Foetaal runderserum: de omstreden brandstof achter kweekvlees en celkweek
Foetaal runderserum, in het Engels Fetal Bovine Serum (FBS) of Fetal Calf Serum (FCS), is een vloeistof die wordt gewonnen uit het bloed van ongeboren kalveren. Het wordt al decennia gebruikt als voedingsstof voor cellen die in een laboratorium buiten het lichaam worden gekweekt. Denk aan een supersmoothie vol groeifactoren, eiwitten en hormonen: precies wat groeiende cellen nodig hebben om te overleven en zich te delen in een petrischaaltje of bioreactor, net zoals een ongeboren kalf die stoffen nodig heeft om in de baarmoeder te groeien.
Het middel duikt op in heel uiteenlopende hoeken van de technologie: van vaccinontwikkeling en medisch onderzoek tot het nieuwste kindje van de voedseltechnologie, kweekvlees. En daar zit meteen de spanning: kweekvlees wordt vaak gepresenteerd als een diervriendelijk alternatief voor traditioneel vlees, terwijl de productie ervan tot voor kort vrijwel volledig afhankelijk was van een dierlijk bijproduct dat wordt gewonnen bij de slacht van drachtige koeien. Die tegenstelling maakt foetaal runderserum tot een van de meest besproken bouwstenen achter toekomsttechnologie op het gebied van voeding en biotechnologie.
Wat is het precies?
De weg naar een flesje foetaal runderserum begint niet bij een speciaal fokprogramma, maar bij de gewone vleesindustrie. Wanneer een drachtige koe wordt geslacht voor consumptievlees, wat regelmatig gebeurt omdat drachtigheid niet altijd tijdig wordt opgemerkt, blijft de foetus over als bijproduct. Uit die foetus wordt via een naald in het hart, een zogeheten hartpunctie, bloed afgenomen.
Dat bloed wordt daarna laten stollen en gecentrifugeerd: een machine die met hoge snelheid draait om vloeistoffen met verschillende dichtheid van elkaar te scheiden. Wat overblijft is serum, de heldere vloeistof zonder bloedcellen en zonder stollingseiwitten. Dit serum wordt gefilterd, getest op besmettingen en ingevroren tot het bij laboratoria en biotechbedrijven wordt afgeleverd.
Waarom specifiek foetaal bloed en niet bloed van een volwassen koe? Twee redenen. Ten eerste bevat het bloed van een foetus, doordat het immuunsysteem nog niet volgroeid is, veel minder antilichamen. Die antilichamen zouden in een kweekschaaltje juist de gekweekte cellen kunnen aanvallen. Ten tweede zit foetaal bloed boordevol groeifactoren en hormonen, omdat het lichaam van de foetus in hoog tempo nieuwe cellen aanmaakt. Precies die combinatie maakt het zo geschikt, en tegelijk zo omstreden, als kweekmedium.
Wat wil men ermee bereiken?
Cellen buiten een levend lichaam laten groeien is al sinds het begin van de twintigste eeuw een basisbehoefte van de biologie en geneeskunde. Zonder een betrouwbare voedingsbron overleven de meeste cellen simpelweg niet in een kweekflesje. Foetaal runderserum werd vanaf de jaren vijftig en zestig de gouden standaard omdat er destijds geen goed alternatief bestond dat consistent goede celgroei opleverde.
Inmiddels wil de wetenschap om meerdere redenen van die afhankelijkheid af. Allereerst is er het dierenwelzijnsargument: critici wijzen erop dat de foetus tijdens de bloedafname mogelijk pijn kan ervaren, en dat de praktijk botst met het zogeheten 3R-principe (Replacement, Reduction, Refinement) dat binnen de wetenschap wordt gehanteerd om dierlijk leed te vermijden of te verminderen.
Daarnaast spelen praktische en wetenschappelijke bezwaren. FBS is een natuurproduct en verschilt daardoor van batch tot batch in samenstelling, wat experimenten lastig reproduceerbaar maakt. De prijs is bovendien grillig: ze hangt af van de vleesproductie en steeg sterk tijdens verstoringen in de slachthuisketen rond de coronapandemie. Voor kweekvlees is er nog een extra reden: veel consumenten kiezen bewust voor kweekvlees om dierlijk leed te vermijden, en het gebruik van foetaal serum ondermijnt die belofte volledig.
