Unabhängige News und Infos

Die erste industrielle Zuchtfleischanlage geht aus dem Biolabor hervor, das auch in die Entwicklung von Medikamenten und medizinischen Geräten innoviert

Die erste industrielle Zuchtfleischanlage geht aus dem Biolabor hervor, das auch in die Entwicklung von Medikamenten und medizinischen Geräten innoviert

Die Startups der Gründer spezialisieren sich auf Bio-Engineering von im Labor gezüchtetem Fleisch und personalisierte Medizin

Die erste Anlage für industriell gezüchtetes Fleisch ist das Ergebnis eines Start-ups, das aus einem Biotechnik-Labor hervorgegangen ist, das auch die Entwicklung von Medikamenten für die Pharmaindustrie vorantreibt und an Technologien für medizinische Geräte forscht.

Das israelische Unternehmen Future Meat Technologies eröffnete im Juni die erste industrielle Zuchtfleischanlage mit dem Ziel, sein im Labor gezüchtetes Fleisch bis 2022 in die US-Regale zu bringen.

„Unser Ziel ist es, kultiviertes Fleisch für jedermann erschwinglich zu machen und gleichzeitig sicherzustellen, dass wir köstliche Lebensmittel produzieren, die sowohl gesund als auch nachhaltig sind und dazu beitragen, die Zukunft der kommenden Generationen zu sichern“ – Yaakov Nahmias, Gründer und CSO, Future Meat Technologies

Mit einer Geschwindigkeit, die „etwa 20-mal schneller ist als die traditionelle Landwirtschaft“, soll die neue Laborfleischanlage 500 Kilogramm Produkt pro Tag produzieren – was 5000 Hamburgern an Protein entspricht – durch einen Prozess, der „Linien von Tierzellen erzeugt, die ohne genetische Veränderungen ewig wachsen.“

Future Meat wurde 2018 gegründet und wird von Amerikas größtem Fleischproduzenten Tyson Foods unterstützt. Future Meat ist eines von einer Handvoll Startups, die aus der bahnbrechenden Forschung des Gründers und Chief Scientific Officer Yaakov Nahmias hervorgegangen sind.

Tissue Dynamics, ein weiteres Startup, das Nahmias 2017 gründete, will „die Prozesse der Medikamentenentwicklung stören“, indem es „bahnbrechende Tools für die pharmazeutische Industrie zu Toxizität und Wirksamkeit von Medikamenten bereitstellt.“

Beide Startups sind Ausgründungen aus Nahmias‘ Bioengineering-Labor an der Hebräischen Universität Jerusalem, das sich auf Nanotechnologie (mikrofluidische Chips) und Tissue-Engineering für die Innovation von kultiviertem Fleisch, Arzneimittelentwicklung und medizinischen Geräten spezialisiert hat.

Ein Biotechnik-Labor, mehrere Spinoff-Startups

Nahmias ist nicht nur Gründer und Chefwissenschaftler von Future Meat Technologies und Tissue Dynamics, sondern auch Gründungsdirektor des Alexander Grass Center for Bioengineering, aus dem mehrere Start-ups hervorgegangen sind.

„Die Anwendungen reichen von schnellerer Medikamentenentwicklung und personalisierter Medizin bis hin zu tierfreien Toxizitätsstudien und kultiviertem Fleisch“ – Alexander Grass Center for Bioengineering MicroTissue Lab

Das Labor ist „ein multidisziplinäres Forschungszentrum mit über 25 Millionen Dollar an unabhängigen Forschungsprojekten, die von Nanotechnologie-basierten Diagnostika und innovativen medizinischen Geräten bis hin zu fortschrittlichen Berechnungsmodellen und Mikrochip-Alternativen für Tierversuche reichen.“

Bildquelle: © Alexander Grass Zentrum für Bioengineering

Zu den Spinoff-Startups, die aus dem Alexander Grass Center hervorgehen, gehören:

