foods

Kuitenkin on ollut vaikeaa täysin jäljitellä oikean lihan suutuntumaa ja makua kasvipohjaisilla vaihtoehdoilla. Kasvis- ja vegaanikokit tietävät, että sienet ovat usein hyvä korvike lihalle perinteisissä resepteissä.

Tutkijat tarkastelevat nyt sienien geenimuokkausta, jotta ne olisivat paljon lihamaisempia.

Myseelin maun tekeminen lihamaiseksi

Hyödyntäen vakiintuneita perinteitä

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.

Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat ovat tarkastelleet sientä/homeita, jota on käytetty vuosisatojen ajan elintarviketuotannossa Aasiassa: Aspergillus oryzae, eli koji-home. Se on keskeinen ainesosa monissa aasialaisissa ruokalajeissa, kuten misossa, sake-viinissä ja soijakastikkeessa.

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”

Aikaisemmin tiimi oli jo työskennellyt Neurospora intermedia -sienen kanssa, jota perinteisesti käytetään Indonesiassa peruselintarvike oncomin valmistukseen. He käyttivät sitä luodakseen täysin uuden ruokalajin:

 “Kehitimme prosessin, jossa käytettiin vain kolmea ainesosaa – riisiä, vettä ja sientä – kauniin, silmiinpistävän oranssin värisen puuron valmistamiseksi”

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.

Sienten myseelin käyttö voi tuoda monia etuja verrattuna lihaan. Useimmat sienet ovat terveellisempiä kuin sekä kasvit että liha, ja niillä on positiivisia vaikutuksia syövän ehkäisyyn, sydän- ja verisuonitauteihin, aineenvaihdunnan häiriöihin jne.

They are also very efficient at converting organic matter into edible food, including from agricultural waste, wood, etc.

Ne ovat myös erittäin tehokkaita muuntamaan orgaanista ainesta syötäväksi ruoaksi, mukaan lukien maatalousjätteet, puu ja muut.

Lastly, contrary to plant-based substitutes, mycelium can be directly made into meat-like patties without the need for extensive processing, protein purification, or ingredient addition. Instead, the only processing needed is removing excess liquid from the biomass prior to grinding and cooking.

Lopuksi, toisin kuin kasvipohjaiset korvikkeet, myseeli voidaan suoraan muuttaa lihamaisiksi pihveiksi ilman laajaa prosessointia, proteiinipuhdistusta tai lisäaineiden lisäämistä. Ainoa tarvittava käsittely on ylimääräisen nesteen poistaminen biomassasta ennen jauhamista ja kypsentämistä.

CRISPR:n käyttö uuden ruoan luomiseen

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 “Sickle Cell Disease -geeniterapiat hyväksytty FDA:n toimesta korostaen CRISPR/Cas9-teknologioiden potentiaalia”.

CRISPR-Cas9:stä on tähän mennessä puhuttu enimmäkseen geeniterapian yhteydessä, ja ensimmäinen hoito hyväksyttiin vuoden 2023 lopussa, mistä keskustelimme artikkelissamme “Sickle Cell Disease -geeniterapiat hyväksytty FDA:n toimesta korostaen CRISPR/Cas9-teknologioiden potentiaalia”.

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:

• He saivat homeen tuottamaan suuria määriä molekyyliä, jota kutsutaan hemeksi (kuten hemoglobiinissa), mikä antaa lihalle sen värin ja maun.
• Sitten he lisäsivät ergotioniinin tuotantoa, antioksidanttia, jota esiintyy vain sienissä ja joka liittyy sydän- ja verisuoniterveyden hyötyihin.

Lähde: Nature.com

This resulted in reddish fungi, which when removing some of the water content can be shaped into a burger patty and fried the same way.

Tämä johti punertaviin sieniin, joista poistettaessa osa vedestä ne voidaan muotoilla hampurilaispihviksi ja paistaa samalla tavalla.

Lähde: Nature.com

The edible mycelium CRISPR toolkit is described in detail in the scientific paper “Syötävä myseeli bioinsinööröity parantamaan ravintoarvoa ja aistimuksellista vetovoimaa modulaarisen synteettisen biologiankomponentin avulla” published in Nature Communication.

Siinä he kuvaavat, että muokattu koji-home sisältää “korkeimmat solunsisäiset hemipitoisuudet sienimyseelissä ja harvinaisen esimerkin hemien biosynteesin insinöörityöstä filosoivissa sienissä”.

