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培養肉は、培養肉とも呼ばれ、動物細胞を試験管内で培養して肉を生産する細胞農業の一種です。[1] [2] [3] [4] [5]培養肉は、再生医療で開拓された組織工学技術を使用して生産されます。[6]ジェイソン・マセニーは、培養肉生産に関する論文[7]を共同執筆し、試験管内肉研究を専門とする世界初の非営利団体であるニューハーベストを設立した後、2000年代初頭にこの概念を普及させました。[8]培養肉は、肉生産の環境影響を軽減し、 [3]動物福祉、食糧安全保障、人間の健康に関する問題に対処する可能性があります。[9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]
2013年、マーク・ポストは動物の体外で培養した組織から作ったハンバーガーのパテを開発した。それ以来、他の培養肉の試作品がメディアの注目を集めている。スーパーミートはテルアビブにザ・チキンという農場直送のレストランをオープンし[16]、培養チキンバーガーに対する消費者の反応をテストした[17]。一方、2020年12月にはシンガポールのレストラン1880で「世界初の細胞培養肉の商業販売」が行われ、米国企業イート・ジャストが製造した培養肉が販売された[18]。
ほとんどの取り組みは、先進国で消費の大部分を占める豚肉、牛肉、鶏肉などの一般的な肉に焦点を当てていますが、[19] Orbillion Bioなどの企業は、ヘラジカ、羊肉、バイソン、和牛などの高級または珍しい肉に焦点を当てています。[20] Avant Meatsは2021年に養殖ハタを市場に投入し、[21]他の企業はさまざまな種類の魚やその他の魚介類を追求してきました。[22]
培養肉の生産プロセスは、企業や研究機関の推進により、常に進化しています。[23]培養肉の応用は、倫理的、[24] 健康、環境、文化、経済の議論につながりました。[25]非政府組織Good Food Instituteが発表したデータによると、2021年に培養肉企業はヨーロッパで1億4000万ドルを集めました。[3]培養肉を提供する最初のレストランは2021年にシンガポールにオープンしました。[26]しかし、培養肉はまだ広く利用できるわけではありません。
命名法
培養肉の他に、ヘルシーミート[27]、 屠殺されていない肉[28]、 試験管内肉、培養肉[29] 、ラボで培養された肉[30] 、細胞ベースの肉[31] 、クリーンミート[32] 、培養肉[33] [34]、合成肉[35]などの用語が、この製品を説明するために使用されています。[36]人工肉には複数の意味がありますが、人工肉が時々使用されます。[37]
2016年から2019年にかけて、クリーンミートが注目を集めました。グッドフードインスティテュート（GFI）は2016年にこの用語を作り出し、[38] 2018年後半には、クリーンという言葉を使う方が生産プロセスと利点をよりよく反映していると主張する研究を発表しました。 [39] [40] 2018年までに、メディアの言及やGoogle検索でクリーンミートは培養肉やインビトロミートを上回りました。 [41]一部の業界関係者は、この用語が従来の肉生産者を不必要に傷つけ、中立的な代替手段として細胞培養肉を好み続けていると感じていました。 [42] [43]
2019年9月、GFIは新たな調査を発表し、培養肉という用語は十分に説明的で差別化されており、中立性が高く、消費者の魅力度が高いことを明らかにした。[33] [44] 2021年9月の世論調査では、業界のCEOの大多数が培養肉を好んでおり、44社のうち75％が培養肉を好んでいることが示された。[45]
歴史
初期調査
肉を工業的に栽培する理論的な可能性は長い間関心を集めてきた。1931年に様々な雑誌に掲載され、後に著書『思索と冒険』に収録されたエッセイで、イギリスの政治家ウィンストン・チャーチルは次のように書いている。「胸肉や羽根を食べるために鶏を丸ごと育てるという不合理から逃れるために、これらの部位を適切な培地で別々に栽培するだろう。」[46]
1950年代、オランダの研究者ウィレム・ファン・エーレンが独自に培養肉のアイデアを思いついた。第二次世界大戦中に捕虜となったファン・エーレンは飢餓に苦しみ、食糧生産と食糧安全保障に情熱を傾けた。[47]彼は保存肉の展望を議論する大学の講義に出席した。[48]細胞株の発見がアイデアの基盤となった。筋繊維の体外培養は、1971年に病理学者ラッセル・ロスがモルモットの大動脈を培養したときに初めて成功した。1991年、ジョン・F・ベインは、筋肉と脂肪を統合して成長させて食品を作る、人間が消費する組織工学肉の生産に関する特許US 6835390を取得した。 [49]
2001年、皮膚科医のヴィーテ・ヴェスターホフはファン・エーレン、実業家のウィレム・ファン・クーテンとともに、培養肉の生産方法に関する世界特許を申請したと発表した。 [50]このプロセスでは、栄養溶液に浸して分裂を誘導した筋肉細胞を播種したコラーゲンマトリックスを使用した。 [51]同年、NASAは宇宙飛行士が肉を輸送するのではなく、肉を育てられるようにすることを目的として、培養肉の実験を開始した。モリス・ベンジャミンソンと共同で、彼らは金魚と七面鳥を養殖した。[52] 2003年、オロン・キャッツとイオナット・ズールは、カエルの幹細胞から育てた数センチの「ステーキ」を展示し、調理して食べた。その目的は、培養肉の倫理に関する会話を始めることだった。「それは生きていたのか？」「殺されたのか？」「それを捨てることは動物に対して失礼なことなのか？」[53]
2000年代初頭、アメリカの公衆衛生学を専攻するジェイソン・マセニーはインドを訪れ、工場式養鶏場を訪れた。彼はこのシステムの影響に愕然とした。マセニーは後にNASAの取り組みに携わる3人の科学者とチームを組んだ。2004年、マセニーは研究資金を投入して開発を促進するニューハーベストを設立した。2005年、4人はこのテーマに関する最初の査読済み論文を発表した。[54]
2008年5月、PETAは2012年までに培養鶏肉を消費者に提供する最初の企業に100万ドルの賞金を提供すると発表した。[55]参加者は賞金獲得のために2つの課題、すなわち本物の鶏肉と区別がつかない培養鶏肉製品の製造と、少なくとも10州で競争販売できるほどの量の製品を生産することを求められた。コンテストは後に2014年3月4日まで延長されたが、結局優勝者が決まらないまま締め切りを迎えた。[56]
オランダ政府は培養肉に関する実験に400万ドルを投資した。[57]国際研究者によって結成されたグループであるインビトロ肉コンソーシアムは、2008年4月にノルウェー食品研究所主催の初の国際会議を開催した。 [58] タイム誌は、培養肉の生産を2009年の画期的なアイデア50の1つに挙げた。[59] 2009年11月、オランダの科学者は生きた豚の細胞を使って肉を育てることに成功したと発表した。[60]
初の公開裁判
最初の培養牛肉ハンバーガーのパテは、2013年にマーストリヒト大学のマーク・ポストによって作られました。 [61]これは2万本以上の細い筋肉組織の繊維から作られ、32万5千ドル以上の費用がかかり、製造には2年を要しました。[62]このハンバーガーは2013年8月5日にロンドンで生放送でテストされました。コーンウォール州ポルペロにあるCouch's Great House Restaurantのシェフ、リチャード・マクギーンによって調理され、フューチャー・フード・スタジオの食品研究者である評論家ハンニ・リュッツラーとジョシュ・ショーンワルドによって試食されました。リュッツラー氏は「本当に噛みごたえがあり、焦げ目がついていて風味もかなりあります。脂肪分は入っていないので、どれくらいジューシーなのかは分かりませんでしたが、かなり濃厚な味です。肉に近いですが、それほどジューシーではありませんが、食感は完璧です。私にとってはこれが肉です...本当に噛むべきもので、見た目もかなり似ていると思います。」と述べた。リュッツラー氏は、盲検試験でも、大豆のコピーではなく肉としてこの製品を受け取っただろうと付け加えた。[63]
産業の発展
これが起こるのは時間の問題です。私はそのことに絶対確信しています。私たちの場合、小規模で市場に参入できるまでに約 3 年、大規模で市場に参入するには約 5 年かかると見積もっています。そして、「[培養肉] が近所のスーパーマーケットに並ぶようになるのはいつですか?」と聞かれたら、それは 5 年ではなく 10 年に近いと思います。
ピーター・バーストレート、モサ・ミート (2018) [64] : 1:06:15