  • Future Meat Technologies: Im Labor gezüchtetes kultiviertes Fleisch
  • Tissue Dynamics: Medikamentenentwicklung für die Pharmaindustrie
  • CardioVia: Medizinisches Gerät, das einen minimal-invasiven Zugang zur Außenfläche des Herzens ermöglicht
  • GuideInMedical: Medizinisches Gerät, das eine eindeutige Identifizierung der Trachea sowie eine schnelle, genaue und sichere Intubation selbst in den schwierigsten klinischen Szenarien ermöglicht, in denen die Visualisierung der Trachea sehr eingeschränkt ist
  • VenoVision: Ein algorithmusgesteuertes Überwachungssystem, das das medizinische Personal alarmiert, bevor sich der Zustand des Patienten verschlechtert
  • ThoraXS (nicht aktiv): Ein einhändig zu bedienender Thoraxpfortenöffner, der die Einführungszeit einer Thoraxdrainage auf weniger als 30 Sekunden verkürzt.

An der Hebräischen Universität Jerusalem untersucht Nahmias‘ MicroTissue Lab „die metabolische Regulation von Infektionen, die menschliche Entwicklung, die Gewebemorphogenese und die Organregeneration“ und „verwebt Tissue Engineering und Mikrofluidik, um zu untersuchen, wie Zellen unter dynamischen physiologischen Bedingungen Informationen verarbeiten.“

Mit dieser Forschung „reichen die Anwendungen von schnellerer Medikamentenentwicklung und personalisierter Medizin bis hin zu tierfreien Toxizitätsstudien und kultiviertem Fleisch.“

Hier sehen wir also, wie sich die Forschung aus einem Labor in zwei Richtungen entwickelt – Arzneimittelentwicklung (Tissue Dynamics) und im Labor gezüchtetes Fleisch (Future Meat Technologies) – beide inspiriert durch ähnliche technologische Konzepte und Techniken.

Nahmia ist auch der Gründer eines anderen Startups für gezüchtetes Fleisch mit Sitz in Tel Aviv namens SuperMeat.

Das 2016 gegründete Unternehmen SuperMeat hat sich auf kultivierte Hühnerprodukte spezialisiert und produziert in einem viel kleineren Maßstab als die neu eröffnete Future Meats-Anlage.

Von ko-kultivierten Mikrolebern zu im Labor gezüchtetem Fleisch

Geht man in der Zeit zurück, erhielt Nahmias 2009 ein Patent, das „zur Kerntechnologie für HµREL wurde, dem ersten Human-on-Chip-Unternehmen auf dem Markt, das Tierversuche in der Medikamentenentwicklung ersetzen will.“

HµREL entwickelt kultivierte „Mikrolebern“ und bietet Mikrolebern an, die aus 12 verschiedenen Modellen bestehen, die 10 Säugetierarten, einschließlich des Menschen, repräsentieren.

In seinem Lebenslauf beschreibt Nahmias, wie er seine Berufung an der Schnittstelle von Bioengineering und Nanotechnologie fand.

„Meine Interessen an Nanotechnologie und Lebergewebe-Engineering kreuzten sich früh in meiner Karriere, als ich zusammen mit Prof. [Sangeeta] Bhatia ein Buch mit dem Titel ‚Microdevices in Biology and Medicine‘ herausgab“, schreibt er.

Das 2009 erschienene Buch „Microdevices in Biology and Medicine“ erforscht, wie „mikroskalige Muster, dreidimensionale Merkmale und die Physik kleiner Orte eine einzigartige Möglichkeit bieten, die Mikroumgebung zu kontrollieren und so innovative Werkzeuge für die Untersuchung, Diagnose und Behandlung von Krankheiten bereitzustellen.“

Spulen Sie bis heute vor, und mikrofluidische Chips sind eine Schlüsselkomponente des technologischen Kernangebots von Tissue Dynamics – eine, die „die Bewertung der Stoffwechselfunktion in Echtzeit ermöglicht.“

Laut Piedmont CMG sind „mikrofluidische Chips, manchmal auch als Lab-on-a-Chip-Technologie bezeichnet, extrem kleine Geräte, die mehrere Flüsse und Funktionen in einen mikrofluidischen Prozess integrieren können. Sie können nur wenige Zentimeter groß sein und dennoch einen hohen Durchsatz bei Screenings oder Tests erreichen.“

In der Medizin und Biologie gewinnt das Konzept der Organ-on-a-Chip aus mehreren Gründen an Popularität. Einer davon ist, dass sie helfen können, die Notwendigkeit von Tierversuchen für Behandlungen zu umgehen.

