Bruke CRISPR-Cas9 til å genetisk endre spiselig mycelium til kjøttsubstitutter

Soppmycelium for å erstatte kjøtt

Det har blitt gjort mange nylige forsøk på å dyrke kjøtt i laboratorier for å redusere de økologiske og klimatiske konsekvensene av storfehold. Disse forsøkene har imidlertid så langt gitt begrensede resultater, delvis på grunn av kostnadene og de tekniske utfordringene ved å dyrke kjøtt i et kunstig oppsett.

Et alternativ er å lage et kjøttsubstitutt uten dyr. For at dette skal fungere kommersielt, jo nærmere kjøtt smak og tekstur, jo lettere er det å overbevise forbrukerne.

Hittil har de fleste substitutter vært plantebaserte, som Impossible Foods-burgere.

Kilde: Save On Foods

Det har imidlertid vært vanskelig å fullt ut gjenskape følelsen og smaken av ekte kjøtt med plantebaserte alternativer. Vegetariske og veganske kokker vet at sopp ofte er et godt substitutt for kjøtt i klassiske oppskrifter.

Og forskere ser nå på genetisk modifisering av sopp for å gjøre dem mye mer kjøttliknende.

Gjøre mycelium kjøttlikt i smaken

Utnytte etablerte tradisjoner

Forskere ved University of Berkeley i California har sett på en sopp/soppmugg som allerede har blitt brukt i århundrer til matproduksjon i Asia: Aspergillus oryzae, eller kojimugg. Den er nøkkelingrediensen i produksjonen av viktige deler av asiatisk kjøkken som miso, sake og soyasaus.

Tidligere hadde teamet allerede arbeidet med Neurospora intermedia, en sopp som tradisjonelt brukes i Indonesia til å produsere en basismat kalt oncom. De brukte den til å lage en helt ny rett:

«Vi utviklet en prosess med bare tre ingredienser – ris, vann og sopp – for å lage en vakker, iøynefallende oransje farget grøt»

Bruk av soppens mycelium kan gi mange fordeler sammenlignet med kjøtt. De fleste sopper er sunnere mat enn både planter og kjøtt, med positive effekter på kreftforebygging, hjerte- og karsykdommer, metabolske lidelser osv.

De er også svært effektive til å omdanne organisk materiale til spiselig mat, inkludert fra landbruksavfall, treverk osv.

Til slutt, i motsetning til plantebaserte substitutter, kan mycelium direkte lages til kjøttliknende kjøttboller uten behov for omfattende prosessering, proteinrensing eller tilsetning av ingredienser. I stedet er den eneste prosesseringen som trengs å fjerne overflødig væske fra biomassen før den males og kokes.

Bruke CRISPR til å skape ny mat

CRISPR-Cas9 har hittil for det meste blitt diskutert i sammenheng med gen-terapi, med den første behandlingen godkjent i slutten av 2023, noe vi diskuterte i artikkelen vår «Sikkelcel-sykdom gen-terapier godkjent av FDA som fremhever potensialet til CRISPR/Cas9-teknologier».

CRISPR kan brukes til mange andre anvendelser som krever å legge til eller endre den genetiske sammensetningen av en organisme. Teamet til Jay Keasling ved Berkeley begynte å utføre en rekke genetiske modifikasjoner av kojimugg, ved bruk av CRISPR-Cas9, for å få den til å smake som ekte kjøtt:

• De fikk muggen til å produsere en stor mengde av et molekyl kalt hem (som i hemoglobin), som gir kjøttet sin farge og smak.
• Deretter la de til produksjonen av ergothionein, en antioksidant som kun finnes i sopp og som er knyttet til hjerte- og karsykdomsfordeler.

Kilde: Nature.com

Dette resulterte i rødlig sopp, som når noe av vanninnholdet fjernes kan formes til en burgerpatty og stekes på samme måte.

Kilde: Nature.com

Verktøykassen for spiselig mycelium CRISPR er beskrevet i detalj i den vitenskapelige artikkelen «Edible mycelium bioengineered for enhanced nutritional value and sensory appeal using a modular synthetic biology toolkit» publisert i Nature Communication.

I den beskriver de at den modifiserte kojimuggen har «de høyeste nivåene av intracellulært hem i soppens mycelium og et sjeldent eksempel på hem-biosyntese engineering i filamentøse sopper».

