Co-cultivatie: hoe kweekvlees meer op echt vlees gaat lijken
Stel je voor dat je een biefstuk zou moeten namaken met alleen spierweefsel, zonder de dunne adertjes vet die voor sappigheid en smaak zorgen. Dat is precies het probleem waar makers van kweekvlees tegenaan liepen: de eerste generatie kweekvlees bestond vaak uit één celtype, meestal spiercellen, gekweekt in een bioreactor (een gecontroleerd vat waarin cellen kunnen groeien). Het resultaat was voedzaam en technisch indrukwekkend, maar smaakte en voelde vaak droog en eendimensionaal aan.
Co-cultivatie is het antwoord op dat probleem: het samen laten groeien van twee of meer verschillende celtypen in dezelfde kweekomgeving, zodat ze elkaar beïnvloeden zoals dat ook in een levend dier gebeurt. Spiercellen, vetcellen en bindweefselcellen groeien dan niet los van elkaar, maar vormen samen een structuur die meer op echt vlees lijkt qua textuur, kleur en smaak. Het begrip duikt steeds vaker op in berichtgeving over kweekvlees, omdat het inmiddels wordt gezien als een van de sleutels om deze technologie verder te brengen dan het laboratorium.
Wat is het precies?
Om te begrijpen wat co-cultivatie inhoudt, helpt het om eerst te kijken naar hoe kweekvlees in de basis wordt gemaakt. Onderzoekers nemen een kleine hoeveelheid cellen van een dier, vaak stamcellen of voorlopercellen die zich nog kunnen ontwikkelen tot een specifiek type weefsel. Deze cellen worden vermeerderd in een voedingsvloeistof (kweekmedium) met daarin suikers, aminozuren, vitamines en groeifactoren.
Bij de eenvoudigste aanpak, monocultuur genoemd, laat men slechts één celtype groeien: bijvoorbeeld myoblasten, de voorlopercellen van spierweefsel. Deze cellen kunnen uitrijpen tot spiervezels, maar missen de omliggende weefsels die in echt vlees voor smaak, vetmarmering en mondgevoel zorgen.
Bij co-cultivatie worden twee of meer celtypen tegelijk of na elkaar in dezelfde kweekomgeving gebracht. Denk aan een combinatie van spiercellen met adipocyten (vetcellen), fibroblasten (bindweefselcellen) of endotheelcellen (de cellen die de binnenkant van bloedvaten vormen). Deze celtypen worden vaak op of in een zogeheten scaffold geplaatst: een steigerstructuur, bijvoorbeeld gemaakt van plantaardige vezels zoals soja-eiwit of cellulose, die de cellen houvast geeft en helpt om een driedimensionale vorm aan te nemen in plaats van een platte laag.
Een belangrijke uitdaging is dat verschillende celtypen andere groeiomstandigheden nodig hebben: andere voedingsstoffen, andere signaalstoffen en soms andere temperaturen of zuurgraden. Onderzoekers moeten daarom kweekmedia ontwikkelen die voor meerdere celtypen tegelijk werken, of technieken bedenken om cellen in fases na elkaar te laten rijpen binnen dezelfde structuur.
Wat wil men ermee bereiken?
Het hoofddoel van co-cultivatie is realisme: vlees dat qua smaak, textuur, geur en voedingswaarde dichter bij traditioneel vlees komt. Vet is daarbij cruciaal, want een groot deel van de smaak van vlees ontstaat tijdens het bakken van vetweefsel, niet van spierweefsel alleen. Zonder vetcellen in de mix blijft kweekvlees al snel smaakarm.
Daarnaast speelt textuur een grote rol. Echt vlees heeft een vezelstructuur met verschillende lagen en een zekere "bite". Door meerdere celtypen samen te laten groeien op een scaffold, proberen onderzoekers die gelaagde structuur na te bootsen in plaats van een homogene celmassa te produceren.
Een derde drijfveer is schaalbaarheid en kostprijs. Bloedvaten aanleggen (vascularisatie) is nodig om grotere stukken weefsel van voedingsstoffen en zuurstof te voorzien; zonder bloedvaten sterven cellen in het midden van een dik stuk weefsel af door zuurstofgebrek. Co-cultivatie met endotheelcellen is een van de manieren waarop onderzoekers proberen dit "dikte-probleem" op te lossen, wat weer nodig is om ooit grotere stukken vlees zoals steaks te kunnen maken in plaats van alleen gehakt of nuggets.
Ten slotte hopen bedrijven dat realistischer kweekvlees de weg vrijmaakt voor bredere consumentenacceptatie. Producten die te veel afwijken van wat mensen gewend zijn, verkopen doorgaans slecht, hoe duurzaam ze ook zijn.
