Aquatische celbiologie: vis en zeevruchten kweken zonder dier
Stel je een stukje zalm voor dat nooit heeft gezwommen. Geen visserij, geen kwekerij vol netten, geen dier dat is geslacht. In plaats daarvan groeide het vlees in een grote roestvrijstalen tank, uit een handvol cellen die ooit bij een levende vis zijn afgenomen. Dat is in het kort waar aquatische celbiologie over gaat: de wetenschap van het isoleren, voeden en laten groeien van cellen uit waterdieren zoals vis, garnalen, mosselen of paling, buiten het lichaam van het dier.
Het is dezelfde gedachte als kweekvlees van rund of kip, maar dan toegepast op alles wat in zee, rivier of vijver leeft. Een goede analogie is bakken met zuurdesem: je hoeft geen heel korenveld te herplanten om brood te maken, je laat een klein beetje levend deeg groeien tot iets veel groters. Bij aquatische celkweek gebeurt iets vergelijkbaars met dierlijke spier- en vetcellen, die zich in een voedingsrijke vloeistof vermenigvuldigen tot er genoeg is om als voedsel, als grondstof voor materialen, of als proefmodel voor wetenschappelijk onderzoek te dienen.
Wat is het precies?
Het proces begint met een kleine, pijnloze weefselbiopsie bij een levende vis of een schaal- of schelpdier. Daaruit worden specifieke celtypen geïsoleerd, meestal spiercellen (voor de textuur van vlees) en vetcellen (voor smaak en sappigheid). Sommige onderzoekers werken liever met stamcellen: onvolgroeide cellen die zich nog kunnen ontwikkelen tot verschillende celtypen, en die zich makkelijker blijven delen.
Deze cellen worden vervolgens in een kweekmedium gezet, een vloeistof met suikers, aminozuren, vitaminen en groeifactoren, eiwitten die celdeling stimuleren. Traditioneel kwamen die groeifactoren uit foetaal kalfsserum, een dierlijk bijproduct van de vleesindustrie, maar omdat dat duur is en niet dierloos, zoeken bedrijven naar plantaardige of via micro-organismen geproduceerde alternatieven.
De cellen groeien in bioreactoren: grote, temperatuurgecontroleerde tanks waarin roerwerken zorgen dat voedingsstoffen en zuurstof overal komen. Een belangrijk verschil met zoogdiercellen is de temperatuur: viscellen groeien doorgaans goed bij lagere temperaturen (rond 20 tot 28 graden Celsius, afhankelijk van de soort) dan de 37 graden die runder- of kippencellen nodig hebben. Dat scheelt energie, maar viscellen delen zich vaak ook langzamer en zijn wetenschappelijk minder goed in kaart gebracht, simpelweg omdat er decennialang veel meer onderzoek is gedaan naar cellen van landbouwhuisdieren.
Om van een papje losse cellen naar iets met de textuur van een visfilet te komen, is een scaffold nodig: een driedimensionaal steigerwerkje, vaak gemaakt van plantaardige eiwitten zoals soja of erwt, waarop de cellen zich hechten en uitgroeien tot weefsel met vezelstructuur. Na verloop van weken wordt het gekweekte weefsel geoogst, verwerkt en eventueel gecombineerd met plantaardige ingrediënten tot een eindproduct.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is het verminderen van de druk op wilde visbestanden. Overbevissing is een reëel en goed gedocumenteerd probleem: veel populaties, van blauwvintonijn tot bepaalde kabeljauwsoorten, staan al jaren onder druk. Celkweek zou in theorie vis kunnen leveren zonder dat er een net het water in hoeft.
Een tweede motivatie is voedselveiligheid en zuiverheid. Wilde en gekweekte vis kunnen zware metalen zoals kwik, microplastics of pathogenen bevatten. Cellen die in een gecontroleerde, gesloten tank groeien, zijn in theorie beter te beschermen tegen dat soort verontreiniging, al moet dat per product en productiemethode nog worden aangetoond.
Daarnaast spelen dierenwelzijn en klimaat een rol in de argumentatie van voorstanders: minder visserij en aquacultuur zou minder bijvangst, minder uitstoot van vismeeltransport en minder ziektedruk in dichtbevolkte kwekerijen betekenen. Het is belangrijk hierbij eerlijk te zijn: de daadwerkelijke klimaatwinst van gekweekte zeevruchten is nog niet goed onderzocht en hangt sterk af van de energiebron van de bioreactoren en de herkomst van het kweekmedium.
Tot slot heeft aquatische celbiologie ook toepassingen buiten voedsel: onderzoekers gebruiken viscellijnen om ziekteverwekkers in aquacultuur te bestuderen, en sommige bedrijven richten zich op het kweken van specifieke weefsels, zoals visblaas voor collageen in cosmetica en medische toepassingen, in plaats van compleet spierweefsel voor consumptie.
