De toekomst is aan kweekvlees

Enige excentriciteit is veel visionaire wetenschappers niet vreemd, en Willem van Eelen vormt geen uitzondering op die regel. Op zijn 87ste kan hij terugblikken op een buitengewoon leven. Hij is geboren in Indonesië toen het nog onder Nederlands bewind was, als zoon van een arts die aan het hoofd van een melaatsenkolonie stond. Als tiener vocht hij tijdens de Tweede Wereldoorlog tegen het Japanse leger, en hij bracht verscheidene jaren door in krijgsgevangenkampen.

De Japanse bewakers behandelden de gevangenen als slaven en lieten hen verhongeren. “Als een straathond zo dom was om zich over het hek te wagen, dan besprongen de gevangenen het dier, scheurden het aan stukken en aten het rauw op,” herinnert van Eelen zich. “Als je naar mijn buik keek, kon je mijn ruggengraat erdoorheen zien. Ik was een levende dode.” Zijn kampervaringen zorgden voor een levenslange obsessie met eten, voedselvoorziening en overlevingskunst.

De ene obsessie leidde naar de andere. Een paar jaar nadat Amerikaanse soldaten Indonesië bevrijd hadden, was van Eelen geneeskunde aan het studeren aan de Universiteit van Amsterdam. Een professor toonde de studenten hoe hij erin geslaagd was een stukje spierweefsel te laten groeien in het lab. Deze demonstratie zette van Eelen aan het denken over de mogelijkheid om eetbaar vlees te produceren zonder dieren te hoeven kweken of slachten. “Stel je voor,” dacht hij, “proteïnerijk voedsel dat zoals een gewas geteeld zou kunnen worden, onafhankelijk van klimaat of andere milieuomstandigheden, en zonder levende wezens te hoeven doden”.

Een gedachtegang die in onze tijd meer dan ooit relevant is. In 1940 bedroeg de wereldbevolking iets meer dan twee miljard zielen, en de klimaatopwarming was nog helemaal niet aan de orde. Nu leven er meer dan drie keer zoveel mensen op de aarde. Volgens een FAO-rapport uit 2006 is veeteelt verantwoordelijk voor 18% van de totale uitstoot van broeikasgassen – meer dan de transportsector wereldwijd. En de FAO verwacht dat de consumptie van vlees tussen 1999 en 2050 nog zal verdubbelen.

Vlees dat gekweekt wordt in bioreactoren in plaats van op boerderijen, kan de planetaire stress verlichten. Hanna Tuomisto, een doctoraatsstudente aan de Universiteit van Oxford, was coauteur van een onderzoek dat vorig jaar gevoerd werd naar de mogelijke milieu-impact van kweekvlees. Uit het onderzoek bleek dat deze productie – als er voor een voedingsbodem van cyanobacteria hydrosolate (een plant die op algen lijkt) gekozen zou worden – “naar schatting 35 tot 60 procent minder energie zou gebruiken, 80 tot 95 procent minder broeikasgassen zou uitstoten en 98 procent minder land zou gebruiken dan normaal geteeld vlees in Europa”. Nu wordt 30 procent van het ijsvrije land gebruikt om vee te laten grazen en veevoeder te kweken. Als kweekvlees algemeen geconsumeerd zou worden, dan zou veel van dat land vrijkomen voor andere doeleinden, en zou men daar bijvoorbeeld nieuwe bossen op kunnen aanplanten om meer koolstofdioxide uit de lucht te halen. Vlees zou niet langer de hele wereld rondgestuurd moeten worden, omdat productiefaciliteiten dicht bij de consumenten ingeplant zouden kunnen worden. Sommige voorstanders denken al aan kleine stedelijke vleeslab’s die hun producten verkopen op plaatselijke markten.