Neste steg for å lage mycelium-basert kjøtt

Selv om den er nær de ønskede resultatene, er kojimugg-pattene ennå ikke perfekt. Forskerne ser allerede på neste steg for å gjøre den enda mer lik kjøtt:

• Forbedre teksturen ved å gjøre myceliumfibrene lengre slik at den får en mer kjøttlik følelse når den spises.
• Forbedre lipidkomposisjonen for å gjøre den både sunnere og mer behagelig i munnen.
• Videre legge til eller øke konsentrasjonen av funksjonelle ingredienser som er nøkkelen til medisinske soppes helsefordeler brukt i tradisjonell medisin, som reishi, shiitake, løvemanke, maitake osv.

CRISPR-verktøykassen utviklet for denne forskningen kan også brukes på andre spiselige sopper, hvor slike sopper er å foretrekke fremfor mer eksotiske eller industrielle arter, da de har en lang historie med konsum av mennesker og en kjent kjemisk, ernæringsmessig og sikkerhetsprofil.

Selskaper som selger mycelium-baserte kjøttsubstitutter

1. Eat Meati

Selskapet bruker ikke-genetisk modifisert mycelium for å produsere mycelium-baserte kjøttsubstitutter.

Kilde: Meati

De bruker MushroomRoot (N. crassa mycelium), som kan finnes i naturen i de brente områdene som er igjen etter skogbranner. CRISPR-Cas9-verktøykassen utviklet i Berkeley kan sannsynligvis også tilpasses for å modifisere N. crassa-mycellem.

2. Untamed Feast

Dette sopp-fokuserte selskapet selger hovedsakelig sopp-ekstrakt, tørkede sopper og ferdigretter med sopp så varierte som kantareller, porcini, kantareller og chaga.

Kilde: Untamed Feast

Den selger også «Mushroom Meat», et kjøttsubstitutt for burgere basert på en blanding av ville sopper (porcini, bolete, shiitake, østersopp, agaricus, chaga) samt soyaprotein, ris mel, tang og maisstivelse.

3. Prime Roots

Dette selskapet bruker allerede kojimugg til å produsere kjøttlignende produkter, inkludert påleggskjøtt, charcuterie (salami, pepperoni, pizza-stil pepperoni, eple-sage og svart trøffelpâté, og foie gras torchon) og bacon.

Kilde: Prime Roots

Ettersom selskapet allerede bruker kojimugg til å lage kjøttsubstitutter, er det åpenbart at Berkeley-forskningen kan ha direkte anvendelse på deres produkter og representere neste steg for selskapet.

Dette kan gjøres enten gjennom direkte samarbeid eller ved å replikere FoU og tilpasse den til deres egne kojimuggstammer og produksjonsprosesser.

Konklusjon

Sunnere kjøttlignende alternativmat som krever færre ressurser men gir samme smak, vil sannsynligvis bli en stor forretningsmulighet dersom økonomien i dyrkingen gir mening. Plantebaserte og laboratoriedyrkede kjøtt er gode alternativer, men møter henholdsvis hindringer i form av kompleks prosessering og høy kostnadsstruktur.

I kontrast vokser soppmycelium godt i laboratorie- og industriforhold og har blitt brukt i årtusener i mange fermenteringsprosesser for å produsere deig, øl, sake, miso, soyasaus osv.

Med fremveksten av nye genetiske ingeniørverktøy som CRISPR, er det nå realistisk å forvente at mycelium kan oppnå likhet med «ekte» kjøtt i tekstur, smak, farge osv. i løpet av de neste årene.

I tillegg til å smake likt som kjøttdeig, er et soppbasert kjøttprodukt sannsynligvis mye sunnere, og tilfører høye nivåer av antioksidanter og andre helsefremmende molekyler til forbrukernes kosthold.

Til slutt vil slike dyrkningsmetoder være svært nyttige for å resirkulere landbruksavfall, dyrke mat i områder med begrenset plass som urbane gårder, eller til og med for å mate astronauter som bor i permanente bosetninger på Månen og Mars (noe vi diskuterte i «Space Food – How Will We Feed Humanity’s Next Wave of Pioneers?»).