Wichtige Punkte:
- Aktuelle Kosten: Proteine wie FGF2 und TGF‑β können Millionen pro Gramm kosten, während Zellkulturmedien bis zu £305 pro Liter kosten.
- Zielkosten: Um mit konventionellem Fleisch (£8/kg) konkurrieren zu können, müssen Wachstumsfaktoren £82.000/kg oder weniger kosten, und die Medienkosten müssen unter £0,82 pro Liter fallen.
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Lösungen in Arbeit:
- Protein-Stabilisierung: Verlängert die Lebensdauer von Wachstumsfaktoren und reduziert den Verbrauch.
- Zelltechnik: Zellen, die ihre eigenen Wachstumsfaktoren produzieren, eliminieren externe Ergänzungen.
- In-Haus-Produktion: Senkt die Kosten um bis zu 96% im Vergleich zum Kauf von Lieferanten.
- Präzisionsfermentation & pflanzliche Alternativen : Bieten günstigere, skalierbare Optionen.
Die Branche strebt an, bis 2030 zu wachsen, aber es bleiben Herausforderungen bei der Kostensenkung, der Skalierung der Produktion und der Deckung der Nachfrage nach rekombinanten Proteinen. Die Erreichung dieser Ziele ist entscheidend, um kultiviertes Fleisch für alltägliche Verbraucher rentabel zu machen.
Aktuelle vs. Zielkosten für die Produktion von kultiviertem Fleisch
Warum Wachstumsfaktoren so teuer sind
Was Wachstumsfaktoren tun
Wachstumsfaktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Produktion von kultiviertem Fleisch, indem sie an Zellrezeptoren binden und wesentliche Zellfunktionen auslösen. Sie helfen Zellen, sich zu bewegen, zu vermehren und sich in Gewebe wie Muskeln und Fett zu entwickeln [5]. Diese Moleküle bringen jedoch eine Herausforderung mit sich: Sie sind von Natur aus instabil und haben eine kurze Lebensdauer, die von nur Minuten bis zu wenigen Tagen reicht.Diese Instabilität bedeutet, dass sie ständig im Nährmedium aufgefrischt werden müssen, was die Produktionskosten erheblich erhöht [2]. Diese biologische Anforderung stellt ein großes finanzielles Hindernis für die Branche dar.
Das Ausmaß des Kostenproblems
Die Kosten für Wachstumsfaktoren und rekombinante Proteine sind enorm und machen 55–95% der Gesamtherstellungskosten aus [2]. Wenn es um das Kulturmedium speziell geht, können Wachstumsfaktoren allein bis zu 99% der Kosten ausmachen. Proteine wie TGF‑β sind besonders teuer und gehören zu den Hauptkostentreibern [1]. Zum Beispiel hat ORF Genetics im September 2022 den Preis für bovines, porzines und avianes FGF2 auf etwa 160 £ pro Milligramm festgelegt [1]. Historisch gesehen wurden pharmazeutische Proteine wie TGF‑β und FGF2 mit Millionen pro Gramm bepreist.Um jedoch kultiviertes Fleisch kommerziell rentabel zu machen, muss die Branche diese Kosten auf etwa 82.000 £ pro Kilogramm oder etwa 82 £ pro Gramm senken [2][3].
"Die kombinierten Kosten von rekombinanten GFs und SPs müssen unter 10 % der Gesamtkosten pro Kilogramm Fleisch bleiben, um die kommerzielle Rentabilität sicherzustellen." – Good Food Institute [5]
Die Preisdifferenz zwischen den aktuellen Kosten und den Zielen der Branche ist enorm. Damit kultiviertes Fleisch mit traditionellem Fleisch konkurrieren kann, das etwa 8 £ pro Kilogramm kostet, darf das Kulturmedium nicht mehr als 0,82 £ pro Liter kosten [5]. Einige Formulierungen kosten jedoch derzeit über 305 £ pro Liter, wobei 99 % dieser Kosten durch nur vier Proteine verursacht werden: FGF2, TGF‑β, Insulin und Transferrin [1]. Um diese Lücke zu schließen, muss die Branche überdenken, wie diese Proteine produziert und genutzt werden.