Weitere Vorteile von Organen auf einem Chip sind „reduzierte Kosten, kleine Abmessungen, die sie leicht transportierbar machen, reduzierte Versuchszeiten und die Möglichkeit, in vitro Experimente mit einer besseren Kontrolle über die Parameter durchzuführen“, so Biomedical Engineering International.

Zu Beginn seiner Karriere entwickelte Nahmias „ein Leber-auf-Chip-Mikrogerät, das in der Lage ist, die Dynamik des zentralen Kohlenstoff-Stoffwechsels in Echtzeit mit integrierten Nanopartikeln zu verfolgen.“

Mit seinem Leber-auf-Chip-Mikrogerät konnte Nahmias einen Mechanismus von Paracetamol, dem Wirkstoff in Tylenol, identifizieren, der „möglicherweise seiner idiopathischen Nierentoxizität zugrunde liegt.“

Außerdem „entwickelte er einen genetischen Schalter, der es uns ermöglichte, menschliche Leberzellen zu expandieren, ohne die Stoffwechselfunktion zu verlieren“, zusammen mit „einer Zellbibliothek, die von Upcyte Technologies kommerzialisiert wird.“

Die Zellen von Upcyte sind menschlichen Ursprungs und werden für Forschung, Screening und Medikamentenentwicklung verwendet.

Und weil es sich um gentechnisch veränderte menschliche Zellen handelt, sind sie „als Risikogruppe 1 eingestuft und müssen in einer gentechnischen Einrichtung gehandhabt werden, die gentechnische Arbeiten der Sicherheitsstufe 1 durchführt.“

Die Innovation, die hinter der Züchtung von kultivierten menschlichen Leberzellen steht, wurde von einem Labor auf die Züchtung von kultiviertem Fleisch angewandt, das von verschiedenen Unternehmen kommerziell genutzt wird.

Aber Nahmias‘ Beiträge zur Biotechnologie hören damit nicht auf.

Er machte auch eine „bahnbrechende Entdeckung für den Einsatz von Medikamenten zur Bekämpfung der globalen Pandemie“.

Die COVID-19-Verbindung

Zusammen mit Benjamin Tanover, Professor am Mount Sinai Hospital, führte Nahmias‘ Forschung im Juli 2020 zu einer bahnbrechenden Entdeckung rund um das Coronavirus, die erklärte, warum Menschen mit hohem Blutzucker und hohem Cholesterinspiegel anfälliger für COVID-19 waren.

„Unsere Analyse ist die erste umfassende Beschreibung der menschlichen Lungenreaktion auf das SARS-CoV-2-Virus. Wir zeigen, dass die Reaktion der Lunge auf SARS-CoV-2 primär metabolisch ist und zu einer gesunden Fettansammlung führt“, so Nahmias auf der Website seines Labors.

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass eine [unangemessene] Fettakkumulation kritische Aspekte der Entwicklung von COVID-19 etablieren kann. Dies ist ein Durchbruch, der Möglichkeiten eröffnet, die Wirkung des Virus zu neutralisieren, indem man auf die Aktivität des Wirtsgewebes abzielt, die es ihm ermöglicht, ein Substrat zu entwickeln“, fügte er hinzu.

In dem Bericht heißt es weiter: „Nahmias‘ robotergestütztes Scansystem zeigte, dass mit dem Virus infizierte Lungenzellen mehr Kohlenhydrate wie Glukose verbrauchten, die für die schnelle Verbreitung des Virus benötigt werden, und Fette bildeten, die sich im Lungengewebe anreicherten.

„Diese Erkenntnisse erklären, warum ein hoher Blutzucker (Hyperglykämie) und ein hoher Cholesterinspiegel (Dyslipidämie) ein wichtiger Risikofaktor für Corona sind, selbst wenn kein Diabetes vorliegt.“

Ob es darum geht, Prozesse in der Medikamentenentwicklung zu stören, den Corona-Code zu knacken oder kultiviertes Fleisch im Labor zu erzeugen – Nahmias steht weiterhin an der Spitze vieler wissenschaftlicher Durchbrüche mit erheblichen Auswirkungen auf die reale Welt.