2011年から2017年にかけて、多くの培養肉スタートアップが立ち上げられた。[65] 現在Upside Foodsとして知られるMemphis Meats [66] は、 2016年2月に培養牛肉ミートボールを紹介するビデオを公開した。[67] [68] [69] 2017年3月には、チキンテンダーとダック・ア・ロランジュを披露し、これは一般公開された最初の培養鶏肉であった。[70] [71] [72]イスラエルの企業SuperMeatは、培養鶏肉の研究のために2016年にクラウドファンディングキャンペーンを実施した。[73] [74] [75] [76] [77]サンフランシスコに拠点を置き、培養魚を研究する Finless Foodsは、2016年6月に設立された。 2017年3月に研究室の運営を開始した。[78]
2018年3月、イートジャスト（2011年にサンフランシスコでハンプトンクリークとして設立され、後にジャスト社として知られる）は、2018年末までに培養肉から消費者向け製品を提供できると主張した。CEOのジョシュ・テトリックによると、その技術はすでに存在していた。ジャストは約130人の従業員と55人の科学者からなる研究部門を擁し、鶏肉、豚肉、牛肉からの培養肉を研究していた。ジャストは中国の億万長者、李嘉誠、Yahoo!の共同創設者ジェリー・ヤンから投資を受けており、テトリックによるとハイネケン・インターナショナルなどからも投資を受けている。[79]
クライン・デ・ヌード、ダーン・ルイニング、ルード・アウト、ロジャー・ペダーソン、マーク・コッター、ゴルダナ・アピックらで構成されるオランダのスタートアップ企業ミータブルは、2018年9月に、動物の臍帯から採取した多能性幹細胞を使って肉を育てることに成功したと発表しました。このような細胞は扱いが難しいと言われていますが、ミータブルは必要に応じて筋肉細胞や脂肪細胞になるように細胞を誘導できると主張しています。この技術の主な利点は、牛胎児血清を使用しないことです。つまり、肉を生産するために動物を殺す必要はありません。[80]その月、世界中で推定30の培養肉スタートアップが活動していました。[64]インテグリカルチャーは、CulNetシステムを開発している日本を拠点とする企業です。競合には、イギリスを拠点とするマルタスメディアとカナダのフューチャーフィールズが含まれます。[81]
2019年8月、アメリカのスタートアップ企業5社が、培養肉や培養魚介類の市場への道筋を作るために規制当局と協力することを目指す連合、肉・鶏肉・シーフードイノベーション連盟（AMPSイノベーション）の結成を発表した。[82]創設メンバーには、Eat Just、Memphis Meats、Finless Foods、BlueNalu、Fork & Goodeなどが含まれる。[83]同様に2021年12月には、欧州とイスラエルの企業13社（Aleph Farms、Bluu Biosciences、Cubiq Foods、Future Meat、Gourmey、Higher Steaks、Ivy Farm、Meatable、Mirai Foods、Mosa Meat、Peace of Meat、SuperMeat、Vital Meat）のグループが、ベルギーを拠点とする協会、Cellular Agriculture Europeを設立した。同団体は「業界、消費者、規制当局のために共通の立場を見つけ、共通の声を上げる」ことを目指している。[84] [85] [86]
2019年10月、アレフファームは3Dバイオプリンティングソリューションズと提携し、国際宇宙ステーションで肉を培養した。これは、3Dプリンターを使用して肉細胞を足場に押し出すことによって行われた。[87] 2020年1月、Quartzは約30の培養肉スタートアップを見つけ、メンフィスミーツ、ジャストインク、フューチャーミートテクノロジーズがパイロットプラントを建設しているため最も進んでいることを発見した。[88] [89] 2020年5月のニューサイエンティストによると、60のスタートアップが培養肉を開発している。これらの中には技術サプライヤーもいた。[90]伝えられるところによると、成長培地のコストは依然として「1リットルあたり数百ドルだが、クリーンミートの生産を拡大するには、これを1リットルあたり約1ドルに下げる必要がある」。[90] 2020年6月、中国政府当局は培養肉で競争するための国家戦略を求めた。[91]
2019年12月、ベルギーで培養フォアグラの開発を目的としたFoietureプロジェクト（名前は「foie」と「future」を組み合わせた造語）が立ち上げられた。プロジェクトは、培養肉のスタートアップ企業Peace of Meat、小規模な肉調味料会社Solina、小規模なパテ製造会社Nautaの3社と非営利団体3機関（ルーヴェン・カトリック大学、食品産業イノベーションセンターFlanders Food、Bio Base Europe Pilot Plant）のコンソーシアムによって立ち上げられた。[92] Peace of Meatは2019年12月、概念実証を2020年に完了し、2022年に最初のプロトタイプを製造し、2023年に市場に投入する予定であると述べた。[92]その月、Foietureプロジェクトはフランダース政府のイノベーション・企業庁から約360万ユーロの研究助成金を受け取った。[92] 2020年5月、ピース・オブ・ミートのオーストリア生まれの共同創業者で科学研究者のエヴァ・ゾマー氏は、スタートアップは当時、培養脂肪20グラムを約300ユーロ（1キログラムあたり1万5000ユーロ）のコストで生産できると述べ、2030年までに価格を1キログラムあたり6ユーロに引き下げることを目標としていた。[93]ピース・オブ・ミートはアントワープ港に2つの研究所を建設した。[93] 2020年後半、ミーテックはピース・オブ・ミートを1500万ユーロで買収し、2021年5月に2022年までにアントワープに新たな大規模パイロットプラントを建設すると発表した。[94]
2020年11月、インドの新興企業クリアミートは、屠殺された加工鶏肉のコストが約1,000ルピーであるのに対し、鶏ミンチの養殖コストはわずか800～850インドルピー（10.77～11.44米ドル）であると主張した。 [95] 2022年4月27日、欧州委員会は、欧州市民イニシアチブ「 屠殺時代を終わらせる」への署名集めの要請を承認し、畜産から細胞農業への補助金の転換を求めた。[96]
オグマ・パートナーズの2023年11月の報告書によると、2016年から2023年の間に培養肉のスタートアップ企業向けに調達された資金全体の46.9％（26億英ポンド以上）が、アップサイドフーズ（21.5％、旧メンフィスミート）、ビリーバーミート（旧フューチャーミートテクノロジーズ）、ワイルドタイプ、アレフファーム、モサミートの上位5社に投入された。[97]
市場参入
スタートアップはほんの一握りです。興味深いことに、シリコンバレーに1つ、オランダに1つ、イスラエルに1つと、3つのハブがあります。これは、この3つの場所に、まず素晴らしい農業大学（ワーヘニンゲン）、次に素晴らしい医科大学（私たちにとってはライデン） 、そして最後に工学の分野でデルフトがあるからだと思います。この3つを組み合わせることで、培養肉を開発するための確固たる基盤が生まれ、その組み合わせはイスラエル、オランダ、アメリカに存在しています。
クリジン・デ・ヌード、ミータブル（2020）[98]
欧州連合加盟
欧州連合では、培養肉製品などの新規食品は約18か月の試験期間を経る必要があり、その間に企業は自社製品の安全性を欧州食品安全機関（EFSA）に証明しなければならない。 [99] [100] 2022年3月、培養肉生産者は、大量生産品が消費者に販売される直前に、欧州連合の超国家機関から規制認可を得ようとする段階に達した。[3] 2023年2月までに、EFSAに新規食品の認可申請書類を提出した企業は1社もなかった。[100]法律専門家は、これはEFSAの新規食品手続きが1997年以来確立されている（特定の規制基準をまだ持っているか、または開発しなければならなかった他の管轄区域とは異なり）ものの、米国の培養肉スタートアップ企業（FDAと簡単にやり取りして問題を明確にすることができた）や英国、シンガポール、イスラエル（政府がプロセス全体の責任を負う「単一の連絡窓口」を導入した）とは異なり、企業が申請を提出するとほとんど意見を述べることができない長く複雑なプロセスであるという事実に関係していると説明した。[100]
2024年4月、オランダのスタートアップ企業Meatableは、国内外のメディアの注目を集める中、欧州連合（EU）で初めて、培養肉（この場合はソーセージ）の概念実証の公開試食についてEFSAから規制承認を受けた。[101] [102] [103] MeatableのCTOであるDaan Luining氏は、すべてのスーパーマーケットに供給できるように生産を拡大するには数年かかると警告し、培養肉は徐々に広く利用できるようになり、消費者に選択肢を増やす代替品に過ぎず、従来の食肉産業がすぐに置き換えられることはないと述べた。[102]
イスラエル入国
