Erzeugung von mehrgewebigem, zellkultiviertem Fleisch durch multidirektionale Differenzierung stabiler porziner Epiblast-Stammzellen

Warum Fleisch ohne Tiere zu züchten wichtig ist

Für alle, die sich für die Zukunft der Ernährung interessieren, ist die Vorstellung, echtes Fleisch zu erzeugen, ohne Tiere aufzuziehen und zu schlachten, sehr attraktiv. Bisher hatten die meisten im Labor gezüchteten Fleischprodukte jedoch Schwierigkeiten, die komplexe Textur, Saftigkeit und Nährstoffzusammensetzung eines echten Schweinekoteletts zu erreichen. Diese Studie beschreibt einen Weg, miniaturisierte, fleischähnliche Stücke zu erzeugen, die aus einer einzigen, gut kontrollierbaren Schweinestammzelllinie Muskel-, Fett- und winzige gefäßähnliche Strukturen enthalten, mit dem Ziel, kultiviertes Fleisch dem Aussehen, dem Mundgefühl und dem Nährwert traditionellen Schweinefleischs näherzubringen.

Fleisch aus einer einzigen Ausgangszelle aufbauen

Die Forschenden begannen mit einer speziellen Art von Schweinestammzelle, die aus einem Embryo im frühen Entwicklungsstadium entnommen wurde, den sogenannten pregastrulation Epiblast-Stammzellen. Diese Zellen können sich über lange Zeit selbst erneuern und lassen sich in viele verschiedene Gewebe lenken. Entscheidend war, dass das Team Rezepte aus Wachstumsfaktoren und kleinen Molekülen entwickelte, die kein tierisches Serum enthalten, wodurch der Prozess kontrollierbarer und potenziell sicherer für die Lebensmittelanwendung wird. Durch sorgfältig abgestimmte zeitliche Änderungen dieser Rezepte wurde dieselbe Stammzelllinie dazu gebracht, drei wesentliche Fleischkomponenten zu bilden: muskelbildende Zellen, fettbildende Zellen und vaskuläre Zellen, die der Auskleidung von Blutgefäßen und ihren Stützzellen ähneln.

Fett- und Gefäßgewebe ohne tierisches Serum herstellen

Um Fett zu erzeugen, brachten die Wissenschaftler die Stammzellen zunächst in einen flexiblen, bindegewebsähnlichen Zustand und veranlassten sie dann, Öltropfen zu speichern und das Aussehen und Verhalten reifer Fettzellen anzunehmen. Diese im Labor erzeugten Fettzellen zeigten stabile Chromosomen und aktive Gene, die an Fettspeicherung und -stoffwechsel beteiligt sind, und sie schnitten besser ab als Fettzellen, die aus erwachsenem Schweinegewebe gewonnen wurden und mit der Zeit an Leistung verlieren. Parallel dazu entwickelte das Team ein schrittweises Protokoll, um dieselben Stammzellen in Mischungen aus gefäßauskleidenden Zellen und unterstützenden Perizyten zu verwandeln. Diese vaskulären Zellen bildeten röhrenartige Netzwerke in einem Gel und nahmen Fettpartikel auf, wie es für gesunde Blutgefäßzellen typisch ist — ebenfalls ohne Verwendung von tierischem Serum.

Zellen zur selbständigen Bildung dreidimensionaler, fleischähnlicher Stücke bringen

Mit verlässlichen Quellen für Muskel-, Fett- und vaskuläre Vorläuferzellen konzentrierten sich die Forschenden anschließend auf die Struktur. Anstatt auf teure, nicht essbare Gerüste zu setzen, kultivierten sie diese Zellen in einem schonenden, konstant in Bewegung gehaltenen Flüssigsystem, das das Anhaften an der Oberfläche verhindert. Unter diesen Bedingungen klumpten Muskel- und Fettvorläufer spontan zu winzigen Sphäroiden zusammen. Im Laufe der Zeit entwickelten diese Sphäroide faserige Innenstrukturen, die Muskelgewebe ähneln, oder wurden dicht mit Fetttröpfchen gefüllt. Wenn man sie mischte — zuerst Muskel plus Fett, dann Muskel, Fett und vaskuläre Vorläufer im gleichen Verhältnis — erkannten die Zellen einander und ordneten sich selbst zu komplexeren, mehrgewebigen Sphäroiden von etwa einem Millimeter Durchmesser, mit klar abgegrenzten Bereichen aus Muskelfasern, Fettspeichern und gefäßähnlichen Strukturen, die durch ihre eigene extrazelluläre Matrix zusammengehalten wurden.

Geschmack, Nährwert und Textur im Vergleich zu echtem Schweinefleisch

Das Team untersuchte anschließend, wie diese miniaturisierten Fleischstücke im Vergleich zu echtem Schweinefleisch abschneiden. Chemische Analysen zeigten, dass die Bausteine von Proteinen (Aminosäuren) im kultivierten Fleisch in ähnlichen Anteilen vorhanden waren wie im natürlichen Schweinefleisch, wenngleich die Gesamtmenge geringer war. Im Gegensatz dazu war der Gesamtfettgehalt höher, mit einem deutlich größeren Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren — die oft als günstiger für die Herzgesundheit gelten — was zu einem ungefähr zweifach höheren Verhältnis von mehrfach ungesättigten zu gesättigten Fettsäuren führte. Wenn die Sphäroide zu Würstchen verarbeitet und gekocht wurden, war deren Textur — gemessen als Härte, Kaubarkeit und Rückstellkraft — mit konventionellen Schweinewürsten vergleichbar und besser als bei Würstchen, die direkt aus undifferenzierten Stammzellen hergestellt wurden. Die kultivierten Würste wiesen außerdem charakteristische Aromastoffe auf, was darauf hindeutet, dass der Geschmack in künftigen Arbeiten weiter verfeinert werden kann.

Was das für die Zukunft des kultivierten Fleisches bedeutet

Im Kern zeigt diese Studie, dass eine einzelne, stabile Schweinestammzelllinie — ohne tierisches Serum — in mehrere fleischrelevante Gewebe gelenkt, in einem einfachen 3D-Suspensionssystem maßstabsgetreu vermehrt und zu kleinen Stücken zusammengesetzt werden kann, die sowohl die Struktur als auch viele ernährungsphysiologische Aspekte von echtem Schweinefleisch nachahmen. Zwar sind die Stücke noch klein und keine vollgroßen Fleischstücke, doch weist der Ansatz in Richtung einer Zukunft, in der Hersteller die Anteile von Muskel-, Fett- und Gefäßgewebe gezielt einstellen können, um Fleisch mit maßgeschneiderter Textur und gesünderen Fettprofilen zu gestalten — und das bei reduzierter Abhängigkeit von lebenden Tieren und realistischeren Möglichkeiten für die großskalige Produktion kultivierten Fleisches.

Zitation: Yao, Y., Zhu, G., Zhi, M. et al. Generation of multitissue cell-cultivated meat via multidirectional differentiation of stable porcine epiblast stem cells. Nat Commun 17, 3347 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70177-w

Schlüsselwörter: kultiviertes Fleisch, Stammzellfleisch, im Labor gezüchtetes Schweinefleisch, 3D-Zellkultur, Lebensmittelbiotechnologie