Suspensiekweek: hoe cellen los in vloeistof uitgroeien tot kweekvlees
Stel je een grote metalen tank voor, zo groot als een bierbrouwketel, gevuld met een roze-achtige vloeistof die langzaam wordt rondgeroerd. In die vloeistof zwemmen miljarden piepkleine diercellen, los van elkaar, terwijl ze voedingsstoffen opnemen en zich delen. Dat is in de kern suspensiekweek: het laten groeien van cellen terwijl ze vrij ronddrijven in een vloeibaar medium, in plaats van vastgeplakt op een oppervlak.
De term duikt vooral op in de wereld van kweekvlees (ook wel celkweekvlees of cultivated meat genoemd), waar bedrijven spiercellen van dieren buiten het lichaam laten vermenigvuldigen om er uiteindelijk vlees van te maken zonder een levend dier te slachten. Suspensiekweek is daarbij een van de twee hoofdmanieren om cellen te laten groeien, en geldt als de methode die het makkelijkst op grote schaal is toe te passen. Denk aan het verschil tussen mos dat op een steen groeit versus algen die vrij in een vijver drijven: beide kunnen groeien, maar de manier waarop je ze oogst en opschaalt verschilt enorm.
Wat is het precies?
Cellen uit het lichaam van een dier, mens of plant hebben van nature een voorkeur voor hoe ze willen groeien. Veel celtypen, waaronder de meeste spiercellen, zijn van nature 'adherent': ze hebben een fysiek oppervlak nodig om zich aan vast te hechten, ongeveer zoals klimop een muur nodig heeft om omhoog te groeien. Zonder zo'n ondergrond delen deze cellen zich niet goed of gaan ze zelfs dood.
Bij suspensiekweek wordt dat anders aangepakt. Cellen worden losgemaakt van elk oppervlak en in een grote roerende tank gebracht, een zogeheten bioreactor, gevuld met een voedingsmedium: een mengsel van suikers, aminozuren, vitaminen, zouten en groeifactoren dat de cellen nodig hebben om te overleven en te delen. Door de vloeistof continu zachtjes te roeren, blijven de cellen los van elkaar zweven in plaats van te bezinken of te klonteren.
Om dit te laten werken, moeten onderzoekers cellen gebruiken of ontwikkelen die van nature al goed groeien in suspensie, of ze daartoe aanpassen. Dat kan bijvoorbeeld door celtypen te kiezen die minder hechting nodig hebben, door de celmembraan aan te passen, of door cellijnen te gebruiken die al generaties lang zijn getraind om los te groeien, zoals veel cellen die ook in de vaccin- en medicijnindustrie worden gebruikt. Vervolgens moeten de cellen, als ze eenmaal genoeg vermenigvuldigd zijn, vaak nog een signaal krijgen om te 'differentiëren': ze veranderen dan van simpele, zich delende voorlopercellen in echte spiervezels met textuur, iets wat cruciaal is als het eindproduct op vlees moet lijken.
Wat wil men ermee bereiken?
Het uiteindelijke doel van kweekvleesbedrijven is vlees produceren zonder de nadelen van traditionele veeteelt: minder landgebruik, minder methaanuitstoot, minder waterverbruik en geen dierenleed door slacht. Om dat betaalbaar en op grote schaal te kunnen doen, moet de productie van dierlijke cellen net zo efficiënt worden als het brouwen van bier of het maken van insuline, processen die al decennialang op industriële schaal draaien met bioreactoren.
Suspensiekweek is aantrekkelijk omdat het in potentie veel beter opschaalbaar is dan de andere hoofdmethode, kweken op een vast oppervlak (adherente kweek op zogeheten microdragers, kleine balletjes waar cellen zich aan vasthechten). Bij suspensiekweek is er in theorie geen extra oppervlak nodig: hoe groter de tank, hoe meer cellen er tegelijk kunnen groeien, zonder dat je verhoudingsgewijs steeds meer drager-materiaal nodig hebt. Dat scheelt kosten en complexiteit, en het sluit aan bij bestaande industriële bioreactortechniek uit de farmaceutische industrie, waardoor bedrijven niet helemaal vanaf nul hoeven te beginnen.
