اللحوم المستزرعة بالخلايا Cell Culture Meat

إعداد/ محمد شهاب

أ. د. أحمد جلال: عميد كلية الزراعة جامعة عين شمس

كتبت رنا حمدى:

أصبحت التحديات العالمية للتنمية المستدامة الاقتصادية والاجتماعية والبيئية حالياً أكثر حدة من أى وقت مضى وتدعو إلى اتخاذ إجراءات فورية لتطوير مستقبل غذائى أكثر صحة واستدامة. كانت أنظمة إنتاج الغذاء، خاصة إنتاج الغذاء من مصادر حيوانية من خلال تربية الماشية، مساهماً مهماً فى تغيّر المناخ والتنمية غير المستدامة. لذلك يجرى البحث فى جميع أنحاء العالم لإيجاد تقنيات وطرق إنتاج بديلة توفر الغذاء ببصمة كربونية أقل، بينما الخصائص الغذائية والحسية متشابهة، أو حتى أفضل من تلك الخاصة بالمنتجات الحيوانية.

استخدمت المصادر النباتية كغذاء للإنسان وعلف للحيوان فى جميع مراحل التنمية البشرية، ولكن اهتمام المستهلك بالبروتينات النباتية ازداد مؤخراً، وهو ما ينعكس على زيادة أعداد النباتيين. ويتم تقديم مجموعة متنوعة من اللحوم والأسماك والألبان والنظائر النباتية إلى السوق كنهج واعد ومستدام لتقليل استهلاك اللحوم والبروتينات الحيوانية الأخرى. فى حين أن الحشرات التى يتم اصطيادها كانت مصدراً تقليدياً للغذاء فى الكثير من البلدان لعدة قرون، إلا أن تربية الحشرات فى المزارع يعتبر نهجاً جديداً نسبياً، مع إطلاق بعض مشروعات تربية الحشرات على نطاق صغير فى بعض البلدان. وبصرف النظر عن هذه المصادر التقليدية (أى الأطعمة النباتية)، يتم تقديم حلول أخرى أكثر ابتكاراً، خاصة الأغذية المستزرعة بالخلايا والأغذية ثلاثية الأبعاد. وتتم دراسة إنتاج الأغذية المستزرعة بالخلايا (مثل اللحوم والمأكولات البحرية والدواجن)، نظراً للأسباب الآتية:

-قدرتها على تحقيق الاستدامة البيئية

-انخفاض متطلبات الأراضى والمياه

-انخفاض انبعاثات غازات الاحتباس الحرارى

-تحسين رفاهية الحيوانات

وتعد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد جزءاً من الكثير من المجالات العلمية والصناعية، بما فى ذلك صناعة الأغذية، مما يسمح بإنتاج الأغذية المعقّدة والمخصّصة حسب الطلب. بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدام هذه التقنية فى نظام غذائى شخصى (أو أطعمة مخصّصة) لإنتاج منتجات تلبى الاحتياجات الغذائية الصحية للفرد على وجه الخصوص. وتعتبر اللحوم المستزرعة بالخلايا إحدى التقنيات الناشئة من تقنية ثلاثية الأبعاد.

تتمتع التقنيات المبتكرة بالقدرة على تحسين إنتاج الغذاء وتحسين جودة المنتجات الغذائية الجديدة لتحسين قبول المستهلك.

التطور التاريخى لفكرة اللحوم المستزرعة بالخلايا

- 1931: قال ونستون تشرشل «سنهرب من عبث تربية دجاجة كاملة من أجل أكل الصدر أو الجناح، من خلال زراعة هذه الأجزاء بشكل منفصل باستخدام وسيط مناسب».

- 1998: تقدم جون إف فين من الولايات المتحدة بطلب للحصول على براءة اختراع لإنتاج اللحوم المصنّعة من الأنسجة للاستهلاك البشرى، حيث تُزرع الخلايا العضلية والدهنية بطريقة متكاملة، لإنتاج منتجات غذائية، مثل لحوم الأبقار والدواجن والأسماك.