2020年11月、スーパーミートはイスラエルのネスシオナに試験的なレストランをオープンした。パイロットプラントのすぐ隣で、ジャーナリスト、専門家、少数の消費者が予約して、反対側の生産施設をガラス窓から見ながら、新しい食品を試食することができた。レストランはまだ一般に完全にはオープンしていないが、それは2021年6月時点で、スーパーミートが一般消費者向けの大量生産を開始するための規制当局の承認を待つ必要があり、またCOVID -19パンデミックによりレストランの営業が制限されていたためである。 [104] [105] 2023年2月までに、イスラエル当局はシンガポールと同様の規制構造を確立し、承認に向けて取り組む（および培養食品の革新のための研究に資金を提供する）一般的な意欲を示したが、研究者や他の専門家と協議しながら安全規制を策定している最中であった。[100]たとえば、イスラエル保健省と国連食糧農業機関（FAO）は、2022年9月に培養食品の安全規制の専門家の会議を共催した。[100]
2024年1月、イスラエル保健省はアレフファームに培養牛肉の規制認可を与えた。[106] [107]
シンガポール入国
2020年12月2日、シンガポール食品庁はイートジャスト社が製造した「チキンバイト」の商業販売を承認した。これは培養肉製品が食品規制当局の安全性審査（2年かかった）に合格した初めての事例であり、業界にとって画期的な出来事と広くみなされた。チキンバイトはシンガポールのレストランで導入される予定だった。[108]レストラン「1880」は2020年12月19日土曜日に培養肉を初めて顧客に提供した。[109] [110]
2023年1月、SFAはEat Justの子会社GOOD Meatに対して、無血清培地を使用した培養肉の生産に関する規制承認も与えた。同社は2020年以降、クリーンチキン製品をシンガポールのレストランやホーカーセンター、フードデリバリーサービスに導入しており、シンガポールの新施設用のバイオリアクターを建設していた。[111]この世界初の承認は、培養肉生産をよりスケーラブルかつ効率的にするためのマイルストーンと言われている。[111] 2024年4月、オーストラリアの新興企業Vowは、培養ウズラに関してシンガポールの承認を取得した。[103]一方、オランダの新興企業Meatableは、2024年後半にシンガポールのいくつかのレストランで培養豚ソーセージを導入する予定である。[103]
アメリカ合衆国のエントリー
2022年11月、食品医薬品局（FDA）はアップサイドフーズ（旧メンフィスミーツ）との市場投入前協議を完了し、同社の製品は食べても安全であると結論付けた。これは米国の培養肉企業としては初めてのことだ。[112]最終機関である米国農務省（USDA）からの承認は、アップサイドフーズとグッドミート（いずれも培養鶏肉）が2023年6月に取得した。 [113] [114]
培養肉に取り組む企業
注: 斜体で表記された日付は、将来の達成予定日を示します。変更される可能性があります。
これらの企業に加えて、ニューハーベスト、グッドフードインスティテュート、プロベグインターナショナル[192]、細胞農業協会などの非営利団体が培養肉の推進、資金提供、研究を行っています。[193]
パイロットプラント
注: 斜体で表記されたデータは未完了のプロジェクトまたは将来予測される容量を示しており、変更される可能性があります。
プロセス
細胞株
細胞農業には細胞株、一般的には幹細胞が必要である。幹細胞は未分化細胞であり、必要とされる多くの、あるいはすべての種類の特殊細胞になる可能性がある。全能性幹細胞は、体内に存在するすべての異なる細胞に分化する能力を持っている。多能性幹細胞は胎盤内の細胞を除くすべての細胞に成熟することができ、多能性幹細胞は1つの系統内でいくつかの特殊細胞に分化することができる。単能性幹細胞は、1つの特定の細胞運命に分化することができる。[200]
多能性幹細胞は理想的な供給源であるが、このサブカテゴリーの最も顕著な例は、倫理的問題のため研究での使用が議論されている胚性幹細胞である。その結果、科学者は人工多能性幹細胞（iPSC）を開発してきた。これは本質的に多能性の血液細胞と皮膚細胞であり、多能性状態に退行することでより広範囲の細胞に分化できる。[201]代替案は、筋細胞系統を生み出す多能性成体幹細胞、または筋細胞に分化する単能性前駆細胞を使用することである。[200]
幹細胞の好ましい特性には、不死性、増殖能力、接着への依存のなさ、血清非依存性、組織への容易な分化などがある。こうした特性の自然な存在は、細胞種や起源によって異なる可能性が高い。そのため、特定の細胞株の正確なニーズを満たすように、 in vitro培養を調整する必要がある。不死の問題は、細胞が分裂できる回数に限界があり、その限界はテロメアキャップ (染色体の末端に付加される補足的なヌクレオチド塩基) によって決まることである。分裂するたびに、テロメア キャップは徐々に短くなり、何も残らなくなると、細胞は分裂を停止する。誘導多能性は、テロメア キャップを長くして、細胞が無限に分裂できるようにする。[201]
細胞株は、一次ソース、つまり局所麻酔下の動物の生検から収集することができます。また、凍結保存培養（以前の研究後に凍結された培養）などの二次ソースから確立することもできます。[引用が必要]
成長培地
細胞株が確立されると、増殖を促すために培養培地に浸されます。培養培地は通常、細胞に必要な炭水化物、脂肪、タンパク質、塩分を供給する基本培地から調合されます。細胞が十分な量を消費すると、細胞は分裂し、その数は飛躍的に増加します。培養培地には、追加の成長因子を供給する添加物（血清など）を補充することができます。成長因子は、細胞プロセスの調節に不可欠な分泌タンパク質またはステロイドです。[2]
分化が始まると、筋繊維が収縮し、乳酸を生成します。細胞の栄養分を吸収し増殖する能力は、環境の pH に部分的に依存します。乳酸が培地内に蓄積すると、環境は次第に酸性になり、最適な pH を下回ります。その結果、培養培地は頻繁に更新する必要があります。これにより、基礎培地からの栄養素の濃度が更新されます。[23]
足場
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構造化された肉製品（細胞の種類だけでなく全体の構成によって特徴付けられる製品）の場合、細胞をスキャフォールドに播種する必要があります。スキャフォールドは本質的には、細胞がより大きな構造に組織化することを反映し促進することを目的とした型です。細胞が体内で発達するとき、細胞は細胞外マトリックス（ECM）との相互作用の影響を受けます。ECMは、細胞に機械的および生化学的合図を伝達する役割を担う糖タンパク質、コラーゲン、酵素の3次元メッシュです。スキャフォールドはECMの特性をシミュレートする必要があります。[2]
気孔率
孔は足場の表面にある微細な開口部です。生体材料の表面に孔を作ることで、組織の発達を妨げる可能性のある細胞成分を放出することができます。また、孔は付着細胞の最も内側の層にガスや栄養素を拡散させ、「壊死中心」の形成を防ぎます。壊死中心とは、培養培地と直接接触していない細胞が栄養不足で死ぬ現象です。[202]
血管新生
植物に見られる維管束組織には、体内で体液を輸送する器官が含まれています。維管束組織は自然な地形を形成し、筋芽細胞の自然な生理学的状態を再現することで低コストで細胞配列を促進します。また、ガスや栄養素の交換にも役立つ可能性があります。[202]
生化学的性質
スキャフォールドの生化学的特性は、ECM のものと類似している必要があります。スキャフォールドは、テクスチャ特性または化学結合によって細胞接着を促進しなければなりません。さらに、スキャフォールドは、細胞分化を促進する化学的刺激を生成しなければなりません。あるいは、スキャフォールドは、これらの機能特性を持つ他の物質と混合できる必要があります。[202]
結晶度
材料の結晶化度は剛性などの品質を決定します。高い結晶化度は水素結合に起因し、その結果、熱安定性、引張強度（スキャフォールドの形状維持に重要）、保水性（細胞の水分補給に重要）、ヤング率が向上します。[202]
劣化
特定の物質は細胞に有益な化合物に分解されるが、この分解は無関係であったり有害であったりすることもある。分解により完成品からスキャフォールドを簡単に取り除くことができ、動物組織のみが残るため、生体内の肉との類似性が増す。この分解は、筋肉組織に影響を与えない特定の酵素にさらされることによって誘発される可能性がある。[202]
食用性
動物組織から足場を取り外すことができない場合は、消費者の安全を確保するために食べられるものでなければなりません。栄養価の高い原料から作られていれば有益でしょう。[202] 2010年以降、適切な足場の特性を持つ原材料を特定するために、学術研究グループや企業が登場しました。[202] [203] [204] [205] [206] [207]
セルロース