De enige keuze die overblijft

Winston Churchill vond in-vitrovlees al een goed idee. “Binnen vijftig jaar zullen we kunnen ontsnappen aan de absurde regeling dat we een hele kip moeten kweken om een borst of een vleugel te kunnen eten, door deze onderdelen apart te produceren in een lab”, voorspelde hij in zijn boek ‘Thoughts and Adventures’ uit 1932. Weinig mensen namen dit idee in de 20ste eeuw serieus. Maar van Eelen liet het niet los. Hij nam allerlei baantjes aan – kranten verkopen, met een taxi rijden, poppenhuizen in elkaar steken. Hij zette een organisatie op poten die achtergestelde kinderen hielp en werd eigenaar van kunstgalerijen en cafés. En hij zette voorstellen op papier voor de invitroproductie van vlees, en pompte geld (zo’n 500.000 euro) in patenten hiervoor. Samen met twee partners verkreeg hij in 1999 een Nederlands, vervolgens een Europees en uiteindelijk ook een Amerikaans patent. In 2005 wisten hij en anderen het Nederlandse ministerie van Economische Zaken eindelijk te overtuigen om twee miljoen euro vrij te maken voor research naar in-vitrovlees in Nederland – tot nu toe de grootste overheidssubsidie voor dergelijk onderzoek.

Inmiddels was een Amerikaanse wetenschapper er al in geslaagd om een stuk visfilet te kweken in een lab. Met een kleine toelage van NASA, dat geïnteresseerd is in het ontwikkelen van voedselbronnen voor verre ruimtereizen, haalde Morris Benjaminson skeletspieren uit een doordeweekse goudvis, en liet die buiten de vis verder groeien. Daarna marineerde hij het getransplanteerde weefsel kort in olijfolie, knoflook, citroen en peper, strooide er broodkruim overheen en bakte het. “Een panel van vrouwelijke collega’s testte het met de ogen en de neus”, zegt Benjaminson, onderzoeksdirecteur in Touro College in Bay Shore, New York. “Het zag er net uit als om het even welke vis die je in de supermarkt kunt kopen, en rook ook hetzelfde”. Maar NASA heeft de subsidie inmiddels stopgezet. Blijkbaar is de organisatie ervan overtuigd dat er makkelijker manieren zijn om astronauten in de ruimte te voorzien van proteïne.

Het Nederlandse geld werd door van Eelen en H.P. Haagsman – een wetenschapper aan de Universiteit van Utrecht – gebruikt om een consortium op te richten. Dat heeft tot doel aan te tonen dat stamcellen – cellen die in een heleboel andere soorten cellen kunnen transformeren – uit boerderijdieren gehaald kunnen worden, in kweek gezet en aangezet om zich te ontwikkelen tot skeletspiercellen. In het team zaten ook een vertegenwoordiger van vleesbedrijf Meester Stegeman BV, dat toen deel uitmaakte van Sara Lee Corporation, en topwetenschappers van drie Nederlandse universiteiten. Elke universiteit onderzocht andere aspecten van in-vitrovleesproductie. Wetenschappers van de universiteit van Amsterdam focusten op het produceren van efficiënte voedingsbodems. Een groep in Utrecht zocht naar de beste technieken om stamcellen te isoleren, en de mensen van de Universiteit van Technologie in Eindhoven probeerden de spiercellen te ‘trainen’ om harder te groeien.

De wetenschappers boekten enige vooruitgang. Ze waren in staat om dunne strips spierweefsel te kweken in het lab – het zag er uit als stukjes zeevruchten en had de textuur van calamari –, maar er bleven heel wat hindernissen bestaan om tot commerciële productie te komen. “We leerden heel wat bij, maar we konden nog steeds niets dat smaakte naar steak uit onze petrischalen halen”, zegt Peter Verstrate, die Meester Steegman vertegenwoordigde in het consortium en nu als consultant werkt. Na een tijd raakte het Nederlandse geld op.