- 2001: أجرت «ناسا» تجارب، وهى تنتج فى الأصل اللحوم المصنعة من خلايا الديك الرومى. تسمح تقنية إنتاج اللحوم المصنعة فى الفضاء لرواد الفضاء على الأمد البعيد بزراعة اللحوم دون التضحية بمساحة التخزين أثناء السفر.

- 2002: تمكن اتحاد بحوث العلوم البيولوجية التطبيقية التابع لشركة «إن إس آر/تورو» من زراعة منتج يشبه فيليه السمك من خلايا سمكة ذهبية.

- 2003: عرض أورون كاتس وايونات زور مشروع تشكيل وتصنيع الأنسجة ومدرسة طب هارفارد فى نانت «شريحة لحم»، بعرض بضعة سنتيمترات، نمت من خلايا جذعية لضفدع، وطُهيت وأُكلت حينها.

- 2005: ظهر أول مقال فى مجلة خاضعة لمراجعة الأقران حول موضوع اللحوم المزروعة فى المختبر، وهى مجلة هندسة الأنسجة.

- نوفمبر 2009: أعلن علماء من هولندا أنهم تمكنوا من زراعة اللحوم فى المختبر باستخدام خلايا من خنزير حى.

- 2012: أعلن 30 مختبراً من جميع أنحاء العالم أنها تعمل فى مجال بحوث اللحوم المصنعة.

- أغسطس 2013: أنشأ الدكتور مارك بوست فى جامعة ماسترخت الهولندية، أول برجر من لحم البقر المصنع، أُكلت ضمن عرض عملى للصحافة فى لندن. وصُنعت من أكثر من 20٫000 خيط رفيع من نسيج العضلات. وكلف هذا البرجر الدكتور بوست أكثر من 300٫000 دولار لصنعه وأكثر من عامين لإنتاجه. وبدأت شركتان أخريان فى صناعة اللحوم؛ «لحوم ممفيس» فى الولايات المتحدة و«سوبرميت» فى إسرائيل.

- يشير تقرير صادر فى يوليو 2019 إلى أنه من المتوقع أن ينخفض سعر صنع برجر بلحم مُصنَّع إلى 10 دولارات بحلول عام 2021. واستثمر الكثير من شركات الأبحاث فى السنوات الأخيرة فى تطوير اللحوم المصنّعة، مثل لحوم «موسا ميت» والأغذية المعالجة بالتكنولوجيا الحيوية. وأُنتج أول برجر بلحم مصنع من شركة لحوم موسا فى عام 2013 وكلفته 280٫000 دولار.

فكرة إنتاج اللحوم المستزرعة بالخلايا Cell-cultured meat

لتلبية الطلب المتزايد على البروتين الحيوانى لعدد متزايد من السكان، تعتبر اللحوم المستزرعة cultured meat بديلاً جيداً للحوم. وتعد الزراعة الخلوية Cellular agriculture مجالاً ناشئاً لإنتاج الكثير من المنتجات المختلفة. واللحوم المستزرعة، والمعروفة أيضاً باسم اللحوم النظيفة clean meat، أو اللحوم المستزرعة فى المختبر، وهى جزء من الزراعة الخلوية ولا تتضمن أى حيوانات لإنتاج اللحوم، حيث إن الحيوانات تكون مصدراً للحصول على الخلايا الأولية فقط.

يتم إنتاج اللحوم المستزرعة بالخلايا باستخدام تقنيات هندسة الأنسجة tissue-engineering techniques. وتتميز اللحوم المستزرعة عن اللحوم التقليدية بالآتى:

- انخفاض استخدام الموارد البيئية

- قيمة غذائية أعلى

- خطر أقل للإصابة بالأمراض التى تنقلها الأغذية

تجنّب المشكلات المرتبطة بذبح الحيوانات فى اللحوم المستزرعة بالخلايا، حيث يتم أخذ biopsy (نسيج مأخوذ من جسم حى لاكتشاف وجود أو سبب أو مدى انتشار المرض) من أى حيوان حى يتم الحصول على الخلايا الجذعية stem cells. ويمكن أن تتكاثر الخلايا الجذعية إلى أنواع مختلفة من الخلايا، وتُزرع هذه الخلايا فى وسط غذائى يحتوى على جميع عوامل النمو والعناصر الغذائية والهرمونات المطلوبة. ويتم توجيه الخلايا لنمو العضلات، حيث تستمر فى النمو وتشكل أنابيب عضلية بطول نحو 0.3مم، ثم يتم وضع هذه الأنابيب العضلية فى حلقة تنمو لتصبح قطعة صغيرة من الأنسجة العضلية. ويمكن أن تتكاثر أنسجة العضلات هذه لتشكل أكثر من تريليون خصلة. وتستمر هذه الخلايا العضلية بالنمو فى الحجم وتحتاج إلى ربطها بسقالة scaffold، لتوفر الدعم والتوجيه.

مميزات وعيوب اللحوم المستزرعة بالخلايا

أولاً: المميزات

1 - تتطلب اللحوم المستزرعة عدداً قليلاً من الحيوانات لإنتاج كمية كبيرة من اللحوم من خلال تكاثر الخلايا.

2 - تعتبر عملية إنتاج اللحوم المستزرعة فى المختبر سريعة مقارنة بالعمليات الطبيعية.

3 - تقدم اللحوم المستزرعة بالخلايا فوائد واعدة للاستدامة.

ثانياً: العيوب

1- اللحوم المستزرعة تستخدم دماء العجول الميتة، وهى قضية مجتمعية مثيرة للجدل وتنفى مزاعم كونها خالية من الحيوانات، وهذا يخالف التقاليد الدينية التى لا تسمح بابتلاع الدم أو مشتقاته.

2-القضية الرئيسية الثانية هى أن استخدام هذا المصل مكلف ويزيد تكلفة إنتاج اللحوم المستزرعة فى المختبر.

3-تتوفر حالياً مجموعة محدودة فقط من قطع اللحم.

4-علاوة على ذلك تتأثر الجودة الحسية للحوم بشكل طبيعى بنوع الحيوان، بما فى ذلك السلالة، وظروف النمو، والأعلاف، والكثير من العوامل الأخرى، وحتى الآن لم تقلد تماماً نكهة المنتج الذى تقلده. بالإضافة إلى ذلك لا تقدم اللحوم المستزرعة فى المختبر مثل هذا التنوع من حيث الجودة الحسية.

لذلك، هناك حاجة إلى حل المشكلات الفنية فى إنتاج اللحوم المستزرعة بالخلايا، التى تتمثل فى فهم جوانب السلامة، وتحسين منهجية زراعة الخلايا، وزيادة قبول المستهلك. لا يزال قبول اللحوم المستنبتة من قِبل بعض المؤسسات الدينية موضع تساؤل. أظهرت دراسة حديثة أن 35٪ من مستهلكى اللحوم و55٪ من النباتيين شعروا بالاشمئزاز من اللحوم المستنبتة، حيث يُنظر إليها على أنها ليست طبيعية. ورغم القيود الحالية، فقد شهدت صناعة اللحوم المستزرعة بالخلايا نمواً مؤخراً، خاصة فى العامين الماضيين، حيث تم تأسيس الكثير من الشركات فى أمريكا الشمالية وآسيا وأوروبا. والابتكارات الناشئة والتقدم التكنولوجى فى الثورة الصناعية الرابعة (على سبيل المثال، التطورات فى التكنولوجيا الحيوية والطباعة ثلاثية الأبعاد)، تقود هذا الاتجاه، مما يجعل من الممكن تسريع عملية التصنيع والتسويق للمنتجات القائمة على الخلايا. ومن بين مكونات الصناعة، تم تسليط الضوء بشكل خاص على دور الطباعة ثلاثية الأبعاد 3D-printing، مما أدى إلى الكثير من التطبيقات فى مجالات التصنيع المختلفة، بما فى ذلك إنتاج اللحوم المستزرعة بالخلايا.