Voorbeelden uit de praktijk
Het Nederlandse bedrijf Mosa Meat, opgericht door farmacoloog Mark Post, presenteerde in 2013 in Londen wereldwijd de eerste hamburger van gekweekt rundvlees. Dat prototype bestond destijds vrijwel volledig uit spierweefsel en miste vet, wat destijds ook als kritiekpunt op de smaak werd genoemd. Sindsdien werkt het bedrijf, gevestigd in Maastricht, aan het toevoegen van vetcellen om de smaak en textuur te verbeteren.
Het Israëlische bedrijf Aleph Farms presenteerde later prototypes van gekweekte biefstukken waarbij meerdere celtypen op een plantaardige scaffold werden gecombineerd, met als doel een stuk vlees met een vezelstructuur te maken in plaats van los celmateriaal.
Het Nederlandse bedrijf Meatable, met wortels in Leiden, gebruikt geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's): cellen die in het laboratorium worden "teruggeprogrammeerd" naar een soort onbeschreven staat, waarna ze vervolgens gericht kunnen worden aangestuurd om uit te groeien tot spier- of vetcellen. Door beide celtypen uit dezelfde stamcellijn te laten differentiëren en samen te kweken, probeert het bedrijf de consistentie en snelheid van co-cultivatie te verbeteren.
In de Verenigde Staten kregen Upside Foods en Good Meat (onderdeel van Eat Just) in 2023 goedkeuring van de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteiten om gekweekt kip te verkopen, een mijlpaal die niet alleen over co-cultivatie ging, maar wel liet zien dat de bredere kweekvleesindustrie de fase van laboratoriumcuriositeit voorbij is.
Ook in Nederland doet Wageningen University & Research onderzoek naar het combineren van spier- en vetcellen voor kweekvlees, onder meer gericht op scaffold-materialen en op het beter begrijpen hoe celtypen elkaars groei en rijping beïnvloeden.
Hoe ver is de techniek?
Co-cultivatie van twee celtypen, met name spier- en vetcellen, wordt inmiddels op laboratoriumschaal door meerdere bedrijven en onderzoeksgroepen gedemonstreerd. Het combineren van meer dan twee celtypen, en vooral het functioneel aanleggen van bloedvaten in dikkere weefselstukken, staat nog veel prilerder en wordt gezien als een van de grotere openstaande technische obstakels.
Een belangrijk knelpunt blijft de kostprijs van kweekmedia, vooral de groeifactoren die cellen aansturen om te delen en te rijpen. Bij co-cultivatie komt daar de complexiteit bij dat verschillende celtypen soms tegenstrijdige behoeften hebben, wat de ontwikkeling van geschikte, betaalbare media vertraagt.
Regelgeving speelt eveneens een rol in het tempo waarin de technologie de markt bereikt. Singapore gaf in 2020 als eerste land ter wereld toestemming voor de verkoop van kweekvlees. In de Verenigde Staten volgde in 2023 goedkeuring voor gekweekte kip. In de Europese Unie moet kweekvlees, ongeacht het aantal gecultiveerde celtypen, eerst een "novel food"-beoordeling doorlopen bij de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) voordat het verkocht mag worden; die procedure loopt en is op het moment van schrijven nog niet afgerond voor een breed aanbod producten.
Kortom: het principe van co-cultivatie werkt aantoonbaar in laboratoriumsettings, maar de stap naar consistente, betaalbare en op grote schaal geproduceerde stukken vlees met meerdere weefsellagen is nog niet gezet. Onafhankelijke, gepubliceerde data over smaak, textuur en kostprijs op industriële schaal zijn tot dusver beperkt, mede omdat veel bedrijven hun precieze methoden als bedrijfsgeheim behandelen.
Wie werken eraan?
Op bedrijfsniveau lopen Mosa Meat (Nederland), Aleph Farms (Israël), Meatable (Nederland), Upside Foods (Verenigde Staten) en Good Meat/Eat Just (Verenigde Staten) voorop in de ontwikkeling van kweekvlees waarbij meerdere celtypen worden gecombineerd. Daarnaast zijn er tientallen kleinere start-ups wereldwijd actief, van Israël en de Verenigde Staten tot Japan en het Verenigd Koninkrijk.
Op onderzoeksniveau speelt Wageningen University & Research een prominente rol binnen Nederland, mede dankzij de aanwezige expertise op het gebied van vleeswetenschap en celbiologie. Ook Maastricht University, waar Mark Post zijn oorspronkelijke onderzoek deed, blijft betrokken bij fundamenteel onderzoek naar weefselkweek.
Internationaal financieren en begeleiden organisaties als het Good Food Institute (GFI), een non-profitorganisatie gericht op eiwittransitie, onderzoek en beleidsvorming rond kweekvlees. Op regelgevend vlak zijn EFSA in de EU en de FDA en USDA in de Verenigde Staten de instanties die bepalen onder welke voorwaarden producten op de markt mogen komen.