Lösungen zur Senkung der Kosten für Wachstumsfaktoren
Wachstumsfaktoren effizienter nutzen
Anstatt einfach die Dosierungen zu erhöhen, finden Hersteller intelligentere Wege, um Wachstumsfaktoren effektiver zu nutzen und länger haltbar zu machen. Eine effektive Methode ist Protein-Stabilisierung. Durch die Anpassung der Aminosäuresequenzen von Wachstumsfaktoren wie FGF2 und IGF1 haben Wissenschaftler "thermostabile" Versionen entwickelt, die über längere Zeiträume im Kulturmedium aktiv bleiben. Diese stabilisierten Proteine erfordern weniger häufigen Austausch, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Eine weitere clevere Strategie umfasst gezielte Liefersysteme. Durch das Einbetten von Wachstumsfaktoren direkt in Gerüste oder Mikrokarren können sie schrittweise freigesetzt werden und bleiben in unmittelbarer Nähe zu den Zellen, die sie nähren sollen. Dieser gezielte Ansatz gewährleistet eine effizientere Nutzung von Wachstumsfaktoren und reduziert die insgesamt benötigte Menge.
Autokrine Signalübertragung - ein Prozess, bei dem Zellen so konstruiert werden, dass sie ihre eigenen Wachstumsfaktoren produzieren - bietet eine völlig andere Lösung. Im Januar 2024 hat ein Forschungsteam der Tufts University , geleitet von Professor David Kaplan, erfolgreich immortalisierten bovinen Satellitenzellen ermöglicht, FGF2 intern zu exprimieren. Diese Zellen wuchsen effektiv in Medien ohne jegliche FGF2-Ergänzung und erreichten Verdopplungszeiten von etwa 60–80 Stunden. Kaplan hob die potenziellen Einsparungen hervor:
"Die Eliminierung von rFGF aus den Kulturmedien würde die Produktionskosten im großen Maßstab in einigen Fällen um einen Faktor reduzieren" [7].
Während sich diese Methoden darauf konzentrieren, Wachstumsfaktoren effizienter zu nutzen, gibt es auch Bestrebungen, die Art und Weise, wie sie produziert werden, zu überarbeiten.
Alternative Produktionsmethoden
Viele Hersteller übernehmen jetzt die Produktion von Wachstumsfaktoren selbst.Die Herstellung von Wachstumsfaktoren im eigenen Haus hat sich als Wendepunkt erwiesen und die Kosten drastisch gesenkt. Zum Beispiel hat die interne Produktion von TGF‑β und FGF2 die Kosten auf nur 0,66 £ pro Liter gesenkt - nur 4 % der Gesamtausgaben für Medien im Vergleich zu den erstaunlichen 95 %, die bei der Beschaffung von kommerziellen Lieferanten anfallen [1]. Derzeit produzieren bereits etwa 40 % der Hersteller von kultiviertem Fleisch ihre eigenen Wachstumsfaktoren [4].
Präzisionsfermentation ist ein weiterer vielversprechender Ansatz. Das kanadische Unternehmen Future Fields hat die Nutzung von transgenen Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster ) zur großflächigen Produktion von FGF2 und Transferrin Pionierarbeit geleistet [2]. In der Zwischenzeit erkunden einige Hersteller pflanzenbasierte Alternativen. Zum Beispiel, Future Meat ersetzte rekombinantes Albumin durch ein aus Kichererbsen gewonnenes Äquivalent, wodurch die Gesamtkosten für Medien um beeindruckende 60 % gesenkt wurden [4] .