セルロースは自然界で最も豊富なポリマーであり、植物の葉の外骨格を形成します。豊富に存在するため、比較的低コストで入手できます。また、用途が広く、生体適合性があります。「脱細胞化」と呼ばれるプロセスにより、セルロースは界面活性剤でコーティングされ、孔が形成されます。これらの孔から植物の細胞成分が放出され、脱細胞化された植物組織になります。この材料は、オタワ大学のペリンググループとウースター工科大学のゴーデットグループによってそれぞれ広範に研究されてきました。架橋（個々のポリマー鎖間に共有結合を形成してそれらをまとめる）により、植物組織の機械的特性を変えて、筋肉組織により近づけることができます。これは、植物組織を他の材料と混合することによっても行うことができます。一方、脱細胞化された植物組織には通常、哺乳類の生化学的シグナルが欠けているため、補償的な機能性タンパク質でコーティングする必要があります。C2C12の成長は、裸のスキャフォールドとコラーゲンまたはゼラチンタンパク質でコーティングされた同じスキャフォールドとの間で大きな変化は見られませんでしたが、播種効率（細胞がスキャフォールドに付着する速度）は向上しました。[202] [203]
脱細胞化植物組織の利点は、葉の血管系によって得られる自然な地形である。これは、細胞の整列を促進する筋芽細胞の自然な生理学的状態を再現するのに役立ち、3Dプリント、ソフトリソグラフィー、フォトリソグラフィーなど、これを行う他の方法は通常、かなり高価である。血管新生は、通常、筋肉の塊に壊死中心を生成する細胞への培養培地の100〜200 nmの拡散限界を克服するのにも役立つ。これを行う別の方法は、血管新生（新しい血管の発達）をサポートする多孔質の足場を使用することである。これはリンゴのハイパンティウムで機能することが示されていますが、すべての植物がこれほど多孔質であるわけではありません。植物セルロースの代替品はバクテリアセルロースであり、これは通常、リグニンやヘミセルロースなどの汚染物質を含まないため、植物セルロースよりも純粋です。バクテリアセルロースは、ポリマーストランド間の水素結合が多いため、結晶度が高くなります。また、ミクロフィブリルが小さいため、水分を保持しやすく、気孔も小さい。この物質は廃棄炭水化物を使って生産することができ（これにより、より安価に生産できる可能性がある）、乳化肉にジューシーさと噛みごたえを与える（つまり、最終製品から取り除くことができなくても、食感に貢献することになる）。[202] [203]
キチン
キチンは自然界で 2 番目に豊富なポリマーです。甲殻類や菌類の外骨格に含まれています。細胞農業が動物への依存を終わらせようとしているため、菌類由来のキチンはより大きな関心を集めています。これは主に Pelling グループによって研究されてきました。キトサンは、アルカリ脱アセチル化 (特定のアミノ酸基を置換する) と呼ばれるプロセスでキチンから生成されます。このプロセスの程度によって、キトサンの物理的および化学的特性が決まります。キトサンには抗菌性があり、特に、プランクトン性細菌やバイオフィルムに対する殺菌効果と、大腸菌などのグラム陰性細菌に対する静菌効果があります。これは、多くの消費者が避ける抗生物質を使用せずに潜在的に有害な化合物を中和するため重要です。キトサンはグリコサミノグリカンに似ており、糖タンパク質とプロテオグリカンが内部で相互作用するため、生体適合性が非常に高くなります。キトサンは他のポリマーと簡単に混合できるため、より多くの生物活性因子を選択できます。キトサンの潜在的な欠点の1つは、リゾチーム（天然酵素）の存在下で分解することです。しかし、脱アセチル化によってこれを阻止することができます。これは完全に悪いわけではありません。分解によって生成される副産物には抗炎症性および抗菌性があるからです。細胞が構造のためにマトリックスに依存するレベルを分解と一致させることが重要です。[202]
コラーゲン
コラーゲンは、ヒトの結合組織の主要構造を構成するタンパク質ファミリーです。通常、ウシ、ブタ、マウスの原料から得られます。細胞農業では、コラーゲンを構成するアミノ酸リピートを生成できるトランスジェニック生物を使用することで、この依存性を克服しています。コラーゲンは、天然にはコラーゲン I 型として存在します。コラーゲンは、地形的特徴と生化学的特性を持つ多孔質ハイドロゲル、複合材料、基質として生産されてきました。合成コラーゲンは、組み換えタンパク質生産によって生産されてきました。II 型および III 型コラーゲン、トロポエラスチン、フィブロネクチンなどです。これらのタンパク質の課題の 1 つは、翻訳後に変更できないことです。しかし、コラーゲンの生化学的特徴を欠いているものの、遺伝子カスタマイズ性を持つ微生物から、代替の繊維状タンパク質が分離されています。組み換えコラーゲン生産の焦点の 1 つは、収量の最適化、つまり最も効率的に生産する方法です。植物、特にタバコが最良の選択肢のように見えますが、細菌や酵母も実行可能な代替手段です。[202]
テクスチャード大豆タンパク質は、植物由来の肉によく使用される大豆粉製品で、牛の細胞の成長を助けます。スポンジ状のテクスチャーにより、効率的な細胞播種が可能になり、多孔性により酸素の移動が促進されます。さらに、細胞分化の過程で分解され、特定の細胞に有益な化合物になります。[204]
菌糸体
菌糸体はキノコの根です。アルタストフーズ社は菌糸体の足場の上にキノコ組織を培養するために固体発酵を利用しています。彼らはこの組織を収穫し、ベーコン類似品を作るために使用しています。[205]
ナノマテリアル
ナノマテリアルはナノスケールで独特の特性を示す。ロンドンに拠点を置くバイオミメティック・ソリューションズは、ナノマテリアルを利用して足場を作製している。 [204]オーストラリアのパースにあるキャス・マテリアルズは、ナタ・デ・ココ（ココナッツ由来）と呼ばれる食物繊維を使用して、BNC足場用のナノセルローススポンジを作製している。ナタ・デ・ココは生体適合性があり、多孔性が高く、細胞接着を促進し、生分解性である。[206]
紡糸
浸漬ジェット紡糸法は、ポリマーを繊維に紡糸して足場を作成する方法です。この方法は、ハーバード大学のパーカー グループによって開発されました。このプラットフォームは、遠心力を使用して、回転するリザーバーの開口部からポリマー溶液を押し出します。押し出し中、溶液はジェットを形成し、エアギャップを横切るときに伸長して整列します。ジェットは、ポリマー ナノファイバーを化学的に架橋または沈殿させる渦制御沈殿槽に向けられます。エアギャップ、回転、および溶液を調整することで、結果として得られる繊維の直径が変わります。この方法では、PPTA、ナイロン、DNA、およびナノファイバー シートから足場を紡ぐことができます。アルギン酸とゼラチンから作られたナノファイバー足場は、C2C12 細胞の成長をサポートできました。ウサギとウシの大動脈平滑筋筋芽細胞は、ゼラチン繊維に接着できました。それらは、短い繊維上で凝集体を形成し、長い繊維上で整列した組織を形成しました。[207]マトリックスミーツは、電気紡糸法（帯電ポリマーを電気の力で繊維に変えて足場を作る方法）を採用している。同社の足場は肉の霜降りを可能にし、複数の細胞株と互換性があり、拡張性がある。[208]
付加製造
筋肉組織を構造化する別の方法として、積層造形法が提案されています。この技術は、プラスチック、金属、ガラス、その他の合成材料で作られた物体を製造する工業用途向けに完成しました。最も一般的なプロセスは、物体が完成するまで、フィラメントを層状にベッド上に徐々に堆積させるというものです。この方法は、特定の種類の樹脂や粉末を必要とするバインダー ジェッティング、マテリアル ジェッティング、ステレオリソグラフィーなどの他のタイプとは異なり、培養肉の用途に最も適していると考えられます。[要出典]
筋肉細胞のフィラメントは、完成した肉製品に似た構造に印刷することができ、その後、細胞成熟のためにさらに処理することができます。この技術は、3DバイオプリンティングソリューションとAleph Farmsのコラボレーションで実証されており、国際宇宙ステーションで七面鳥の細胞を積層造形法で構築しました。[210] 3Dバイオプリンティングは、3種類の牛の細胞繊維で構成され、元の肉に似た細胞繊維の集合構造を持つステーキのような培養肉の製造に使用されています。[209] [211]
バイオリアクター
バイオリアクター内には細胞の成長と分化が起こるように足場が置かれる。バイオリアクターは醸造タンクに似た大型の機械で、細胞を増殖または分化を促進するために必要なさまざまな環境要因にさらす。バイオリアクターの温度は生体内の状態を再現する必要がある。哺乳類細胞の場合、37 °C (99 °F) に加熱する必要がある。あるいは、昆虫細胞は室温で培養できる。ほとんどのバイオリアクターは 5% の二酸化炭素で維持されている。[2] [212]細胞は連続システムまたはフェドバッチシステムのいずれかで培養できる。前者は、一定のプロセスで細胞を接種して収穫するため、バイオリアクター内に常に細胞がある。フェドバッチシステムとは、細胞の接種、培養、収穫を 1 回の期間で行うことを意味する。[2]
