Auch wenn die Branche für kultiviertes Fleisch (auch als Cultured Meat bezeichnet) immer mehr an Dynamik gewinnt, müssen noch wichtige Hürden genommen werden, bis das Fleisch zu einem wettbewerbsfähigen Preis und in kommerziellem Maßstab verfügbar sein wird. Hauptschwerpunkt der Zusammenarbeit zwischen Merck und den beiden Universitäten wird die Entwicklung von skalierbaren Bioreaktoren und Produktionsprozessen der nächsten Generation sein, die eine Herstellung von Fleisch und Fischprodukten im industriellen Maßstab ermöglichen.

„Als einer der führenden Anbieter für die biopharmazeutische Industrie wollen wir die aufstrebende Branche für zellbasiertes Fleisch als Technologieanbieter voranbringen und alle Schritte von der Forschung und Entwicklung bis hin zur effizienten Produktionssteigerung beschleunigen. Die Tufts University und die TU Darmstadt verfolgen höchst innovative Konzepte. Beide passen perfekt zu unserer Strategie und ergänzen unsere eigenen Aktivitäten in den Bereichen strukturgebende Gerüstmaterialien (Scaffolds), Zelldifferenzierung, Bioreaktoren und Design von Bioprozessen“, sagte Thomas Herget, Leiter des Silicon Valley Innovation Hub von Merck.

Das Team von Professor David Kaplan an der Tufts University nutzt Verfahren des Textile Bioengineering, um Muskelfleisch nachzubauen. Im Rahmen des Projekts soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem die technologische Herstellung von Muskel- und Fettgewebe, das für den Verzehr sicher ist, in großem Maßstab gelingt. Das Team will einen Bioreaktor konzipieren und konstruieren, mit dem kultivierte Fleischgewebefasern mit optimierten Eigenschaften in einem skalierbaren Prozess hergestellt werden können.

„Mit ihrer Fakultät Biomedical Engineering hat die Tufts University in den letzten Jahren ihre Position im Bereich der zellbasierten Landwirtschaft ausgebaut. Von der Züchtung von nachhaltigem Fleisch aus Stammzellen von Raupen bis zur Optimierung der Farbe und Textur von kultiviertem Fleisch entwickelt unsere Laborgruppe immer neue Technologien für die Branche der zellbasierten Landwirtschaft“, sagte Kaplan, Stern Family Professor für Ingenieurswesen an der Tufts University. „Ich freue mich sehr über die Zusammenarbeit mit Merck. Gemeinsam werden wir auf unserer umfangreichen Expertise in den Bereichen Biomaterialien, Zellen und Gerätedesign aufbauen, um die Produktion von strukturierten Fleischprodukten auf den Weg zu bringen.“

Parallel dazu werden Professor Andreas Blaeser und sein Team des „BioMedical Printing“-Labors am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) sowie am Zentrum für Synthetische Biologie der TU Darmstadt, ein Siebdruckverfahren für die großtechnische Herstellung von mehrlagigen Bioink-Schichten entwickeln. Diese sollen in nachgelagerten Konditionierungsschritten zu vergleichsweise dicken texturierten Fleischscheiben heranreifen. Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen für den 3D-Druck von Geweben – dem sogenannten 3D-Bioprinting – ermöglicht der Siebdruck eine schichtweise Biofabrikation bei deutlich verbesserter Produktionsgeschwindigkeit und äußerst hoher Druckpräzision.

„In diesem interdisziplinären Projekt werden wir zunächst einen Druckprozess im Labormaßstab entwickeln und unser bestehendes Bioink-Portfolio auf die Anforderungen der Fleischherstellung zuschneiden. Im nächsten Schritt werden wir das Konzept auf eine industrielle und vollautomatische Druckmaschine übertragen“, sagte Blaeser. „Wir verfolgen die Vision, unsere Technologie zukünftig als offene Innovationsplattform für die Forschung auf dem Gebiet der Herstellung von kultiviertem Fleisch auch externen Forschungs- und Industriepartnern zur Verfügung zu stellen. Wir sind überzeugt, dass dieser Ansatz nicht nur brillante Köpfe zusammenbringen, sondern auch Innovationssprünge ermöglichen und die weitere Entwicklung auf diesem spannenden Forschungsgebiet sowie in der zugehörigen Branche beschleunigen wird.“

Die beiden Arbeitsgruppen an der Tufts University und der TU Darmstadt gingen als Gewinner des 2020 Research Grant in der Kategorie „Bioreactor Designs for Cultured Meat“ hervor. Merck hatte die Forschungsstipendien erstmals im Jahr 2018 anlässlich seines 350. Jubiläums ausgelobt. Die Einreichungsfrist für die diesjährigen 2021 Research Grants endet am 31. August 2021.

Das interdisziplinäre Team des Innovationsfelds Cultured Meat bei Merck konzentriert sich auf die Entwicklung von Produkten und Services, die eine sichere Herstellung von kultiviertem Fleisch im großen Maßstab ermöglichen sollen. Die Gemeinschaftsprojekte mit der Tufts University und der TU Darmstadt komplementieren die vom Cultured-Meat-Team durchgeführten Forschungsaktivitäten. Gesteuert werden diese vom Silicon Valley Innovation Hub des Unternehmens sowie dem Merck Innovation Center in enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmensbereich Life Science von Merck. Das Merck Innovation Center und der Silicon Valley Innovation Hub ergänzen die Forschung und Entwicklung in den drei Unternehmensbereichen von Merck mit dem Ziel, neue Geschäftsfelder für Merck zu erschließen, die außerhalb der derzeitigen Schwerpunktbereiche der Forschung & Entwicklung des Unternehmens liegen.