Встречайте новое мясо! – Марк Пост на TEDxHaarlem

Гамбургеры из выращенного в лаборатории мяса! Да, скоро они станут нашей реальностью! В настоящее время профессор Марк Пост работает над улучшением качества так называемого «мяса из пробирки». Для доктора Поста, преподавателя физиологии Утрехтского и Гарвардского университетов, технология культивирования тканей – одно из самых важных направлений исследований. Примечательно, что он считает областью применения этой технологии не только медицину, но и пищевую промышленность. Выращивание «мяса в пробирке» из стволовых клеток скелетных мышц коровы или других животных, по мнению профессора, может стать альтернативой традиционному животноводству. Как работает технология и какое значение она будет иметь для нашего будущего – обо всём этом нам расскажет всемирно известный учёный Марк Пост.

Профессор Марк Пост – доктор медицины, на данный момент занимает должности старшего преподавателя Утрехтского и Гарвадского университетов, доцента Дартмуртского колледжа, профессора Эйндховенского университета Технологий и Маастрихтского университета, а также является деканом Факультета физиологии Маастрихтского университета. Главное направление его исследовательской работы – использование технологии культивирования тканей в медицине и пищевой промышленности. В области медицины доктор Пост специализируется на создании искусственных кровеносных сосудов, которые могут служить материалом для аортокоронарного шунтирования. Использование технологии культивирования тканей в пищевой промышленности позволит выращивать мясо из стволовых клеток животных, что дополнит, а возможно, и полностью вытеснит традиционное животноводство. Доктор Пост является соавтором 150 статей, вышедших в самых авторитетных научных журналах. За время своей деятельности он получил почти 30 миллионов долларов в виде субсидий и наград от правительства, благотворительных организаций и промышленных компаний. Он представил миру первый гамбургер из искусственно выращенной говядины в начале 2013 года.

Часто говорят о важности мелочей.

Из них состоит
любое глобальное явление.

Учёные разобрали
на элементы Вселенную.

Можно выделить составные части
в системе управления компанией.

Мы можем посмотреть,
из каких частей состоит здание,

Мы даже выделяем составные части
в нашем собственном «я».

А я собираюсь разобрать для вас
на составные части корову.

Вам может показаться странным,
что я собрался

сделать столь странную вещь.

Я сейчас объясню.

Но сперва я хотел бы узнать,
есть ли здесь вегетарианцы?

Насколько я вижу, их здесь 4 или 5,
что соответствует среднему количеству

вегетарианцев в Нидерландах
или другой индустриально развитой стране.

Вегетарианцы могут немного вздремнуть...

А я пока поговорю с мясоедами.

Через пять минут
можно будет просыпаться,

потому что тогда я перейду
к самому интересному.

Сперва я собираюсь
рассказать вам,

почему производство мяса
приносит определённые проблемы.

Это связано с тем,
что сельскохозяйственные животные,

все эти свиньи и коровы,
вовсе не были созданы,

чтобы служить для нас обедом.
Их эволюция шла не в этом направлении.

Поэтому как способ производства мяса
животноводство не эргономично.

В сущности, это очень, очень
неэффективный способ.

Чтобы получить 15 грамм мяса,

надо скормить животному
100 грамм растительных белков.

Получается, что эффективность метода –
всего 15%.

На данный момент
скотоводство использует 70%

всех земель в мире,
пригодных для сельского хозяйства.

И что ещё хуже,

Всемирная организация здравоохранения
предсказывает,

что к 2050 году потребление мяса
удвоится по сравнению с нынешним

из-за роста численности среднего класса
в Индии, Китае, Бразилии и Африке.

Очевидно, что на Земле скоро станет
недостаточно места для животноводства,

и нужно придумать какой-то выход
из складывающегося положения.

Производство достаточного количества
продовольствия хоть и серьёзная,

но отнюдь не единственная проблема.

Сейчас также известно,

что все жвачные животные

выделяют в атмосферу огромное количество
метана и углекислого газа.

Если здесь есть специалисты
по жвачным животным,

они могут уточнить,
что метан выделяется животными

не в виде кишечных газов,
а в виде отрыжки.

Так или иначе,
газы попадают в атмосферу.

Это газы, вызывающие парниковый эффект,
они очень и очень вредоносные.

Так что вот ещё одна проблема –

20% парниковых газов попадают в атмосферу
в результате животноводства.