撹拌タンク型バイオリアクターは、最も広く使用されている構成です。インペラーが流量を増加させ、それによって培地を均質化し、拡散器が培地への酸素の交換を促進します。このシステムは一般に懸濁培養に使用されますが、マイクロキャリアが含まれている場合は、別の表面に付着する必要がある細胞にも使用できます。固定床型バイオリアクターは、接着培養によく使用されます。固定床型バイオリアクターは、細胞が付着できる床を形成するために一緒に詰め込まれた繊維のストリップを備えています。通気された培地は、床を通して循環します。エアリフト型バイオリアクターでは、培地は気泡を使用して気体状に通気され、その後、細胞間に散らばって分散されます。灌流型バイオリアクターは、連続培養によく使用される構成です。栄養素のない乳酸で飽和した培地を継続的に排出し、補充された培地で満たします。[213]
課題
成長因子
培養培地は、in vitro培養に不可欠な要素です。細胞増殖に必要な高分子、栄養素、成長因子を供給する役割を果たします。成長因子の調達は、細胞農業の最も困難な作業の 1 つです。伝統的には、胎児牛から抽出した血液製品である胎児牛血清 (FBS) を使用します。その生産は非倫理的であるという議論に加えて、培養肉は動物の使用とは無関係に生産されるという概念にも違反します。また、培養肉の最も高価な成分でもあり、1 リットルあたり約 1,000 ドルの値段がします。さらに、化学組成は動物によって大きく異なるため、化学的に均一に定量化することはできません。[214] FBS が使用されるのは、生体内での筋肉発達のプロセスを都合よく模倣するためです。組織発達に必要な成長因子は主に動物の血流を通じて供給され、他の既知の液体ではこれらすべての成分を単独で供給することはできません。[2]
現在の代替手段は、組み換えタンパク質生産を使用して各成長因子を個別に生成することです。このプロセスでは、特定の因子をコードする遺伝子がバクテリアに組み込まれ、発酵されます。このプロセスは複雑であるため、特に高価です。[2]従来の成長培地の経済的および環境的コストを克服することに重点を置いたカナダの企業であるFuture Fieldsは、ミバエから血清を含まない成長因子を開発しています。[215]
理想的な培地は、化学的に定量化可能で入手しやすく、生産が簡単で、安価で、動物に依存しないものとなる。[51]培地はおそらく植物由来のものとなり、感染性物質の伝染の可能性は低くなるかもしれないが、一部の消費者にアレルギー反応を引き起こす可能性がある。[216]このような培養血清は、適用される細胞株に特有の改変を必要とする場合もある。現在、効果的な植物ベースの培養の開発に投資している企業には、Multus MediaやBiftekなどがある。[217] [218]
グッドフードインスティテュート（GFI）は、細胞ベースの肉は牛ひき肉と同じコストで生産できるという概念を支持する報告書を2019年に発表し、2021年にはCEデルフトに培養肉の技術経済分析に関する報告書を委託した。 [219]提案されている別のアプローチは、細胞株を磁場にさらすことで、血清の代替として機能し、再生、代謝、抗炎症、免疫増強の特性を持つ分子の放出を刺激するというものである。[220]
表面積
バイオリアクターとスキャフォールドの共通の課題は、すべての細胞が培養培地にさらされると同時に空間要件を最適化するシステム構成を開発することです。スキャフォールドを導入する前の細胞増殖段階では、成長をサポートするために多くの細胞タイプを表面に付着させる必要があります。そのため、細胞は1つの細胞の厚さのコンフルエントな単層で成長させる必要があり、多くの表面積が必要になります。これは大規模な場合の実用的な課題となります。そのため、システムにはマイクロキャリアが組み込まれる場合があります。マイクロキャリアとは、培養培地に浮遊する小さな球状のガラスビーズまたはその他の適合材料です。細胞はバイオリアクターの側面と同じようにこれらのマイクロキャリアに付着し、表面積が増加します。[221]
細胞分化段階では、細胞をスキャフォールドに播種することができるため、マイクロキャリアを使用する必要はありません。しかし、これらの例では、スキャフォールド上の細胞の密度により、すべての細胞が培養培地と接触するわけではなく、肉の中に細胞死や壊死中心が生じることになります。筋肉を生体内で培養する場合、細胞外マトリックスが血管を通じて筋肉に栄養素を供給するため、この問題は回避されます。そのため、多くの新しいスキャフォールドは、このようなネットワークを再現することを目指しています。[221]
同様に、スキャフォールドは細胞外マトリックスの他の多くの特性、特に多孔性、結晶性、分解性、生体適合性、機能性を模倣する必要があります。これらすべての特性を模倣する材料はほとんど特定されておらず、補完的な特性を持つ異なる材料を混合する可能性が生まれています。[202]
研究支援
細胞農業研究には、学術的な関心や資金源という大きな基盤がありません。[25]その結果、研究の大部分は独立した機関によって行われ、資金提供されてきました。これは、非営利組織が支援と関心を高めるにつれて徐々に変化しています。特に、ニューハーベストには、さまざまな学術機関の大学院生やグループを支援するフェローシッププログラムがあります。[222]さらに、細胞農業の研究に資金を提供する政府の数が増えています。2020年8月、欧州委員会の助成金管理サービスは、ORF Geneticsに250万ユーロの助成金を授与しました。[223]同じ月に、日本の経済産業省は、新エネルギー・産業技術総合開発機構を通じてインテグリカルチャーに220万ドルの助成金を交付しました。[224]
欧州連合のホライズン2020研究開発資金提供枠組みは、バイオテックフーズが率いるコンソーシアムに270万ユーロの助成金を交付した。[225] 2021年、スペイン政府は、細胞農業の潜在的な健康上の利点を調査するために、バイオテックフーズに370万ユーロを交付した。[226]米国立科学財団は、カリフォルニア大学デービス校の研究者チームに、オープンアクセスの培養肉研究のために355万ドルの助成金を交付した。[227]非営利団体もこの分野への支援と関心を高めている。特に、ニューハーベストは、さまざまな学術機関の特定の大学院生やグループの研究を支援するフェローシッププログラムを実施しており、グッドフードインスティテュートは、研究助成金プログラムを通じてオープンアクセス研究に資金を提供している。[要出典]
消費者の受容
消費者による製品の受容は極めて重要である。[228] [229]中国、インド、米国における培養肉の受容を調べた研究では、「世界で最も人口の多い3か国ではクリーンミートが高レベルで受容されている」ことがわかった。 [230]培養肉が消費者に受け入れられる要因として、健康性、安全性、栄養特性、持続可能性、味、低価格などがいくつか特定されている。[231]ある研究では、培養肉を説明するために高度な専門用語を使用すると、その概念に対する一般の人々の態度が著しく否定的になることがわかった。[232]ある研究では、培養肉を生産方法ではなく最終製品に重点を置く方法で説明することが、受容を向上させる効果的な方法であると示唆された。[233]
標準化された説明の使用は、培養肉の消費者受容に関する今後の研究を改善するだろう。現在の研究では、調査対象集団が類似しているにもかかわらず、受容率が大幅に異なることがしばしば報告されている。[234] BlueNaluのCEOであるルー・クーパーハウスは、Red to Green Podcastで、「細胞ベース」と「細胞培養」は、培養肉が従来の肉と区別され、製造プロセスが明確になるのに適した用語であると述べた。[235]これらの説明をラベルにどのように使用するかという問題もある。たとえば、米国では、培養肉を消費者にラベル表示する方法に関して規制する包括的な連邦法はない。従来の肉生産者は、培養肉会社が「肉」という用語を使用することを阻止しようとしているが、培養肉生産者は、消費者の受容にはこの言葉が必要だと主張している。[236]
世界市場での受容性は評価されていない。研究では、消費者の現在の受容レベルを判断し、この価値を向上させる方法を特定しようとしている。[237]明確な答えはないが、最近の1つの研究では、消費者は培養肉にプレミアムを支払う用意があると報告されている。[231] [232 ] [233] [238 ] [239 ] [ 240] [241]高齢者人口で培養肉を受け入れる割合は低いと報告されている。この人口層にとって最も重要な要因として、グリーン食行動、教育状況、食品ビジネスが挙げられた。[240]また、培養肉の製造方法と消費者の味覚との関係に関する研究も不足している。[要出典]
規則
規制の問題も整理されなければならない。販売される前に、欧州連合、オーストラリア、ニュージーランド、英国、カナダでは新規食品の承認申請が必要である。さらに、欧州連合では、2018年1月1日以降、培養動物製品および生産は、承認された企業申請によって安全性を証明する必要がある。[242]
