Att använda CRISPR-Cas9 för att genetiskt modifiera ätlig mycelium till köttsubstitut

Svampmycelium för att ersätta kött

Många nyliga insatser har gjorts för att odla kött i laboratorier för att minska de ekologiska och klimatmässiga konsekvenserna av boskapsskötsel. Dessa insatser har dock hittills gett begränsade resultat, delvis på grund av kostnaderna och de tekniska svårigheterna med att odla kött i en konstgjord miljö.

Ett alternativ är att skapa ett djurfritt köttsubstitut. Och för att detta ska fungera kommersiellt, ju närmare kött smak och konsistens är, desto lättare blir det att övertyga konsumenterna.

Hittills har de flesta substitut varit växtbaserade, som Impossible Foods burgare.

Källa: Save On Foods

Det har dock varit svårt att fullt ut efterlikna känslan och smaken av riktigt kött med växtbaserade alternativ. Vegetariska och veganska kockar vet att svampar ofta är ett bra substitut för kött i klassiska recept.

Forskare tittar nu på att genetiskt modifiera svampar för att göra dem mycket mer köttliknande.

Att få mycelium att smaka köttlikt

Utnyttja etablerade traditioner

Forskare vid University of Berkeley i Kalifornien har studerat en svamp/mögel som redan har använts i århundraden för livsmedelsproduktion i Asien: Aspergillus oryzae, eller kojimögel. Det är den viktigaste ingrediensen i produktionen av centrala delar av asiatisk mat som miso, sake och sojasås.

Tidigare hade teamet redan arbetat med Neurospora intermedia, en svamp som traditionellt används i Indonesien för att producera en basföda kallad oncom. De använde den för att skapa en helt ny rätt:

“Vi utvecklade en process med bara tre ingredienser – ris, vatten och svamp – för att göra en vacker, iögonfallande orangefärgad gröt”

Att använda svampars mycelium kan ge många fördelar jämfört med kött. De flesta svampar är hälsosammare livsmedel än både växter och kött, med positiva effekter på cancerprevention, hjärt‑ och kärlsjukdomar, metabola störningar osv.

De är också mycket effektiva på att omvandla organiskt material till ätbar mat, inklusive från jordbruksavfall, trä osv.

Slutligen, till skillnad från växtbaserade substitut, kan mycelium direkt göras till köttliknande biffar utan behov av omfattande bearbetning, proteinrening eller tillsats av ingredienser. Istället är den enda bearbetning som behövs att avlägsna överflödig vätska från biomassan innan den mals och tillagas.

Att använda CRISPR för att skapa ny mat

CRISPR-Cas9 har hittills mest diskuterats i samband med genterapi, med den första behandlingen godkänd i slutet av 2023, något vi diskuterade i vår artikel “Sickle Cell Disease Gene Therapies Approved by FDA Highlighting Potential of CRISPR/Cas9 Technologies”.

CRISPR kan användas för många andra tillämpningar som kräver att lägga till eller modifiera den genetiska sammansättningen av en organism. Teamet ledd av Jay Keasling vid Berkeley började göra en serie genetiska modifieringar av kojimögel, med hjälp av CRISPR-Cas9, för att få den att smaka som riktigt kött:

• De fick möglet att producera en stor mängd av en molekyl kallad hem (som i hemoglobin), vilket ger köttet dess färg och smak.
• Senare lade de till produktionen av ergothionein, en antioxidant som endast finns i svampar och som är kopplad till hjärt‑ och kärlhälsobefrämjande effekter.

Källa: Nature.com

Detta resulterade i rödaktiga svampar, som när en del av vatteninnehållet avlägsnas kan formas till en burgarbiff och stekas på samma sätt.

Källa: Nature.com

Det ätbara mycelium-CRISPR-verktygssatsen beskrivs i detalj i den vetenskapliga artikeln “Edible mycelium bioengineered for enhanced nutritional value and sensory appeal using a modular synthetic biology toolkit” publicerad i Nature Communication.

I den beskriver de att den modifierade kojimögeln har “the highest levels of intracellular heme in the fungal mycelium and a rare example of heme biosynthesis engineering in filamentous fungi”.