Voorbeelden uit de praktijk
Een aantal bedrijven en onderzoeksgroepen loopt voorop in dit veld. BlueNalu, opgericht in 2018 in San Diego, richt zich op gekweekte blauwvintonijn en andere zeevismarkten, en bouwde een pilotfabriek om productie op te schalen.
Wildtype, gevestigd in San Francisco, ontwikkelt gekweekte zalm en heeft die naar eigen zeggen in beperkte, experimentele vorm laten proeven in restaurants in de Verenigde Staten. De exacte regelgevende status van dit soort proefserveringen verschilt per Amerikaanse staat en verandert regelmatig.
Forsea Foods, een Israëlisch bedrijf, werkt aan gekweekte paling (unagi), een vissoort die door overbevissing en een complexe levenscyclus lastig te kweken is op de traditionele manier; Forsea presenteerde in 2023 een eerste prototype.
Umami Bioworks in Singapore, ontstaan uit een fusie waarbij onder meer het garnalen-gerichte Shiok Meats is opgegaan, werkt aan meerdere soorten gekweekte zeevruchten en aan technologie om productieprocessen te versnellen.
Avant Meats uit Hongkong koos een iets andere invalshoek: in plaats van compleet spierweefsel voor een filet richt het bedrijf zich onder meer op gekweekte visblaas (voor collageen) en vismaag, producten met een kleinere technische hobbel dan een volledige filet met vezelstructuur.
Ter vergelijking: in Nederland demonstreerde onderzoeker Mark Post van de Universiteit Maastricht in 2013 de eerste gekweekte rundvleesburger, wat later leidde tot de oprichting van Mosa Meat. Dat is geen visproject, maar het Nederlandse celkweekonderzoek van die tijd, en het bijbehorende netwerk van kennisinstellingen, heeft mede de basis gelegd voor later aquatisch celkweekonderzoek in Europa, onder meer bij Wageningen University & Research.
Hoe ver is de techniek?
Aquatische celkweek loopt over het geheel genomen enkele jaren achter op celkweek van rund en kip, die zelf ook nog volop in ontwikkeling is. Voor kippenvlees kregen twee Amerikaanse bedrijven, Upside Foods en Good Meat (destijds onderdeel van Eat Just), in 2023 goedkeuring van de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteiten (FDA en USDA) om gekweekt kip te verkopen; Singapore had gekweekt kip van Eat Just al in 2020 goedgekeurd als eerste land ter wereld.
Voor gekweekte zeevruchten specifiek is, voor zover bekend, nog geen product op grote schaal commercieel goedgekeurd en breed verkrijgbaar in supermarkten; het gaat vooralsnog vooral om pilotfabrieken, proefservering in geselecteerde restaurants en aanvragen die bij toezichthouders in behandeling zijn. De precieze stand van zaken verandert snel en verschilt per land, dus lezers doen er goed aan recente berichtgeving te checken voordat ze uitspraken van een paar jaar oud voor actueel aannemen.
De belangrijkste technische obstakels zijn de kostprijs van kweekmedium zonder dierlijke groeifactoren, het opschalen van bioreactoren van laboratoriumformaat naar fabrieksformaat, en het nabootsen van de vezelige textuur van een echte visfilet. Ook is er, zoals gezegd, simpelweg minder basale celbiologische kennis over vis- en schaaldiercellen dan over cellen van landbouwhuisdieren, wat onderzoek vertraagt.
Wie werken eraan?
Naast de eerder genoemde bedrijven BlueNalu, Wildtype, Forsea Foods, Umami Bioworks en Avant Meats zijn er kleinere start-ups actief in onder meer de Verenigde Staten, Israël en Singapore, landen die relatief vroeg gunstige regelgeving of onderzoeksfinanciering voor celkweekvoedsel hebben opgezet.
Op onderzoeksgebied speelt Wageningen University & Research in Nederland een rol bij fundamenteel onderzoek naar celkweektechnologie, met raakvlakken tussen kweekvlees- en kweekviskennis. Internationale non-profitorganisaties zoals het Amerikaanse Good Food Institute financieren en verzamelen onderzoek naar celkweekvoedsel in bredere zin, inclusief aquatische toepassingen.
Regelgevend zijn de FDA en USDA in de Verenigde Staten en de Singapore Food Agency de instanties die tot nu toe het meest concrete ervaring hebben opgebouwd met beoordeling van celkweekvoedsel. In de Europese Unie moet een nieuw voedingsmiddel als gekweekte vis eerst een uitgebreide veiligheidsbeoordeling doorlopen bij de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) voordat het op de markt mag komen; tot op heden is, voor zover bekend, nog geen gekweekt zeevruchtenproduct in de EU langs die weg goedgekeurd.