Van Eelen haalde boos uit naar een aantal betrokken wetenschappers: het waren kortzichtige mensen die hem en de Nederlandse regering gewoon uitmolken. “Ik weet niet wat ze die vier jaar deden – praten, praten en nog eens praten – en elk jaar gooiden ze meer geld over de balk”, zegt hij. Van hun kant opperen de wetenschappers dat van Eelen nooit ten volle begreep wat voor een enorme uitdaging ze aangingen. “Hij had het naïeve idee dat het volstond om spiercellen op een petrischaal te leggen en dat die vervolgens vanzelf zouden beginnen groeien. En dat je alleen geld in het project hoefde te pompen om na een paar jaar in-vitrovlees te kunnen produceren”, zegt Bernard Roelen, een celbioloog die in Utrecht aan het project werkte.

Van Eelen was nochtans niet de enige die een revolutie voor ogen had. In 2005 werd in een artikel in de New York Times de conclusie getrokken dat ‘er over enkele jaren vlees zou worden geproduceerd in labs dat gebruikt kon worden in worst en pasteitjes’. Enkele maanden daarvoor hadden onderzoekers het eerste peer-reviewed artikel over de mogelijke industriële productie van in-vitrovlees gepubliceerd in het tijdschrift Tissue Engineering. Onder de auteurs was Jason Matheny, de stichter van New Harvest, een vereniging ter verdediging van in-vitrovlees. Hij ziet de uitdaging scherper dan anderen. “Weefselproductie is op dit moment nog erg moeilijk en extreem duur”, zegt hij. “Om commercieel haalbaar te worden, moeten we vooral de technische problemen oplossen die de kostprijs van in-vitroproductie nu de pan doen uitrijzen.” Daarvoor is op zijn beurt weer geld nodig, en maar bitter weinig overheden of organisaties zijn bereid gevonden om daarmee over de brug te komen.

Voor de onderzoekers wijst deze houding op een gebrek aan vooruitziendheid. “Volgens mij is het de enige keuze die overblijft’, zegt Mark Post, hoofd van de afdeling fysiologie aan de Universiteit van Maastricht. “Ik ben zeer uitgesproken hierover: volgens mij zal ouderwetse veeteelt de komende decennia niet meer volstaan om de wereldbevolking te voeden.”

Assembleren maar

In theorie zou een in-vitrovleesfabriek ongeveer op deze manier werken: eerst onttrekken technici embryonale of volwassen stamcellen uit een varken, koe, kip of een ander dier. Daarna kweken ze die cellen op in bioreactoren, op een plantaardige voedingsbodem. Vervolgens gaan de stamcellen maanden aan een stuk delen, waarna technici de cellen de opdracht geven om zich te transformeren in spiercellen (in de plaats van bijvoorbeeld been- of breincellen). In de eindfase zouden de spiercellen tot een grotere densiteit gebracht moeten worden, zoals bij een dier gebeurt dat zijn spieren traint door te bewegen.

Op dit moment zijn er nog in elke stadium van het proces grote problemen op te lossen. Eén moeilijkheid is stamcellijnen produceren die aan een stuk door groeien zonder ineens zelf te beslissen dat ze iets anders willen worden. Een andere uitdaging is voor de zekerheid te zorgen dat wanneer de stamcellen de instructie krijgen om spierweefsel te vormen, de overgrote meerderheid dat ook doet. “Als 10 cellen de opdracht krijgen, willen we graag dat er minstens 7 of 8 spiercellen worden, niet 3 of 4”, zegt Roelens. “Op dit moment halen we 50%.”

De Utrechtse wetenschappers probeerden te werken met embryonale stamcellen van varkens. In normale omstandigheden kunnen deze cellen zich gedurende langere tijd verdubbelen, wat betekent dat 10 cellen tot een enorme hoeveelheid vlees kunnen uitgroeien in maar twee maanden tijd: naar schatting 50.000 ton. “Embryonale stamcellen zouden ideaal kweekmateriaal zijn voor dit doel, omdat ze een bijna onbegrensde capaciteit tot zelfhernieuwing hebben”, staat in een rapport uit 2009 van het Utrechtse team. “In theorie zou één dergelijke productielijn volstaan om letterlijk de wereld te voeden”.