シンガポール
2020年、シンガポールは世界で初めて培養肉の販売を承認した国となった。シンガポール食品庁は、培養肉製品の承認に提出すべき情報に関する具体的な要件を含む、新規食品の安全性評価の要件に関するガイダンスを発表した。[243]
イタリア
2023年3月、イタリアのメローニ政権は、人間と動物の消費のための培養肉の生産と商業化を禁止する法案草案を承認した。[244] [245] [246]政府は食文化遺産の保護を目的としたこの動きに対し、[247]科学者を含め、世界的な開放と合法化の潮流に反する、[248]誤った判断である、[249] 、イタリアの気候変動を悪化させる可能性があるとして批判された。[250] 2023年10月までに、イタリア政府は法案草案を撤回し、[251] [252] [253]、欧州連合（EU）の域内市場内での障壁の形成を防ぐことを目的とした手続きである技術規制情報システム通知を撤回したと報じられた。[254]イタリアの フランチェスコ・ロロブリジーダ農業大臣は、イタリアが欧州連合に提出した培養肉反対法案の撤回は「後退ではない」と述べたが、これは政府が欧州委員会による拒否を避けたかったためではないかと多くの人が推測している。同大臣は、法案は撤回されるのではなく、前進すると付け加えた。[255]イタリアは、政府が法案を承認した2023年11月に培養肉を禁止する最初の国となった。[256] [257]
私たち
2020年9月、米国食品医薬品局（FDA）と米国農務省（USDA）は、培養肉を共同で規制することに合意した。この合意に基づき、FDAは細胞収集、細胞バンク、細胞の増殖と分化を監督し、USDAはヒトの消費を目的とした細胞由来の食品の生産と表示を監督する。[258]
ミズーリ州、サウスカロライナ州、テキサス州、ワシントン州など米国のいくつかの州では、培養肉の包装における肉という用語の使用を制限する法律が可決されている。 [259] [236]
培養肉の全面禁止はフロリダ州とアラバマ州で施行されている。フロリダ州では培養肉の製造と販売は法律で犯罪とされており[260]、アラバマ州では2024年10月から培養肉の製造、販売、流通が違法となる。[261]アリゾナ州、ケンタッキー州、テネシー州、ウェストバージニア州の政府も同様の法律を検討している。[262]
2024年8月、アップサイドフーズはフロリダ州の法律を無効にしようと訴訟を起こした。[263]
従来の肉との違い
健康
培養肉の大規模生産では、肉生産のための培養物に人工成長ホルモンを添加する必要がある場合とそうでない場合がある。 [264] [265]培養肉は無菌環境で栽培されるため、抗生物質は不要である。[266]今日、従来の農業における抗生物質の広範な使用が、人間の抗生物質耐性の主な要因となっている。[267]世界保健機関によると、抗菌薬耐性は「世界の公衆衛生に対するますます深刻な脅威であり、すべての政府部門と社会全体での対策が必要である」[268]であり、2050年までに年間最大1,000万人が死亡すると予測されている。[269]培養肉は、人間の健康に対するこの大きなリスクを軽減するのに役立つ効果的な解決策を提供できる可能性がある。[270]
研究者らは、培養肉にオメガ3脂肪酸を加えることで健康増進につながると示唆している。 [57]同様に、動物に与える餌を変えることで、従来の肉のオメガ3脂肪酸含有量を増やすことができる。 [271]スペインでは現在、より健康的な脂肪を含む培養肉を開発する研究が進行中で、赤身の肉の摂取に典型的に関連するコレステロールや大腸がんのリスクを減らすことができる可能性がある。[272]タイム誌は、細胞培養プロセスによって肉が細菌や病気にさらされるリスクも減るかもしれないと示唆している。[58]
厳密に管理され、予測可能な環境のため、培養肉の生産は垂直農法と比較されてきました。その支持者の中には、殺虫剤や殺菌剤などの危険な化学物質への曝露、重傷、野生動物の減少という点で、培養肉の生産は垂直農法と同様のメリットがあるだろうと予測する人もいます。 [273]また、培養肉の生産と工業的な肉や生物学的有機肉の生産方法との健康への影響の比較に関する研究も不足しています。[要出典]
人工
培養肉は動物の筋肉細胞、脂肪細胞、支持細胞、血管で構成されており、[274]従来の肉と同じであるが、一部の消費者はハイテクな生産プロセスを受け入れられないかもしれない。培養肉は偽物または「フランケンミート」と呼ばれている。[275]一方、培養肉は、工場で飼育された肉や魚介類で一般的に使用されている人工ホルモン、抗生物質、ステロイド、医薬品、遺伝子組み換え作物を使用せずに生産できるが、有機生物学的生産では使用されていない。培養肉製品の外観、味、匂い、食感、またはその他の要素が異なる場合、従来の方法で生産された肉と商業的に競争力がない可能性がある。骨と心臓血管系がないことは、これらの部分が料理に大きく貢献する料理にとっては不利である。骨や血液がないことで、バッファローウィングなどの多くの伝統的な肉料理が一部の人にとってより美味しくなる可能性がある。さらに、血液と骨は将来的に培養される可能性がある。[276] [277] [278]
環境
食用動物の生産は、大気汚染や水質汚染、二酸化炭素排出の主な原因となっている。[279]伝統的な産業が急速に増加する食肉需要を満たすことができるかどうかについて、重大な疑問が提起されている。[280]培養肉は、伝統的な食肉生産に代わる環境に配慮した代替手段となる可能性がある。[281]培養肉の環境への影響は、畜産よりも大幅に低いと予想されている。[282]垂直農法や培養肉製造に使用される1ヘクタールごとに、10〜20ヘクタールの土地を自然の状態に戻すことができる。[283]垂直農場（培養肉施設に加えて）では、メタン発酵槽を利用して、必要な電力の一部を生成できる。施設内で発生する有機廃棄物を、通常65％がメタンであるバイオガスに変換するため、メタン発酵槽を敷地内に建設することができる。このバイオガスを燃焼させて、温室や一連のバイオリアクター用の電力を生成することができる。[284]
ある研究では、培養肉は「潜在的に...はるかに効率的で環境に優しい」と報告されている。培養肉は温室効果ガス排出量のわずか4%しか発生せず、肉の生産に必要なエネルギーを最大45%削減し、世界の肉/畜産業が必要とする土地のわずか2%しか必要としない。[285] [286]トゥオミストによるライフサイクル分析では、従来の方法で1,000 kgの肉を生産するには「26～33 GJのエネルギー、367～521 m 3の水、190～230 m 2の土地が必要で、1900～2240 kgのCO 2相当の温室効果ガスを排出する」と主張している。一方、同じ量の肉を体外で生産すると「エネルギー使用量が7～45%少なく、温室効果ガス排出量が78～96%少なく、土地使用量が99%少なく、水使用量が82～96%少なくなる」。[287]
独立系調査会社CEデルフトの最新の研究によると、従来の牛肉と比較して、培養肉は生産過程で再生可能エネルギーを使用した場合、温室効果ガスの排出量を最大92％削減し、汚染を93％削減し、土地利用を最大95％削減し、水を78％削減できる可能性がある。[288]集約的な養鶏については多くの環境上の懸念があるが、動物を飼育する代わりに肉を培養することで、それらも軽減できる。これらの懸念には、微生物や医薬品を含む肥料が水や土壌に流入すること、亜酸化窒素やメタンなどの温室効果ガスの排出、肥料粒子の揮発などがある。[289]
懐疑論者である憂慮する科学者同盟のマーガレット・メロンは、大規模な培養肉生産に必要なエネルギーと化石燃料は、土地から食料を生産するよりも環境破壊的である可能性があると推測している。[55] SLデイビスは、都市部での垂直農法と培養肉施設の活動は、施設の周囲に生息する野生動物に比較的害を及ぼさない可能性があると推測した。[290] ディクソン・デスポミエは、垂直農法と培養肉により、天然資源が枯渇するのを免れることができるかもしれないと推測した。[291]ある研究によると、従来の農業では、毎年1ヘクタールあたり10頭の野生動物が殺されているという。[290]
遺伝子組み換えの役割
遺伝子の挿入、削除、サイレンシング、活性化、突然変異などの遺伝子工学技術は、培養肉の生産には必要ない。培養肉の生産では、通常動物の体内で起こる生物学的プロセスを、動物なしで起こすことができる。培養肉は制御された人工環境で育てられるため、培養肉は遺伝子組み換え野菜というよりは水耕栽培野菜に近いという意見もある。[292]
培養肉に関する研究はますます進んでおり、培養肉には遺伝子工学は不要だが、研究者は品質と持続可能性を向上させるためにそのような技術を採用するかもしれない。有益な脂肪酸などの栄養素で培養肉を強化することは、遺伝子組み換えによって促進できる改善の1つである。同じ改善は、培養培地の条件を操作することで、遺伝子組み換えなしでも行うことができる。[293]遺伝子組み換えは、筋細胞の増殖を促進できる可能性がある。筋原性調節因子、成長因子、またはその他の遺伝子産物を筋細胞に導入すると、従来の肉よりも生産量が増える可能性がある。[293]