Diese innovativen Ansätze tragen dazu bei, die Produktion von Wachstumsfaktoren kosteneffizienter zu gestalten und ebnen den Weg für breitere Anwendungen in der Produktion von kultiviertem Fleisch.
Kostenziele und Zeitpläne
Preisziele für kommerzielle Rentabilität
Da kultiviertes Fleisch näher daran ist, eine gängige Option zu werden, ist es entscheidend, bestimmte Preisziele zu erreichen, um mit traditionellen Fleischprodukten konkurrieren zu können. Um dies zu erreichen, müssen die Produktionskosten für kultiviertes Fleisch mit den konventionellen Optionen übereinstimmen. Ein wichtiger Maßstab ist die Erreichung eines Endproduktpreises von etwa 7,50 £ pro Kilogramm.Damit dies funktioniert, sollten Wachstumsfaktoren und rekombinante Proteine - kritische Komponenten in der Produktion - nicht mehr als 10% der Gesamtherstellungskosten beitragen, was ungefähr 75 Pence pro Kilogramm Fleisch [3] .
Jedes Protein, das im Prozess verwendet wird, hat seinen eigenen Zielpreis. Zum Beispiel müssen FGF2 und TGFβ auf etwa 75.000 £ pro Kilogramm gesenkt werden, während rekombinantes Albumin, das schätzungsweise 96,6% des gesamten Volumens an rekombinanten Proteinen ausmacht, auf etwa 7,50 £ pro Kilogramm fallen muss. Darüber hinaus sollten Insulin und Transferrin ungefähr 750 £ pro Kilogramm kosten. Diese Zahlen stellen eine erstaunliche Reduzierung - bis zu 99% - im Vergleich zu den aktuellen Preisen in der biopharmazeutischen Industrie dar [3].
Das Good Food Institute hebt die Herausforderung mit diesen ehrgeizigen Zielen hervor:
"Wenn wir einen hypothetischen und ehrgeizigen zukünftigen Benchmark-Produktionskosten für kultiviertes Fleisch von 10 $/kg festlegen, haben wir das gesamte Budget für Wachstumsfaktoren und rekombinante Proteine bei einem Kostenbeitrag von 10 % berechnet, was einem Gesamtbeitrag von 1 $/kg kultiviertes Fleisch entspricht" [3].
Diese Preisreduzierungen sind nicht nur ein Ziel - sie sind eine Notwendigkeit, wenn kultiviertes Fleisch eine breite Akzeptanz erreichen soll. Der Weg zur Skalierung der Produktion bringt jedoch zusätzliche Hürden mit sich.
Erwartete Zeitrahmen und Hindernisse
Die Branche für kultiviertes Fleisch strebt bis 2030 eine erhebliche Produktionssteigerung an, mit prognostizierten Ausgaben von 0,4 bis 2,1 Millionen metrischen Tonnen.Um diese Ziele zu erreichen, werden Durchbrüche in den Produktionstechniken, wie die Synthese von Wachstumsfaktoren im eigenen Haus, entscheidend sein. Doch der Weg nach vorne ist alles andere als einfach. Zum Beispiel würde die Produktion von rekombinantem Albumin zum Zielpreis von 7,50 £ pro Kilogramm eine Produktion in Millionen von Kilogramm erfordern - eine Menge, die die aktuellen Produktionskapazitäten der meisten industriellen Enzyme bei weitem übersteigt. Ebenso beträgt die derzeitige globale Produktion von Transferrin nur 0,2 bis 0,3 metrische Tonnen pro Jahr, doch die zukünftige Nachfrage könnte auf Dutzende oder sogar Hunderte von metrischen Tonnen [3] .
Rajesh Krishnamurthy, CEO von Laurus Bio, beschreibt die Unsicherheit, die diese Produktionsherausforderungen umgibt:
"Es sei denn, wir haben Einblick in diese Nachfrage, können wir nicht in [größere Bioreaktoren] investieren" [8].