Nästa steg för att göra myceliumbaserat kött

Trots att den är nära de avsedda resultaten är kojimögelbiffen ännu inte perfekt. Forskarna tittar redan på nästa steg för att göra den ännu mer lik kött:

• Förbättra texturen genom att göra myceliumfibrerna längre så att den får en mer köttliknande känsla vid konsumtion.
• Förbättra lipidkompositionen för att göra den både hälsosammare och mer behaglig i munnen.
• Ytterligare tillsätta eller öka koncentrationen av funktionella ingredienser som är nyckeln till medicinska svampars hälsofördelar som används i traditionell medicin, såsom reishi, shiitake, lejonman, maitake osv.

CRISPR-verktygssatsen som utvecklats för denna forskning kan även tillämpas på andra ätliga svampar, där sådana svampar föredras framför mer exotiska eller industriella arter, eftersom de har en lång historia av mänsklig konsumtion och en känd kemisk, näringsmässig och säkerhetsprofil.

Företag som säljer myceliumbaserade köttsubstitut

1. Eat Meati

Företaget använder icke-genetiskt modifierat mycelium för att producera myceliumbaserade köttsubstitut.

Källa: Meati

De använder MushroomRoot (N. crassa-mycellem), som kan hittas i naturen i de brända områden som blir kvar efter skogsbränder. CRISPR-Cas9-verktygssatsen som utvecklats i Berkeley skulle sannolikt kunna anpassas för att modifiera N. crassa-mycellem också.

2. Untamed Feast

Detta svampfokuserade företag säljer främst svampextrakt, torkade svampar och färdiga måltider med svampar så varierande som kantareller, porcini, kantareller och chaga.

Källa: Untamed Feast

Det säljer också “Mushroom Meat”, ett köttsubstitut för burgare baserat på en blandning av vilda svampar (porcini, stjälksvamp, shiitake, ostronsvamp, agaricus, chaga) samt sojaprotein, rismjöl, tång och majsstärkelse.

3. Prime Roots

Detta företag använder redan kojimögel för att producera köttliknande produkter, inklusive delikatesskött, charkuterier (salami, pepperoni, pizza‑stil pepperoni, äpple‑salvia och svart tryffelpaté, samt foie gras‑torchon) och bacon.

Källa: Prime Roots

Med tanke på att företaget redan använder kojimögel för att tillverka köttsubstitut är det uppenbart att Berkeley-forskningen kan ha direkt tillämpning på deras produkter och representera nästa steg för företaget.

Detta kan göras antingen genom direkt samarbete eller genom att replikera F&U och anpassa den till deras egna kojimögelstammar och tillverkningsprocesser.

Slutsats

Hälsosamma köttliknande alternativ som kräver färre resurser men ger samma smak är sannolikt på väg att bli en stor affär om ekonomin i deras odling är hållbar. Växtbaserade och laboratorieodlade kött är bra alternativ men möter respektive hinder i form av komplex bearbetning och högkostnadsstruktur.

I kontrast växer svampmycelium väl i laboratorie- och industriella förhållanden och har använts i årtusenden i många jäsningsprocesser för att producera deg, öl, sake, miso, sojasås osv.

Med framväxten av nya genteknikverktyg som CRISPR är det nu realistiskt att förvänta sig att mycelium kan uppnå jämförbarhet med “riktigt” kött i textur, smak, färg osv. under de kommande åren.

Förutom att smaka likadant som köttfärs är en svampbaserad köttprodukt sannolikt mycket hälsosammare, då den tillför höga nivåer av antioxidanter och andra hälsofrämjande molekyler till konsumenternas kost.

Slutligen kommer sådana odlingsmetoder att vara mycket användbara för att återvinna jordbruksavfall, odla mat i områden med begränsat utrymme som stadsträdgårdar, eller till och med för att föda astronauter som lever i permanenta bosättningar på månen och Mars (något vi diskuterade i “Space Food – How Will We Feed Humanity’s Next Wave of Pioneers?”).