Voorbeelden uit de praktijk
Mosa Meat (Maastricht, opgericht in 2016 na de eerste kweekvleesburger van hoogleraar Mark Post in 2013) werkt aan het combineren van kweekmethoden en heeft publiekelijk gesproken over de uitdaging om spiercellen, die van nature adherent zijn, geschikt te maken voor suspensiegroei om op te kunnen schalen.
GOOD Meat, onderdeel van het Amerikaanse Eat Just, kreeg in 2020 als eerste bedrijf ter wereld goedkeuring in Singapore om celkweekkip te verkopen. Het bedrijf gebruikt grootschalige bioreactoren en heeft in de VS (Alameda, Californië) een fabriek gebouwd met tanks tot 6.000 liter, wat aansluit bij het soort schaalvoordeel dat suspensiekweek moet bieden.
Upside Foods (voorheen Memphis Meats, Verenigde Staten) kreeg in 2023 goedkeuring van de Amerikaanse voedsel- en warenautoriteit FDA en het ministerie van landbouw USDA om celkweekkip te verkopen, en investeert eveneens in bioreactortechnologie voor opschaling.
Believer Meats (voorheen Future Meat Technologies, Israël) opende in 2023 een grote productiefaciliteit in North Carolina, Verenigde Staten, met bioreactoren tot 10.000 liter, gericht op kostenreductie via schaalvergroting.
Wageningen University & Research in Nederland doet fundamenteel onderzoek naar celkweekmethoden, waaronder de vraag hoe spiervoorlopercellen efficiënter en goedkoper in suspensie te laten groeien zijn, als onderdeel van bredere Nederlandse onderzoeksprogramma's naar kweekvlees.
Hoe ver is de techniek?
Suspensiekweek van dierlijke cellen bestaat al langer in de farmaceutische industrie, waar het wordt gebruikt om bijvoorbeeld antilichamen en vaccins te produceren met cellijnen die daar goed geschikt voor zijn. Het overzetten van deze aanpak naar spiercellen voor kweekvlees is echter minder ver ontwikkeld, omdat spiervoorlopercellen van nature veel liever hechten aan een oppervlak.
Verschillende bedrijven claimen vooruitgang, maar veel technische details blijven bedrijfsgeheim, waardoor onafhankelijke verificatie lastig is. Bekende knelpunten zijn: het vinden of ontwikkelen van cellijnen die stabiel in suspensie blijven groeien zonder hun vermogen te verliezen om tot spierweefsel te differentiëren, het voorkomen van celschade door de mechanische schuifkrachten van het roeren, en het betaalbaar maken van het kweekmedium, dat nog altijd een groot deel van de productiekosten uitmaakt.
Op dit moment is er wereldwijd nog geen bedrijf dat kweekvlees, gemaakt via suspensiekweek, tegen een prijs kan verkopen die kan concurreren met regulier vlees. Producten die al zijn goedgekeurd voor verkoop (in Singapore en de Verenigde Staten) worden in kleine hoeveelheden en tegen hoge kosten geproduceerd, vaak nog met een combinatie van kweekmethoden. Schattingen over wanneer grootschalige, kostenefficiënte suspensiekweek haalbaar is, lopen in de sector uiteen van enkele jaren tot ruim een decennium, en dergelijke voorspellingen zijn de afgelopen jaren regelmatig bijgesteld.
Wie werken eraan?
Naast de eerdergenoemde bedrijven Mosa Meat, GOOD Meat, Upside Foods en Believer Meats zijn er tientallen andere kweekvleesbedrijven wereldwijd, waaronder het Nederlandse Meatable (Leiden), dat een eigen celkweekmethode ontwikkelt op basis van stamceltechnologie.
Op onderzoeksgebied is Wageningen University & Research een van de belangrijkste Nederlandse spelers, mede dankzij bestaande expertise in dierwetenschappen en biotechnologie. Internationaal doen ook universiteiten als Tufts University (VS) en onderzoeksgroepen in het Verenigd Koninkrijk en Israël onderzoek naar celkweektechnieken.
Op beleidsniveau volgt de Europese Unie de ontwikkeling via de Novel Food-verordening, die bepaalt of en hoe kweekvlees in Europa verkocht mag worden; tot op heden is nog geen kweekvleesproduct in de EU goedgekeurd voor verkoop. Organisaties als het Good Food Institute, een internationale non-profit die onderzoek naar alternatieve eiwitten stimuleert, volgen en publiceren regelmatig over de voortgang van suspensiekweek en aanverwante technieken in de sector.