Seuraava askel myseeli-pohjaisen lihan valmistamisessa

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:

• Rakenneparannus, pidentämällä myseelin kuituja, jotta ne tuntuvat syödessä enemmän lihamaisilta.
• Rasvakomponenttien parantaminen, jotta tuote olisi sekä terveellisempi että miellyttävämpi suussa.
• Lisäksi funktionaalisten ainesosien lisääminen tai niiden pitoisuuden nostaminen, jotka ovat avainasemassa lääkekasvien terveyshyödyissä perinteisessä lääketieteessä, kuten reishi, shiitake, leijonankorva, maitake jne.

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.

Tämän tutkimuksen kehittämää CRISPR-työkalupakettia voitaisiin soveltaa myös muihin syötävään sieniin, joista tällaiset sienet ovat suositeltavampia kuin eksoottisemmat tai teolliset lajit, koska niillä on pitkä ihmiskäytön historia ja tunnettu kemiallinen, ravitsemuksellinen ja turvallisuusprofiili.

Yritykset, jotka myyvät myseeli-pohjaisia lihankorvikkeita

1. Eat Meati

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

Yritys käyttää geenimuokkaamatonta myseeliä myseeli-pohjaisten lihankorvikkeiden tuottamiseen.

Lähde: 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.

He käyttävät MushroomRootia (N. crassa -myseeli), jota esiintyy luonnossa metsäpalojen jälkeisissä poltetuissa alueissa. Berkeleyssä kehitettyä CRISPR-Cas9-työkalupakettia voitaisiin todennäköisesti soveltaa myös N. crassa -myseelin muokkaamiseen.

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.

Tämä sieniä keskittyvä yritys myy enimmäkseen sieniuutteita, kuivattuja sieniä ja valmiita aterioita, joissa sieniä on monipuolisesti, kuten herkkusieniä, kantarelleja, suppilovahveroita ja chagaa.

Lähde: 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.

Se myy myös “Mushroom Meat”, hampurilaislihan korviketta, joka perustuu sekoitukseen villisienistä (kantarelli, boleti, shiitake, osteri, agaricus, chaga) sekä soijaproteiinista, riisijauhosta, merilevästä ja maissitärkkelyksestä.

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.

Tämä yritys käyttää jo koji-homea lihamaisen tuotteiden valmistukseen, mukaan lukien leikkeleet, charcuterie (salami, pepperoni, pizza-tyylinen pepperoni, omenasaippua- ja musta tryffelipaté, sekä foie gras -torchon) ja pekoni.

Lähde: Prime Roots

Kun yritys käyttää jo koji-homea lihankorvikkeiden valmistukseen, on selvää, että Berkeleyn tutkimus voisi suoraan soveltua heidän tuotteisiinsa ja edustaa seuraavaa askelta yritykselle.

Tämä voitaisiin toteuttaa joko suoran yhteistyön kautta tai toistamalla T&D ja mukauttamalla se omiin koji-homekantoihin ja valmistusprosesseihin.

Johtopäätös

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.

Terveyttä edistävät lihamaiset vaihtoehtoiset ruoat, jotka vaativat vähemmän resursseja mutta tarjoavat saman maun, todennäköisesti kasvavat suureksi liiketoiminnaksi, jos niiden viljelyn taloudellisuus on järkevää. Kasvipohjaiset ja laboratoriossa kasvatetut lihat ovat hyviä vaihtoehtoja, mutta ne kohtaavat vastaavasti monimutkaisen prosessoinnin ja korkean kustannusrakenteen haasteet.

Sen sijaan sienien myseeli kasvaa hyvin laboratorio- ja teollisuusolosuhteissa, ja sitä on käytetty vuosituhansien ajan monissa käymisprosesseissa taikinan, oluen, sakén, mison, soijakastikkeen jne. valmistamiseen.

Uusien geeniteknologioiden, kuten CRISPR:n, kehittyessä on realistista odottaa, että myseeli saavuttaa seuraavien vuosien aikana tasavertaisuuden “todellisen” lihan kanssa rakenteessa, maussa, värissä jne.

Lisäksi, vaikka se maistuu samalta kuin jauheliha, sienipohjainen lihatuote on todennäköisesti paljon terveellisempi, tuoden kuluttajien ruokavalioon runsaasti antioksidantteja ja muita terveyttä edistäviä molekyylejä.

Lopuksi, tällaiset viljelymenetelmät ovat erittäin hyödyllisiä maatalousjätteiden kierrättämiseen, ruoan kasvattamiseen rajoitetun tilan alueilla, kuten kaupunkiviljelmissä, tai jopa astronauttien ruokkimiseen, jotka asuvat pysyvissä asutuksissa Kuussa ja Marsissa (josta keskustelimme artikkelissa “Space Food – Kuinka ruokkia ihmiskunnan seuraavaa pioneerien aaltoa?“).