動物性製品の使用を避けるため、培養培地の主成分を生産するために、牛胎児血清や馬血清ではなく、光合成藻類やシアノバクテリアの使用が提案されている。 [294]一部の研究者は、藻類やシアノバクテリアが培養培地の成分を生産する能力は、おそらく遺伝子工学を排除しない特定の技術によって向上できると提案している。[295]
倫理的
オーストラリアの生命倫理学者ジュリアン・サブレスクは、「人工肉は動物への残虐行為を止め、環境にも優しく、より安全で効率的、そしてより健康的である可能性がある。我々はこの種の研究を支援する道徳的義務がある。倫理的にも大いに賛成だ」と述べた。[296] 動物愛護団体は一般的に培養肉を支持している。培養プロセスには神経系が含まれず、したがって痛みや権利侵害を伴わないためである。[55] [297] [298]培養肉に対するベジタリアンの反応は様々である。[299] 2013年8月に公開された培養肉は、成長培地に牛胎児血清が使用されていたためベジタリアン向けではないと考える人もいる。[300]しかし、それ以来、培養肉は牛血清を含まない培地で育てられている。[301]哲学者カルロ・アルバロは、培養肉を食べることの道徳性の問題は利便性の観点からのみ議論されてきたと主張する。アルバロは、培養肉を生産するという決意は、不道徳な動機、すなわち「節制の欠如と、人間の繁栄における食物の役割についての誤解」から生じていると示唆し、美徳志向のアプローチを提案している。[302]
培養肉の基準、法律、規制について独立した調査を行うことを提案する人もいる。[303]他の多くの食品と同様に、培養肉は技術的に高度な生産方法を必要とし、一部のコミュニティにとっては難しい可能性があり、自給自足ができず、世界的な食品企業に依存することになる。[304]一部のプロジェクトは、細胞農業をすべての人に利用できるようにすることに焦点を当てている。たとえば、 Shojinmeat Projectはボトムアップのアプローチを採用しており、参加者に自宅でDIY培養肉を栽培する方法を教えている。[305]
培養肉と似たような類似点を持つ環境活動家の中には、ベジタリアン食の採用は、体系的な変化よりもむしろ個人の行動や正義の行為に焦点を当てる方法かもしれないと主張する者もいる。環境保護活動家のデイブ・ライリーは「環境破壊が私たちの周りで猛威を振るっている中、肉を食べず罪悪感を持たないことは魅惑的に単純なことのように思える」と述べ、モリソンは「ベジタリアン主義は動物を食用地から追い出し、食物連鎖への貢献を失わせると主張している」と書いている。[306]
宗教的配慮
ユダヤ教のラビの権威者たちは、培養肉がユダヤの法律と慣習の下で許容されるものであるかどうかについて意見が分かれている。一つの要因は、細胞の供給源となった動物の性質、それがコーシャか非コーシャか、そして細胞が死んだ動物から採取された場合、細胞を抽出する前に宗教的慣習に従った屠殺が行われたかどうかである。ほとんどの権威者は、元の細胞が宗教的に屠殺された動物から採取された場合、それから培養された肉はコーシャになるだろうと同意している。[307]細胞の性質によっては、生きた動物から採取されたものであってもコーシャと判断される場合があり、豚などの非コーシャ動物からのものであってもコーシャであると主張する人もいる。[29] 2023年には、培養肉が非肉製品または「パレベ」であるかどうかの問題が議論されている。[308] 2023年にイスラエルの首席ラビは、培養肉のいくつかの種類はコーシャであり、肉に似せて作られていない場合はパレベのステータスを取得できると裁定しました。[309]
イスラムの食習慣も考慮する必要がある。[310]カリフォルニア州オレンジ郡のイスラム研究所は、「この種の培養肉を食べることに異論はないようだ」と述べた。[311]さらに、国際イスラム法学アカデミーのアブドゥル・カヒル・カマルは、培養肉は「生きた動物の肉とはみなされないが、培養肉である」と述べた。細胞が豚、犬、その他のハラーム動物のものでない限り、肉は植物性であり、「ヨーグルトや発酵漬物に似ている」とみなされる。[311]
カトリックは、一年の特定の日（四旬節、聖週間）に肉食を禁じているが、培養肉が（肉の場合のように）禁止されているか（野菜や魚など他の食品の場合のように）禁止されていないかについては明言していない。ヒンズー教では、ステーキやハンバーガーなどの牛肉の摂取は一般的に禁じられている。ヒンズー教大会議の会長であるチャンドラ・カウシクは、培養牛肉について「いかなる形であれ市場で取引されることや商業目的で使用されることは受け入れられない」と述べた。[311]
経済
培養肉は従来の肉に比べて大幅にコストがかかる。2015年3月のインタビューで、ポスト氏は、彼のチームが最初に作った25万ユーロのハンバーガーの限界費用が現在8ユーロであると述べた。彼は、技術の進歩により、この製品は約10年で従来の牛肉と価格競争力を持つようになると見積もった。[312] 2018年、メンフィスミーツは生産コストを1ポンドあたり1,700ドルに削減した。[181] 2019年、イートジャストはチキンナゲット1個の生産コストが約50ドルであると述べた。[313]同社の培養チキンナゲットは、現在シンガポールのレストラン1880で提供されており、定食の一部として約17ドルで販売されているが、[314]この小売価格はコストを下回っている。2021年現在、ほとんどの企業は一食あたりの生産コストが100ドル以上であると報告している。[315] 2019年の研究では、現在の技術では、培養肉の実際の生産コストは1キログラムあたり40万ドル以上になると推定されています。2022年の研究では、劇的な進歩により培地コストが1リットルあたり3.74ドルまで下がれば、大規模な生産コストは楽観的に見て今後数年間で1キログラムあたり63ドルまで下がる可能性があると推定されています。コストの主な要因は、成長培地（19.7ドル/キログラム）、労働（17.7ドル/キログラム）、バイオリアクターの修理（5.47ドル/キログラム）です。卸売牛肉（6ドル/キログラム）と競争するには、これら3つのコストをすべて削減する必要があります。[316]
農民
Front. Sustain. Food Syst.に掲載された科学論文では、培養肉と植物由来の肉が農村部の生産者にもたらす社会的、経済的機会と課題について取り上げています。この研究によると、細胞農業は「培養肉の原料となる作物の栽培、培養肉の遺伝物質を得るための動物の飼育、農場レベルでのバイオリアクターでの培養肉の生産、新しい分野への移行、混合およびハイブリッドの動物肉および代替肉製品の新しい市場機会、再生型または高動物福祉農業に関する新しい価値」などの機会を提供します。また、「牧場主や家畜生産者、および動物飼料用の作物を栽培する農家の生活や収入の喪失、新興の代替肉分野への移行の障壁、およびそれらの分野からの排除の可能性」などの課題も特定されています。一部の農家はすでに細胞農業の可能性に気づいています。例えば、イルトッド・ダンズフォードはウェールズの農家の家系に生まれ、2016年に培養肉会社セルラー・アグリカルチャー社を設立した。[317]
継続的な開発
教育
2015年、マーストリヒト大学は培養肉に関する最初の国際会議を主催しました。[318] 501(c)(3)研究機関である ニューハーベスト[319]とグッドフードインスティテュート[320]は、業界のリーダー、科学者、投資家、潜在的な協力者を集める年次会議を主催しています。この2つの組織は、公的研究に資金を提供し、教育コンテンツを制作しています。細胞農業協会などの組織や、カナダ、フランス、オーストラリア、ニュージーランドの同様の組織は、それぞれの国で培養肉を推進するために設立されました。[要出典] Cell AgriやProtein Reportなどの出版物も、この分野の技術とビジネスに関する最新情報を提供しています。[321] [322]
研究
研究は、昆虫培養、心臓組織のインタラクトームマップ、 [323]、基質設計、[323]、足場設計、[323]、栄養プロファイル、[323]、反応速度論、輸送現象、物質移動限界と代謝化学量論要件、[323]、バイオプリンティングプロセスなど、多くの分野で継続されています。[323]
アクセラレーターとインキュベーター
複数のベンチャーキャピタル企業やアクセラレーター/インキュベータープログラムは、培養技術の新興企業、または一般的な植物性タンパク質企業を支援することに重点を置いています。ベンチャーキャピタル企業のBig Idea Ventures (BIV)は、ニューヨークとシンガポールの新興細胞および植物性食品企業に投資するためにNew Protein Fundを立ち上げました。彼らはMeliBio、Actual Veggies、Biftek.co、Orbillion Bio、Yoconut、Evo、WildFor、Novel Farmsに投資しました。[324] Indie Bioは生物学志向のアクセラレータープログラムで、Memphis Meats、Geltor、New Age Meats、Finless Foodsに投資しています。[325]