Ein weiterer kritischer Faktor ist die Medieneffizienz. Wenn die Produktion mehr als 8–13 Liter pro Kilogramm Fleisch erfordert, könnten die Kosteneinsparungen zunichtegemacht werden. David Block von der Universität von Kalifornien, Davis, betont die Bedeutung der Senkung der Medienkosten:
"Um kultiviertes Fleisch kommerziell rentabel zu machen, muss dieser Wert [Medienkosten] wahrscheinlich bei 1 $ pro Liter oder weniger liegen - also um Größenordnungen niedriger" [8].
Diese Herausforderungen verdeutlichen das komplexe Gleichgewicht, das erforderlich ist, um die Produktion zu skalieren, die Kosten zu senken und die Effizienz aufrechtzuerhalten, um kultiviertes Fleisch der breiten Masse zugänglich zu machen.
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Dr.Peter Stogios: Kostengünstige Wachstumsfaktoren für serumfreie Medien
Fazit
Die Senkung der Kosten für Wachstumsfaktoren ist entscheidend, um kultiviertes Fleisch zu einer tragfähigen Alternative zu herkömmlichem Fleisch zu machen. Wachstumsfaktoren sind nach wie vor eines der teuersten Komponenten in der Produktion von kultiviertem Fleisch und machen oft bis zu 99 % der Kosten für Zellkulturmedien aus [2]. Ihre Instabilität verschärft das Problem, da häufige Nachfüllungen erforderlich sind, was die Ausgaben noch weiter erhöht. Um auch nur einen kleinen Anteil am globalen Fleischmarkt zu erreichen, müsste die Produktion von rekombinanten Proteinen auf Millionen von Kilogramm skaliert werden - weit über die aktuellen industriellen Produktionskapazitäten für Enzyme hinaus [3].
Glücklicherweise werden Fortschritte erzielt. Innovationen wie die interne Produktion haben die Kosten von £146/mg auf nur £5,57/mg gesenkt [1].Pflanzenbasierte Substitute, wie aus Kichererbsen gewonnenes Albumin, haben Kostensenkungen von bis zu 60% gezeigt [4]. In der Zwischenzeit entstehen chemisch synthetisierte kleine Moleküle als eine weitere Lösung zur Kostensenkung. Zum Beispiel hat The Cultivated B im Februar 2025 guanylhydrazonbasierte Moleküle eingeführt, die ihre Aktivität über 13 Tage aufrechterhalten, was eine signifikante Verbesserung gegenüber dem schnellen Abbau traditioneller Wachstumsfaktoren darstellt [6] .
"Dieser Durchbruch hat das Potenzial, die Skalierbarkeit, Konsistenz und Kosteneffizienz der Herstellung von zellbasierten Produkten zu revolutionieren, einschließlich Anwendungen in kultiviertem Fleisch und Zelltherapie." – Dr. Hamid Noori, CEO und Gründer, The Cultivated B [6]
Während diese technologischen Fortschritte vielversprechend sind, müssen sie mit Bemühungen zur Aufklärung der Verbraucher und zur effektiven Skalierung der Produktion einhergehen.Eine klare Kommunikation über die Rolle von rekombinanten Proteinen und alternativen Methoden ist entscheidend, um das Vertrauen und die Akzeptanz der Verbraucher zu fördern. Transparenz darüber, wie die Kosten gesenkt werden, wird ebenfalls eine Schlüsselrolle dabei spielen, den Markt auf diese neue Lebensmittelkategorie vorzubereiten.
Während die Branche auf das ehrgeizige Ziel von £7,50 pro Kilogramm für kultiviertes Fleisch hinarbeitet, helfen Plattformen wie
Häufig gestellte Fragen
Warum machen Wachstumsfaktoren kultiviertes Fleisch so teuer?