Tot nu toe zijn zulke productielijnen alleen ontwikkeld uit muizen, ratten, resusaapjes en mensen. Embryonale cellen uit boerderijdieren hebben de neiging om snel en op eigen beweging te veranderen in gespecialiseerde cellen. De varkenscellen van het Utrechtse team heroriënteerden zichzelf snel naar neurale cellen – brein in plaats van spek.

De groep van Utrecht werkte ook met volwassen stamcellen, die het voordeel hebben dat ze grotendeels voorgeprogrammeerd zijn. Deze cellen zitten in skeletspieren met een bepaald doel: herstelwerk verrichten als weefsel gewond raakt of afsterft. Als je dus in-vitrovlees wil kweken en stamcellen wilt die bijna zeker in spierweefsel zullen veranderen, vormen volwassen stamcellen uit skeletspierweefsel prima basismateriaal. Tot nu toe zijn wetenschappers er echter niet in geslaagd om deze cellen zo makkelijk te laten delen als embryonale cellen. Ook de kostprijs is een serieuze barrière. De voedingsbodem waarop stamcellen gekweekt worden is erg duur. Met de technieken die nu voorhanden zijn, zou het volgens Roelen meer dan 50.000 euro kosten om een halve kilo vlees te produceren.

Als de wetenschappers eenmaal een flinke voorraad spiercellen kunnen produceren, moeten die in leven gehouden en steviger gemaakt worden. Ze kunnen nu al een dun strookje weefsel produceren, maar als dat dikker wordt dan een paar lagen weefsel, beginnen stukken ervan af te sterven. De cellen hebben een constante toevoer van verse voeding nodig om in leven te blijven. In het lichaam zorgt het bloed voor deze toevoer en voor de afvoer van afvalstoffen. Mark Post werkt aan een driedimensionaal systeem dat die voeding zou kunnen regelen.

Hij onderzoekt ook hoe de spiercellen steviger gemaakt kunnen worden. “Als het gips eraf gaat na een beenbreuk, schrik je even: je spieren lijken weggesmolten,” zegt hij. “Maar na een paar weken zijn ze er weer. Dat proces moeten we zien na te bootsen.” Ons lichaam slaagt hierin op verschillende manieren, onder meer door fysieke training. In een lab kunnen wetenschappers het weefsel elektrische impulsen geven. Maar dat is duur en inefficiënt, want de cellen worden op die manier maar 10% steviger. Een andere methode is te zorgen voor ankerpunten: als de cellen zich kunnen vasthechten aan verschillende ankers, ontwikkelen ze zelf spanning. Post creëerde ankers door een ‘steiger’ van suikerpolymeren te creëren, die na een tijd vergaan. Maar op dit moment “moet je nog geen Schwarzenegger-spieren verwachten”, zegt hij.

Hij denkt aan nog een andere methode, die volgens hem het best zou werken, maar nog complexer is. Het lichaam stimuleert spierweefselgroei op een natuurlijke manier via micropulsen van chemische stoffen als acetylcholine. Deze stoffen zijn goedkoop, wat deze methode aantrekkelijk maakt. “De truc zit ’m in de pulsen: die mogen maar van heel erg korte duur zijn”, zegt Post. Dit is geen wetenschappelijke, maar een technologische hinderpaal.

Om tot een doorbraak op al deze terreinen te komen, is er geld nodig. In 2008 bood dierenrechtenorganisatie PETA 1 miljoen dollar aan de eerste persoon of groep die tegen 2012 op een commercieel haalbare manier kip kan kweken in een lab. Maar dat was vooral een reclamestunt, niet echt een steun voor wetenschappers die nu geld nodig hebben om research te kunnen voeren. Op een serieuzere manier zegde de Nederlandse regering onlangs 800.000 euro toe aan een nieuw vierenjarenproject dat stamcelonderzoek zou voortzetten aan de universiteit van Utrecht. Daar wordt ook een onderzoek opgestart rond de sociale en morele aspecten van de productie van in-vitrovlees.