大衆文化において
培養肉はSF小説によく登場する。最も古い言及はクルド・ラスヴィッツの『二つの惑星』（1897年）だろう。同作品で「合成肉」は火星人によって地球にもたらされた合成食品の一種である。人工肉について言及している他の著名な書籍には、ロバート・A・ハインラインの『メトセラの子供たち』（1941年）、ルネ・バルジャヴェルの『灰よ灰よ』（1943年）、フレデリック・ポールおよびC・M・コーンブルース共著『宇宙商人』（1952年）、ダグラス・アダムスの『宇宙の果てのレストラン』（1980年） 、ジャック・ロブおよびジャン＝マルク・ロシェット共著『スノーピアサー』（1982年）、ウィリアム・ギブソンの『ニューロマンサー』（1984年）、マーガレット・アトウッドの『オリックスとクレイク』（2003年）などがある。ジェフリー・トーマスの『デッドストック』（2007年）、チャールズ・ストロスの『アッチェレランド』（2005年）、ルディ・ラッカーの『ウェア四部作』、ヴェロニカ・ロスの『ダイバージェント』（2011年）、ロイス・マクマスター・ビュジョルドの『ヴォルコシガン・サーガ』（1986年 - 2018年）。[要出典]
映画では、人工肉はジュリオ・クエスティの1968年のドラマ『死は卵を生んだ』やクロード・ジディの1976年のコメディ『翼か腿か』で大きく取り上げられている。「人工」鶏はデヴィッド・リンチの1977年のシュールレアリストホラー『イレイザーヘッド』にも登場する。最近では、映画『アンチヴァイラル』（2012年）の中心テーマとしても大きく取り上げられた。[要出典]テレビと映画のシリーズ『スタートレック』の宇宙船エンタープライズ号は明らかに合成肉を提供しているが、[326] 『新スタートレック』以降の乗組員はレプリケーターを使用している。[要出典] ABCのシットコム『ベター・オフ・テッド』（2009年 - 2010年）のエピソード「ヒーローズ」では、フィル（ジョナサン・スラヴィン）とレム（マルコム・バレット）が牛のいない牛の飼育に挑戦する様子が描かれている。[327]
映画『ギャラクシー・クエスト』のディナーシーンで、ティム・アレン演じる登場人物はステーキが「本物のアイオワビーフ」の味だと言う。[要出典]ビデオゲーム『プロジェクト・エデン』では、プレイヤーキャラクターがリアルミートという培養肉会社を調査する。[要出典] 『エクスパンス』では、本物の肉を輸入するには法外な費用がかかるため、地球から離れた宇宙船や宇宙ステーションに住む人々に食糧を供給するために「培養肉」が生産されている。[要出典]培養肉は、2009年3月17日のザ・コルベア・レポートのエピソードで話題になった。[328]
2014年2月、バイオテクノロジーの新興企業であるBiteLabsは、有名人の組織サンプルから培養した肉で作られた職人技の サラミに対する支持を集めるキャンペーンを実施した。 [329]このキャンペーンはTwitterで人気となり、ユーザーは有名人にプロジェクトに筋肉細胞を寄付するようツイートした。[330] BiteLabsに対するメディアの反応は、この新興企業をスタートアップ文化の風刺、[331]有名人文化、[332]生命倫理上の懸念に関する議論のきっかけとさまざまに特定した。[333] BiteLabsはセルゲイ・ブリンのハンバーガーの成功に触発されたと主張しているが、同社は実際のビジネスベンチャーではなく、批判的デザインの例として見られている。[要出典]
2016年後半、 CBSの番組「エレメンタリー」のエピソード「ソーセージの作り方」で培養肉が事件に関係していた。[334]培養肉は、2020年のカナダのドキュメンタリー映画「ミート・ザ・フューチャー」で紹介された。[335] 2020年のビデオゲーム「サイバーパンク2077」では、天然肉の高価格のため、複数の培養肉製品が販売されている。これには、牛から採取した体外培養筋細胞から作られた「EEZYBEEF」や、いくつかのフレーバーがある扁形動物培養ベースの「オルジアティック」などがある。[要出典]
関連プロセス
発酵
無細胞農業は、非生物材料から合成された動物性製品を生産する。このような製品には、細胞ではなくさまざまなタンパク質で作られた牛乳、蜂蜜、卵、チーズ、ゼラチンなどがある。[336]これらのタンパク質は、組み換えタンパク質の生産、アルコール醸造、豆腐、テンペ、ザワークラウトなどの多くの植物由来製品の生産と同様に発酵させる必要がある。[337]
タンパク質は特定の遺伝子によってコード化されており、目的のタンパク質をコードする遺伝子はプラスミド（二重らせんの遺伝情報の閉ループ）に合成される。このプラスミドは組み換え DNAと呼ばれ、細菌標本に挿入される。このためには、細菌がコンピテント（外来の細胞外 DNA を受け入れる能力）であり、遺伝子を水平伝播（外来遺伝子を自身の DNA に組み込む能力）できる必要がある。真核生物ではプラスミドが貫通する必要がある細胞膜と核膜の両方があるのに対し、原核生物は細胞膜しかないため、水平遺伝子伝播は原核生物よりもかなり困難である。このため、原核細菌が好まれることが多い。このような細菌を一時的にコンピテントにするには、塩化カルシウムなどの塩にさらすと、細胞膜のリン酸頭部の負電荷とプラスミドの負電荷が中和され、両者が反発し合うのを防ぐことができる。細菌は温水中で培養することができ、細胞表面に大きな孔が開き、そこからプラスミドが侵入することができる。[338]
次に、細菌は糖で発酵され、増殖と複製が促進されます。その過程で、細菌は自身の DNA と移入されたプラスミドを発現し、タンパク質を生成します。[要出典]最後に、溶液を精製して残留タンパク質を分離します。これは、目的のタンパク質に対して生成された抗体を導入することで実行できます。この抗体は、タンパク質を含まない細菌細胞を殺します。遠心分離により、溶液を軸の周りで十分な力で回転させ、固体と液体を分離できます。または、浸透圧を利用して細菌から水分を浸出させ、細菌を殺す緩衝イオン溶液に浸すこともできます。 [339]
参照
- 細胞農業協会
- 肉代替品のリスト
- 肉の代替品
- 細胞農業のタイムライン
- 組織培養
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さらに読む
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- パーディ、チェイス（2020年）。『10億ドルのバーガー：食品の未来をめぐる大手テック企業の競争の内幕』ニューヨーク：ポートフォリオ。ISBN 978-0-525-53694-9。
- ジンバーオフ、ラリッサ（2021年）。「Technically Food: Inside Silicon Valley's Mission to Change what we eat. 」ニューヨーク：エイブラムス・プレス。ISBN 978-1-4197-4709-0。
- 未来を守る培養肉：動物、食糧安全保障、環境への希望。ウッドストック：ランタン・パブリッシング＆メディア。2023年。ISBN 978-1-59056-697-8。
- マクレメンツ、デイビッド・ジュリアン（2023年）。「バイオテクノロジー肉：細胞から肉を育てる」。ミートレス：次なる食の革命。コペルニクスブックス。チャム：シュプリンガー。pp. 149–183。doi ：10.1007/978-3-031-23961-8_7。ISBN 978-3-031-23961-8。
- 培養肉技術の進歩（第1版）。ロンドン：バーレイ・ドッズ・サイエンス・パブリッシング。2023年。doi：10.1201/9781003412090/advances-cultured-meat-technology-mark-post-che-connon-chris-bryant（2024年11月1日非アクティブ）。ISBN 978-1-003-41209-0。
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: DOI は 2024 年 11 月時点で非アクティブです (リンク) - 細胞農業技術、社会、持続可能性、科学。アカデミックプレス。2024年。ISBN 978-0-443-18767-4。
- ソッコル、カルロス・リカルド; モレント、カーラ・フォルテ・マイオリノ;レイス、ジェルマーノ・グルフケ; カープ、スーザン・グレース編 (2024)。培養肉：技術、商業化、課題。Springer Cham。doi :10.1007 / 978-3-031-55968-6。ISBN 978-3-031-55968-6。