Поэтому вегетарианец на джипе
лучше для окружающей среды,

чем мясоед на велосипеде.
Не так ли?

(Смех)

Конечно, нельзя забывать и вопрос
о защите животных.

Я не стану останавливаться на этом,
все знают об этой проблеме,

хотя и предпочитают не говорить
и даже не думать о ней.

Есть ли у этой проблемы решение?

Еще в 1932 году никто иной,
как Уинстон Черчилль

в своей книге
«Размышления и приключения»

задался вопросом:
«А зачем мы растим целого цыплёнка,

если мы едим
только грудку и крылышки?»

И он нашёл поддержку.

Сам он был государственным деятелем,
что он мог знать о биологии?

Однако у него в друзьях был физиолог
Алексис Каррель,

обладатель Нобелевской премии.

И как раз в это время он
впервые в истории науки

добился поддержания жизни в органах
отдельно от тела.

Он не мог создавать органы,

но он мог сохранять их живыми
вне тела.

С этого времени в умах учёных
зародилась идея

искусственного выращивания органов.

Во времена Черчилля и Карреля
это было невозможно.

Однако сегодня,
благодаря развитию медицины,

у нас есть технология
использования стволовых клеток,

есть технология культивирования тканей,
и задача становится разрешимой.

Что же мы можем сейчас?

Давайте разберём корову
на составные элементы.

Мы делаем корове биопсию,

берём у неё небольшой кусочек
мышечной ткани.

Очевидно, что мышечная ткань —
это основная составляющая мяса.

Но не единственная,
к этому я вернусь позже.

Если мы возьмём этот кусочек
мышечной ткани

и посмотрим на него
под микроскопом,

мы увидим мышечные волокна

и некоторое количество жировых клеток,
которые также важны для вкуса мяса.

Если вы посмотрите на образец ткани
при ещё большем приближении,

вы увидите,
что скелетные мышцы состоят

из мышечных клеток
и ещё каких-то очень мелких клеточек.

Мелкие клеточки –
это стволовые клетки.

Мышечные стволовые клетки
могут воспроизводить мышечную ткань.

В основном они просто дремлют в ожидании,
но сразу начнут восстанавливать мышцу,

если она будет повреждена.

Они как бы сидят в запасе,
как резервные игроки,

ожидая, когда «команде»
потребуются свежие силы.

У этих клеток,
которые всегда наготове,

есть парочка очень
интересных свойств.

Как все стволовые клетки,
они могут делиться,

могут воспроизводиться
в огромных количествах.

Теоретически, имея всего одну
стволовую клетку,

можно вырастить 10 000 кг мяса.

Одно из самых невероятных свойств
таких клеток – это то,

что они могут делиться,
они могут размножаться,

они могут заново создать
всю мышцу целиком.

Клетки скелетной мускулатуры

отличаются ещё и тем,
что они могут объединяться.

Им приходится объединятся,
потому что мышечное волокно –

это своего рода единая структура
со множеством клеточных ядер.

Мышечные клетки
начинают объединятся

практически сами по себе.

Всё, что от нас требуется, –

это лишить их питания,

тогда клетки перестают размножаться
и начинают объединяться в волокна.

С клетками можно сделать
ещё кое-что замечательное —

их можно поместить в чашку Петри

и предоставить им возможность
к чему-то в ней прикрепляться –

мы для этого используем
застёжку-липучку –

эту я купил сегодня утром
в универсаме Hema, здесь в Харлеме.

Мы используем ту половину липучки,
которая с петельками –

она подходит для нашей цели лучше,
чем та, на которой крючочки.

Не спрашивайте меня почему,
мы просто выяснили это опытным путём.

В лаборатории мы используем
в точности такую же липучку из Hema.

Если положить её в чашку Петри

клетки получают
«точки прикрепления»,

за которые они начинают цепляться.

Клетки буквально одержимы
желанием «упражняться»,

нам не надо их заставлять это делать,

они сами цепляются за эти
«точки прикрепления»,

начинают создавать напряжение
и формируют мышцу.

Я покажу вам иллюстрацию
чуть позднее.

Они формируют мышцу, создают напряжение,
мышца даже начинает сокращаться.

То есть клетки «упражняются»
сами по себе,

создают ткань,
небольшие мышечные волокна.

Если взять большое количество
таких мышечных волокон,

20 000, если быть точным,
можно собрать котлетку, гамбургер,

и мы это уже сделали.