Wachstumsfaktoren gehören zu den teuersten Elementen in der Produktion von kultiviertem Fleisch.Diese spezialisierten Proteine spielen eine entscheidende Rolle bei der Förderung des Zellwachstums, aber ihre Produktion erfordert hochreine Herstellungsprozesse, was die Kosten in die Höhe treibt. Derzeit machen sie den Großteil der Ausgaben für die Zellkulturmedien aus, die in diesem Prozess verwendet werden.
Ein großes Hindernis ist, dass ein erheblicher Teil dieser Wachstumsfaktoren während der Kultivierung ungenutzt bleibt, was zu Abfall und steigenden Kosten führt. Um dies anzugehen, erforschen Wissenschaftler neue Ansätze, wie die Entwicklung effizienterer Produktionstechniken und die Verfeinerung von Formulierungen. Diese Bemühungen zielen darauf ab, die Ausgaben zu senken und letztendlich kultiviertes Fleisch zugänglicher und erschwinglicher zu machen.
Wie hilft die interne Produktion von Wachstumsfaktoren, die Kosten für kultiviertes Fleisch zu senken?
Die interne Produktion von Wachstumsfaktoren gibt den Produzenten von kultiviertem Fleisch die Möglichkeit, die Verbindung zu kostspieligen externen Lieferanten zu kappen.Techniken wie Präzisionsfermentation, pflanzenbasierte molekulare Landwirtschaft und zellfreie Expressionsplattformen ermöglichen es ihnen, die Produktion effektiv zu skalieren und gleichzeitig budgetfreundlichere Versionen dieser kritischen Komponenten zu schaffen.
Diese Strategie senkt nicht nur die Kosten für die Kultivierung von Fleisch, sondern macht es auch für Verbraucher zugänglicher und ebnet den Weg für ein erschwinglicheres und zukunftsorientiertes Lebensmittelsystem.
Welche Herausforderungen müssen angegangen werden, um kultiviertes Fleisch bis 2030 erschwinglich zu machen?
Die Kosten für kultiviertes Fleisch bis 2030 auf das Niveau von traditionellem Fleisch zu senken, ist keine kleine Aufgabe, da mehrere große Hindernisse zu überwinden sind. Eines der drängendsten Probleme ist die hohen Kosten für Wachstumsfaktoren und andere Proteine, die in Zellkulturmedien verwendet werden. Diese Komponenten treiben derzeit die Produktionskosten erheblich in die Höhe - Wachstumsfaktoren allein fügen etwa 2–3 £ pro Kilogramm hinzu, während andere Proteine bis zu 70–100 £ pro Kilogramm beitragen können.Um diese Kosten zu senken, wendet sich die Branche Lösungen wie Präzisionsfermentation, Medienrecycling und proteinfreie Formulierungen zu.
Eine weitere große Herausforderung besteht darin, die Produktion zu skalieren. Der Einsatz großer Bioreaktoren - einige so groß wie 100.000 Liter - und kontinuierlicher Kultursysteme könnte helfen, die Kosten zu senken, indem die Produktion gesteigert wird. Allerdings ist es sowohl technisch anspruchsvoll als auch erfordert es erhebliche Investitionen, ein konsistentes, hochdichtes Zellwachstum in solch einem Maßstab zu erreichen. Darüber hinaus werden Fortschritte in der Automatisierung und effizientere Lieferketten für lebensmitteltaugliche Zutaten entscheidend sein, um die Produktion zu optimieren.
Regulatorische Hürden erschweren ebenfalls den Weg nach vorne. In Großbritannien und der EU erfordert die Navigation durch Genehmigungsprozesse umfangreiche Sicherheitstests und die Einhaltung sich entwickelnder Lebensmittelvorschriften, was erhebliche finanzielle und zeitliche Verpflichtungen erfordert.Die Überwindung dieser wissenschaftlichen, ingenieurtechnischen und regulatorischen Hürden wird entscheidend sein, um kultiviertes Fleisch bis Anfang der 2030er Jahre zu einer kosteneffektiven und tragfähigen Alternative zu machen.
