Zellbasierter Fisch aus dem Bioreaktor

Rund 90 Prozent aller Fis­chbestände gel­ten schon heute als max­i­mal befis­cht oder über­fis­cht. Doch angesichts der wach­senden Welt­bevölkerung sind immer mehr Men­schen auf Fisch als Pro­tein­quelle angewiesen. Eine Lösung für das Prob­lem hat die Bluu GmbH – eine Aus­grün­dung des Fraun­hofer-Entwick­lungszen­trums für Marine und Zel­luläre Biotech­nolo­gie EMB. Das Unternehmen hat sich auf die Pro­duk­tion von zell­basiertem Fisch spezial­isiert. Er wird aus echt­en Fis­chzellen hergestellt und im Biore­ak­tor gezüchtet. Im Gegen­satz zu wild gefan­genem Fisch geht dies nicht zu Las­ten des Tierwohls.
Bluu Bio­sciences ist das erste Unternehmen Europas, das sich auf die Entwick­lung und Her­stel­lung von zell­basiertem Fisch spezial­isiert hat. Auch weltweit gibt es aktuell nur eine Hand­voll Unternehmen, die in diesem Bere­ich aktiv sind. Bluu Bio­sciences schließt damit eine Mark­tlücke: Fast über­all wer­den heute mehr Fis­che gefan­gen, als natür­lich nachwach­sen kön­nen. Das gefährdet die Ernährungs­grund­lage von hun­derten Mil­lio­nen von Men­schen. Mit Hil­fe von mod­ern­er Biotech­nolo­gie erzeugter, zell­basiert­er Fisch kann kün­ftig einen entschei­den­den Beitrag zur glob­alen Ver­sorgungssicher­heit bei tierischem Pro­tein leisten.

»Wir sehen hier einen stark wach­senden Markt. In Kreis­laufwirtschaft hergestell­ten Pro­duk­ten gehört die Zukunft.«
—  Dr. Sebas­t­ian Rak­ers, Grün­der und Geschäfts­führer der Bluu GmbH

Im Mai 2020 startete er mit Simon Fabich das Unternehmen. Ziel ist es, die Pro­duk­te im ersten Schritt über Restau­rants auf den Markt zu brin­gen. Später sollen auch Super­märk­te beliefert wer­den. Ende 2023 nen­nt Rak­ers als real­is­tis­chen Ter­min für die Mark­te­in­führung. Zum Port­fo­lio gehören zunächst hybride Pro­duk­te wie Fis­chbällchen, Fis­chstäbchen und Fis­chtar­tar, die sich aus einem Mix aus Zel­lkom­po­nen­ten und pflan­zlichen Pro­teinen zusam­menset­zen. Fis­chfilet wird erst zu einem späteren Zeit­punkt mark­treif sein. Hier bedarf es noch weit­er­er Forschungsar­beit. Die Her­aus­forderung beste­ht darin, die porösen Gerüst­struk­turen der­art aufzubauen, dass aus­re­ichend Nährstoffe und Sauer­stoff an die Zellen gelan­gen. »Nur wenn dies gewährleis­tet ist, kön­nen die auf den Gerüst­struk­turen wach­senden Zellen sich so struk­turi­eren und aus­bilden, wie sie es im natür­lichen Fis­chgewebe auch tun wür­den«, erläutert der Biologe, der auf zwölf Jahre Forschungsar­beit mit Fis­chzellen am Fraun­hofer EMB zurück­blick­en kann.

Zelllinien aus adulten Stammzellen

Dr. Rak­ers und sein Team isolieren die Zellen aus ein­er Biop­sie, also aus einem Stück adul­tem Fis­chgewebe. Die isolierten Zellen, ähn­lich Vor­läuferzellen oder adul­ten Stam­mzellen, wer­den im Labor in ein­er In-vit­ro-Kul­tur ver­mehrt. Da sie nicht altern, kön­nen sie sich unendlich häu­fig teilen. Anschließend wer­den die Zellen im Biore­ak­tor mit einem Nährmedi­um ernährt. Der Reak­tor umfasst derzeit max­i­mal fünf Liter. Um ein mark­t­fähiges Pro­dukt zu erhal­ten, ist jedoch ein größer­er Reak­tor erforder­lich. »So weit sind wir noch nicht, da zunächst die Prozesss­chritte ver­fein­ert wer­den müssen, die die Zellen zum Wach­sen benöti­gen. Die Her­aus­forderung für uns ist aktuell noch der Schritt in die indus­trielle Produktion«.

Frei von Gentechnik, Antibiotika und Umweltgiften

Die Vorteile der zell­basierten Fis­ch­pro­duk­tion sind vielfältig. »Die Schlach­tung von Fis­chen ent­fällt und ide­al­er­weise ist eine Biop­sie nur ein­ma­lig erforder­lich«, führt der Forsch­er einen der vie­len Plus­punk­te auf. 30 Prozent aller Fis­chbestände sind über­fis­cht, 60 Prozent sind max­i­mal befis­cht. Die nicht land­basierte Aquakul­tur wiederum, die vor allem im vorigen Jahrzehnt stark gewach­sen ist und mit Massen­tier­hal­tung ein­herge­ht, führt zu ein­er Ver­schmutzung der Meere und zur Eutro­phierung der Gewäss­er, ins­beson­dere in Bere­ichen mit wenig Strö­mung. Weit­ere Vorteile des kul­tivierten Fis­ches sind sein hoher Nährw­ert sowie die Ver­füg­barkeit und die damit ver­bun­de­nen kurzen Liefer­ket­ten. Fis­ch­pro­duk­te aus Fis­chzellen sind frei von Gen­tech­nik, Antibi­oti­ka und Umwelt­giften. Sie kön­nen bedarf­s­gerecht dezen­tral pro­duziert wer­den. Anders als Aquakul­tur kann eine zell­basierte Fab­rik weltweit über­all aufge­baut werden.

Verzicht auf Fötales Kälberserum

Aktuell konzen­tri­eren sich die Forschen­den auf die Opti­mierung der Medi­en, um eine kostengün­stige Pro­duk­tion der Fis­chzellen sicherzustellen und Zellcharak­ter­is­ti­ka wie Geschmack und Tex­tur zu ver­fein­ern. Dies gelingt, indem man beispiel­sweise den Anteil an Omega-3-Fettsäuren als wichti­gen Geschmack­sträger erhöht. Die dafür erforder­liche Tech­nolo­gie wurde aus dem Fraun­hofer EMB aus­lizen­siert. Darüber hin­aus arbeit­en die Forsch­er daran, Fötales Käl­berserum (FKS) durch andere, pflanzen­basierte Wach­s­tums­fak­toren zu erset­zen und eine FKS-freie Pro­duk­tion zu erzie­len. »FKS wird aus dem Blut von Kuh­feten gewon­nen und ist ein Hauptbe­standteil viel­er Nährme­di­en, die zur Aufzucht und Kul­tivierung von Zellen in der Zel­lkul­tur benötigt wer­den«, erk­lärt Rak­ers. »Unser erster Pro­to­typ wird kom­plett FKS-frei sein.« Bei ihren Forschungsar­beit­en koop­er­ert die Bluu GmbH nach wie vor eng mit dem Fraun­hofer EMB.