Естественно, в эту котлетку можно
также добавить жир.

Чтобы сделать гамбургер,
потребуется около 60 миллиардов клеток.

Надо вырастить много клеток,

и надо найти способ
сделать это эффективно,

более эффективно, чем это происходит,
когда мы разводим коров или свиней.

Способ, которым мы пользуемся сейчас,
эффективным назвать нельзя,

но в дальнейшем мы планируем
использовать биореактор,

серебряный бак на 25 000 литров,

то есть внушительных размеров бассейн,
сравнимый с олимпийским бассейном.

Такой бассейн сможет прокормить
40 000 человек в год,

так что это вполне целесообразно.

Как я уже сказал,

метод должен быть эффективным,
и мы должны производить именно мясо,

а не какой-то его заменитель.

Заменителей на основе растительного белка
у нас и так больше, чем достаточно.

Так что нам надо получить
настоящее мясо.

Не больше и не меньше.

Сходство должно быть абсолютным.
Какие свойства важны для этого сходства?

Естественно, это вкус мяса. Кроме того,
оно должно быть розовым или красным,

никак не жёлтым или белым.

Также мясо имеет
свою особую текстуру.

Чего же нам удалось добиться
на данный момент?

Гамбургер, который вы видите слева,
мы собрали пару недель назад

из 8 000 отдельных полосочек
мышечной ткани,

выращенных
в чашках для культивирования.

Мы собрали их как урожай

и сделали из них котлетку.

Она довольно похожа на настоящую,
не так ли?

Вполне похожа.

С права вы видите гамбургер,
приготовленный обычным способом.

Один из этих гамбургеров создан нами,
а второй обычный, из говядины.

Большинство людей,
которых мы просили угадать,

какой из этих гамбургеров настоящий,
сказали, что они затрудняются ответить.

Нам пришлось пойти на маленькую хитрость –
подкрасить наш гамбургер

красным пищевым красителем кармином,
который производят из жуков,

а также добавить жёлтый шафран,
чтобы убрать

фиолетовый оттенок,
имеющийся у кармина.

Если честно, волокна, которые мы выращиваем,
пока не красные, а желтые.

Так получается потому,
что в них нет крови,

и более того,
в них нет миоглобина,

или его недостаточно.

Миоглобин – это белок
в мышечной мускулатуре,

очень похожий
на гемоглобин в крови.

Он становится красным
при соприкосновении с кислородом,

и в мышечных клетках
его обычно очень много.

У нас есть несколько догадок,

как сделать так, чтобы в искусственно
выращенных тканях появился миоглобин.

Один наш талантливый сотрудник

разрабатывает метод, который заключается
в ограничении снабжения клеток кислородом.

Клетки должны получать мало кислорода,
и есть очень простой способ добиться этого.

Применяя этот способ,
можно повысить миоглобин в 5 раз.

Также у нас были
интересные сведения о том,

что кофеин тоже может
заставить клетки производить миоглобин.

Правда, тут возникает проблема –
такой гамбургер нельзя есть ночью,

но в общем-то, это мелочи.

К несчастью, оказалось, что
кофеин не работает, как нам надо,

так что пришлось вернутся к методу
с пониженным уровнем кислорода.

При помощи этого метода мы можем
стимулировать выработку миоглобина

и придавать нашим волокнам
розовый цвет.

Пока ещё мы не вырастили
тканей правильного цвета,

потому что только один
из наших инкубаторов

позволяет поддерживать
низкий уровень кислорода,

в остальных уровень кислорода
обычный,

но это только технический момент,

с ним легко разобраться.

Естественно, мы должны кормить
наши клетки.

Тут мы вплотную подходим к вопросу
об эффективности производства.

Нам нужно кормить клетки.

Мы должны снабжать их сахарами
и аминокислотами,

а также жирами.

С помощью питания мы можем
вносить изменения

в биохимию клетки,

нашей маленькой клетки,
с которой нам ничего не надо делать,

кроме как кормить её
и давать ей «точки прикрепления».

Мы используем биохимию клеток,

чтобы заставить их вырабатывать
больше полиненасыщенных жирных кислот.

Мы знаем,
что клетки на это способны,

потому что в мясе животных,
выращенных на пастбище,

содержание таких кислот выше,
чем у животных, которые не покидают стойла.

Так что мы знаем, что в принципе
повысить содержание

полиненасыщенных кислот возможно.