De bah-factor

Volgens sommigen is sociale aanvaarding nog de grootste barrière om tot commerciële productie van in-vitrovlees te komen. “Als ik het met wetenschappers over kweekvlees heb, dan vinden ze het allemaal een geweldig idee”, zegt Hanna Tuomisto. “Maar niet-wetenschappers zijn er veel banger van. Het klinkt beangstigend. Toch gaat het om vlees net als ander vlees: spiercellen. Het is alleen op een andere manier gemaakt”. Cor van der Weele van de universiteit van Wageningen staat aan het hoofd van het onderzoek naar de filosofische aspecten, zoals de vraag of kweekvlees een morele must of moreel verwerpelijk is. Ze is gefascineerd door de emotionele reacties van sommige mensen. “Wij noemen het de ‘bah-reactie’”, zegt ze. “In het begin denken mensen dat dit vlees besmet of walgelijk zal zijn”

Maar die perceptie kan snel veranderen, merkt van der Weele op. Mensen associëren kweekvlees vaak met genetisch gemodificeerd voedsel, dat met name in Europa vaak gezien wordt als een gevaarlijk plan van bedrijven om de voedselvoorziening te domineren of te controleren. anderzijds is er de negatieve beeldvorming rond de vleesindustrie in het algemeen, met zijn megaboerderijen, ziektes en dierenmishandeling. “Als mensen eenmaal gaan inzien dat kweekvlees niet genetisch gemanipuleerd is en een schoon, diervriendelijk alternatief voor boerderijfabrieken zou kunnen vormen, verdwijnt de bange, negatieve reactie zeer snel,” voorspelt ze.

Stunten met hamburger

Dit zijn natuurlijk maar anekdotische waarnemingen. Het onderzoek zal de reactie van het publiek op in-vitrovlees in detail bestuderen – met vergelijking van verschillende regio’s en culturen – en manieren suggereren om de interesse van consumenten aan te wakkeren. Voorstanders kijken uit naar de dag dat overheden speciale milieutaksen heffen op vlees uit veeteelt, of dat consumenten zullen kunnen kiezen voor in-vitrovlees met het label ‘vrij van wreedheid’.

“Ik denk niet dat je alles wil weten over de hygiënische omstandigheden in de meeste slachthuizen in de VS”, zegt Mark Post, die zeven jaar aan Harvard doorbracht voor hij in 2002 terugkeerde naar Nederland. Nog maar eens een epidemie van een vleesgerelateerde ziekte als de gekkekoeienziekte of de vogelgriep zou in-vitrovlees zeker aantrekkelijker maken. “Wij staan erg ver af van wat we eten”, zegt Roelen. “Als we een hamburger aan het eten zijn, denken we niet ‘Nu kauw ik op een dode koe’. En als mensen nu al zo ver van hun eten af staan, dan is het best mogelijk dat ze ooit in-vitrovlees zullen accepteren.”

Post bedacht een plan om nieuwe subsidies aan te trekken: een in-vitroburger creëren, gewoon om te tonen dat het mogelijk is. Het kostte 290.000 euro en zes maanden werk. Vandaag presenteerde hij de gebakken kweekvleesburger, aangedikt om smaak en textuur te geven, aan de wereld. "Er zit geen vet in, dus hij is niet zo sappig, maar het zit wel dicht bij vlees qua smaak", vindt Oostenrijks voedingswetenschapper Hanni Rützler.

“Dit is vooral een stunt om meer fondsen te genereren”, zegt Post. “We willen aan de wereld bewijzen dat we hier een commercieel product van kunnen maken.”

Van Eelen, die zichzelf beschouwt als de godfather van invitrovlees, is geen fan van het idee. Hij is een idealist pur sang, en vindt het belangrijk om de in vitro revolutie te lanceren met vlees dat er hetzelfde uitziet, en dezelfde smaak en geur heeft als vlees dat je op een boerderij zou kopen. Maar hij begrijpt ook wel dat de tijd om zijn levensdroom gerealiseerd te zien bijna om is. “Elke keer dat je met hem praat, heeft hij het over weer een nieuwe topwetenschapper die zijn probleem zal kunnen oplossen”, zegt Roelen. “Ik begrijp hem heel goed. Maar ik kan de natuurwetten niet veranderen!”