Voorbeelden uit de praktijk
Het bekendste startpunt is de eerste kweekvleesburger, gepresenteerd in 2013 door de Nederlandse onderzoeker Mark Post, verbonden aan de Universiteit Maastricht. Die burger, gekweekt met foetaal runderserum, kostte destijds naar verluidt zo'n 250.000 euro. Post richtte later het bedrijf Mosa Meat op, dat vervolgens jarenlang werkte aan een medium zonder dierlijk serum en rond 2022 meldde daarin te zijn geslaagd voor zijn kweekproces.
In de Verenigde Staten claimt Upside Foods, voorheen Memphis Meats, een serumvrij productieproces te gebruiken. Het bedrijf kreeg in 2022 en 2023 goedkeuring van de Amerikaanse voedsel- en landbouwautoriteiten (FDA en USDA) om gekweekte kip op de markt te brengen.
Believer Meats, het Israëlische bedrijf dat eerder Future Meat Technologies heette, presenteert zich eveneens als producent zonder foetaal serum. Het Britse Multus Biotechnology richt zich specifiek op het ontwikkelen en op grote schaal produceren van dierlijke-vrije groeimedia en groeifactoren, als vervanging voor FBS voor de hele sector.
Buiten kweekvlees blijft FBS ook relevant in klassiek biomedisch onderzoek: veel gangbare celkweeklijnen die worden gebruikt bij de ontwikkeling van vaccins en geneesmiddelen, draaien van oudsher op media met een percentage foetaal runderserum.
Hoe ver is de techniek?
Serumvrije kweekmedia bestaan al langer voor specifieke, veelgebruikte cellijnen in laboratoria, vaak opgebouwd uit een cocktail van kunstmatig geproduceerde (recombinante) groeifactoren. Het lastige punt is opschaling: wat werkt in een kweekflesje van een paar milliliter, werkt niet automatisch in een bioreactor van duizenden liters die nodig is om kweekvlees betaalbaar te maken.
De kosten vormen een belangrijke drempel. Foetaal runderserum kostte de afgelopen jaren, afhankelijk van kwaliteit en marktomstandigheden, naar schatting enkele honderden tot ruim duizend dollar per liter, met sterke prijsschommelingen. Voor de kweekvleesindustrie, die enorme volumes kweekmedium nodig heeft, is dat economisch onhoudbaar op lange termijn. Serumvrije alternatieven moeten daarom niet alleen ethisch en wetenschappelijk beter scoren, maar ook goedkoper worden dan FBS om levensvatbaar te zijn.
Verschillende bedrijven claimen inmiddels op pilotschaal zonder foetaal serum te kunnen produceren, maar onafhankelijk geverifieerde gegevens over prestaties, kosten en opschaalbaarheid op industriële schaal zijn schaars: veel formuleringen zijn bedrijfsgeheim. Het is dus eerlijk om te zeggen dat de sector in een overgangsfase zit, waarin serumvrije productie technisch mogelijk is gebleken, maar het op grote schaal en goedkoop laten werken nog volop in ontwikkeling is.
Wie werken eraan?
Aan de leverancierskant van foetaal runderserum zelf staan gevestigde biotechbedrijven zoals Thermo Fisher Scientific (met het merk Gibco), Merck/MilliporeSigma, Cytiva, Corning, PAN-Biotech en Serana. Zij verkopen zowel klassiek FBS als, in toenemende mate, serumvrije of dierlijke-vrije alternatieven.
In de kweekvleeswereld lopen Mosa Meat (Nederland), Upside Foods en GOOD Meat/Eat Just (Verenigde Staten), en Believer Meats (Israël) voorop, samen met gespecialiseerde toeleveranciers van groeimedia zoals Multus Biotechnology (Verenigd Koninkrijk). De brede belangenorganisatie Good Food Institute (GFI) volgt en stimuleert deze ontwikkelingen wereldwijd.
Op het gebied van dierproefalternatieven en het 3R-principe spelen instanties als het Britse NC3Rs en het Center for Alternatives to Animal Testing (CAAT) van Johns Hopkins University een sturende rol, terwijl voedselveiligheidsautoriteiten zoals de Europese EFSA en de Amerikaanse FDA/USDA bepalen onder welke voorwaarden nieuwe, serumvrij gekweekte producten de markt op mogen.