Возможности биохимической регуляции
легко использовать в лаборатории,

потому что там мы можем
строго контролировать,

для большей эффективности процесса,
правильное получение клетками

белков и аминокислот.

Мы можем давать клеткам жирные кислоты,
которые они превратят в «здоровые» жиры,

и делать более полезные гамбургеры.

Это наша установка
для выращивания мяса,

она выглядит как холодильник,
но самом деле это его противоположность.

Внутри поддерживается температура 37°C,
и мы называем её инкубатором.

Клетки выращиваются в ней
в течение определённого времени.

Чтобы вырастить мышечное волокно,
нужно 7-8 недель,

то есть потребуется 7-8 недель,
чтобы вырастить гамбургер.

При желании
это можно делать даже дома.

Для этого вам потребуется
много места,

но когда-нибудь вы действительно
сможете делать это дома,

прямо у себя на кухне,
и если у вас будет нужное оборудование,

сделать это будет очень просто.

Оказалось, что у стволовых клеток
есть ещё одно замечательное свойство –

они легко выживают

при высушивании методом сублимации.

Поэтому когда-нибудь
через интернет можно будет заказывать

маленькие пакетики, типа чайных,

со стволовыми клетками тунца,
или тигра, или коровы, или свиньи,

или любого другого животного,
которое вы можете себе вообразить!

И затем вы сможете

прямо на своей уютной кухне

собственноручно вырастить кусок мяса.

Правда, вам надо будет
решить заранее,

за 8 недель вперед,
что вы хотите съесть,

потому что процесс выращивания
займёт у вас определённое время.

(Смех).

Но это такие мелочи.

Так вот. Пока,
как я уже говорил,

разработанный нами процесс выращивания
ещё не достаточно эффективен.

Но мы понимаем,
как контролировать этот процесс,

и уверены, что сможем
сделать его эффективным.

Сейчас у нас получается выращивать
только 2D культуру; если мы сделаем её 3D,

это будет серьёзный прорыв
в плане эффективности.

Это будет наш следующий шаг.

Мы рассчитываем кормить наши клетки
морскими водорослями.

Я полагаю, что первая фабрика
будет построена

где-нибудь в устье Миссисипи,

которое представляет собой

огромную застойную зону,
полную водорослей.

Мы сможем собирать там водоросли,

вылавливать их сетями
и кормить ими наши клетки –

они не очень привередливые
и будут есть, что дают.

Мы объединим
все доступные технологии,

чтобы сделать процесс
как можно более эффективным.

Если построить систему переработки отходов,
фабрика станет ещё эффективней.

Кроме того, как я уже говорил,

Мышечные клетки –
большие любители «упражняться».

Они прикладывают к этому
кучу усилий.

Но мы бы хотели получать в итоге
не такие вот мышцы,

а такие как у этого «быка-Шварцнеггера»,
как я его называю.

Это бельгийский голубой бык.

Может быть, вы знаете эту породу.

Она выведена в Бельгии,

и у этих животных есть
определённая мутация,

естественная мутация в белке,
который ограничивает рост мышц.

Понятно, что мы не хотим ограничивать
рост мышц в нашей чашке Петри.

Сейчас мы используем в наших опытах
стволовые клетки от бельгийских быков,

чтобы проверить, можно ли
повысить содержание белка.

Ещё один интересный момент.

Представьте, что мы взяли клетки
при помощи биопсии.

Мы вырастили мышцу.

Из одной клетки мы получили 10¹⁴ клеток,
то есть 10 000 кг мяса.

Затем мы помещаем клетки в гель
и создаём с двух сторон «точки прикрепления».

Вы можете это видеть
на картинке слева,

это гель, а «точки прикрепления» сделаны
не из застёжки-липучки,

а при помощи шёлковых тросиков,
но они работают точно так же.

Если мы подождём 24 часа,
а затем посмотрим, что произошло,

мы увидим, что клетки
структурировали гель,

они придали ему форму
мышечного волокна

между нашими двумя
«точками прикрепления».

Фактически, это уже мышца.

Клеткам надо ещё три недели
на «созревание»,

и они создадут настоящую мышцу.

Помимо этого, мы можем стимулировать клетки
электричеством, пропускать через них разряд,

и они будут сокращаться ещё активнее
и создавать мышечные волокна,

совершенно неотличимые от настоящих.

Конечно, для этого понадобится
много электроэнергии.

В нашем с вами теле
мышцы стимулируются не электричеством,

они стимулируются химическим путём.
Так что возможно мы в итоге выберем

другой механизм стимуляции
и будем действовать с помощью химии.

Воздействие будет повторяться снова и снова,
заставляя мышцу «тренироваться».

Вы можете мне напомнить,
что скелетные мышцы –

не единственная составляющая мяса.

Мы хотим, чтобы в мясе был жир,
нам нравятся стейки из мраморной говядины,

нам нравится,
чтобы мясо было сочным.

Некоторые любители
предпочитают мясо на косточке.

Сможем ли мы сделать такое мясо?

Уверяю вас, это осуществимо.

Мы сможем создать
практически всё, что угодно.

Простите,
я забегаю вперёд.

Для создания жировой ткани
также можно использовать

стволовые клетки.

На самом деле,
мы уже пробовали это делать.

В нашей «пилотной модели» гамбургера
жировой ткани нет,

потому что на данный момент
это слишком усложнило бы процесс.

Но это возможно сделать,
и мы доказали, что это возможно.

И на данный момент
мы работаем над тем,

как применять наши достижения
в пищевом производстве.

Сейчас мы выращиваем
маленькие мышечные волокна,

которые хороши для продуктов
из рубленого мяса, типа гамбургеров.

Кстати говоря, такие продукты
составляют 50% всего потребления мяса.

Так что, даже если бы мы остановились
только на них,

это уже был бы большой шаг вперёд.

Но я намерен создать
настоящий стейк или свиную отбивную.

Однако мне придётся столкнутся
с определёнными техническими проблемами,

потому что чем толще становится ткань,
тем больше клетки внутри неё

начинают страдать от нехватки
кислорода и питательных веществ,

и они начинают гибнуть.

Поэтому у нас в теле есть
кровеносные сосуды.

Я тоже создаю
кровеносные сосуды,

то есть работаю над созданием
искусственных кровеносных сосудов.

В тканях, которые мы выращиваем,
нет крови,

но тем не менее, мы нуждаемся
в некой системе каналов,

по которым питательные вещества
и кислород

могли бы поступать во все
уголки нашей ткани.

И такую систему каналов
можно создать.

У одного моего друга в Калифорнии
есть 3D принтер,

на котором можно распечатать
объёмную модель стейка.

Можно распечатать упорядоченные клетки,
саму структуру ткани и маленькие трубочки,

которые будут обеспечивать
приток и отток жидкости.

Можно напечатать «шаблон» ткани
нужной нам толщины.

Так что в итоге мы сможем выращивать
стейки или свиные отбивные,

если мы этого захотим.

Но есть ещё одна
небольшая проблема.

Станут ли люди есть такое мясо?

Это мясо, которое делают на фабрике,
хуже того – в лаборатории,

оно может казаться противоестественным,
отвратительным и так далее.

Так станут ли люди его есть?
Если вы сейчас выйдете с микрофоном

на улицы Харлема
и спросите случайных прохожих,

они скажут: «Ни за что,
вы с ума что ли сошли?»

Но если вы перефразируете вопрос:
«Допустим, через 20 лет

вы придёте в супермаркет,

и увидите два продукта,
два разных типа мяса.

Один продукт создан в лаборатории,
это диетическое мясо,

оно дешёвое и стоит столько же,
сколько обычное мясо,

оно такое же на вкус, такого же цвета
и такое же по текстуре.

Рядом лежит обычное мясо,
в его цену теперь включен сбор на экологию,

и оно в четыре раза дороже,
потому что теперь оно стало редкостью,

и на нём
маленькими буковками написано,

что при его производстве
страдали животные.

Что вы выберете?»

Я спорю, что выбор будет
в пользу

созданного нами продукта.

На данный момент
наш гамбургер стоит 250 000 евро.

Но я подчёркиваю,
что пока это не продукт питания,

это только наглядное подтверждение
нашей идеи.

Мы показали всему миру –
ребята, мы смогли это сделать.

И мы также сумеем сделать
процесс производства эффективным.

Мы уже произвели кое-какие подсчёты,
и они показывают, что мы сможем

производить продукцию
по приемлемым ценам.

Это осуществимо,
и я мечтаю

собрать достаточно людей
и найти достаточно денег,

чтобы провести
все необходимые исследования,

преодолеть все небольшие препятствия
и увидеть новый продукт на наших тарелках.

Спасибо.

(Аплодисменты)