Onderzoekers hebben aangetoond dat het mogelijk is om varkenseiwit te produceren in sla-blad. Foto: Koos Groenewold
Onderzoekers van Imperial College London, het Bezos Centre for Sustainable Protein en biotechstartup Kyomei hebben sla en tabaksplanten genetisch aangepast om varkensmyoglobine te produceren in hun chloroplasten. De planten groeiden normaal en gaven het ingebouwde gen door aan de volgende generatie, wat perspectief biedt op een schaalbare, duurzamere bron van dierlijke eiwitten voor vleesvervangers.
Myoglobine is het eiwit dat voorkomt in hart- en skeletspieren van gewervelde dieren en dat vlees zijn karakteristieke rode kleur en metaalachtige smaak geeft. Eerder onderzoek slaagde erin myoglobine tot expressie te brengen in bacteriën en gist, maar deze organismen kunnen zelf geen voedsel produceren. Dat betekent dat ze afhankelijk zijn van dure en energie-intensieve bioreactoren en voedingsbodems, wat hun rol in eiwitproductie beperkt.
Om deze hindernissen te omzeilen richtte het onderzoeksteam zich op chloroplasten van planten. Chloroplasten, ook wel bladkorrels genoemd, zijn het onderdeel van de plant dat zonlicht omzet in energie (fotosynthese). Vanwege hun bacteriële oorsprong en het hoge aantal kopieën per cel zijn chloroplasten volgens de onderzoekers ideaal om grote hoeveelheden eiwit te produceren. Het team kloneerde eerst de genen voor varkensmyoglobine en introduceerde deze vervolgens in de chloroplasten van tabak (Nicotiana tabacum) en sla (Lactuca sativa).
Hogere eiwitopbrengst in chloroplasten
De onderzoekers bevestigden dat de tabak en sla succesvol waren aangepast. Het mitochondriale DNA was in alle kopieën identiek. De aangepaste planten zagen er normaal uit en konden bloemen en zaden produceren.
Uit metingen bleek dat de aangepaste tabak en sla veel meer oplosbaar eiwit produceerden dan C. reinhardtii. In tabak bestond 2,7% van het droge gewicht uit oplosbaar eiwit, in sla 1,5%. Bij C. reinhardtii was dat minder dan 0,25%. Ook produceerden de chloroplasten van tabak meer eiwit dan wanneer het DNA in de celkern werd aangepast.
De onderzoekers haalden het varkensmyoglobine vervolgens uit de tabaksplanten en zuiverden het. Het eiwit bleek qua grootte, structuur en binding aan heem vergelijkbaar met myoglobine van andere zoogdieren.
Opbrengst per hectare kan concurreren met vee
Uit analyse bleek dat de aangepaste tabaksplanten ongeveer 800 mg myoglobine per kilo drooggewicht produceerden. Bij sla was dat circa 810 mg. Vlees bevat ongeveer tien keer zoveel myoglobine. Volgens de onderzoekers is de teelt van planten echter veel efficiënter, waardoor de opbrengst per hectare kan concurreren met die van veeteelt en deze mogelijk zelfs kan overtreffen.
“De myoglobine zou uit de bladeren kunnen worden geëxtraheerd en gezuiverd met industriële eiwitzuiveringsmethoden. Omdat het identiek is aan dierlijk myoglobine, zou het vervolgens als ingrediënt kunnen worden toegevoegd aan plantaardige vleesproducten om de kleur, smaak en voedingswaarde te verbeteren”, aldus studieauteur Alexia Groff.
Rodrigo Ledesma-Amaro, directeur van het Bezos Centre for Sustainable Protein, noemt de ontwikkeling een ‘belangrijke stap voorwaarts ten opzichte van eerder onderzoek met planten en algen’. Tegelijkertijd benadrukt hij dat verder onderzoek nodig is naar de werking en veiligheid als voedingsingrediënt, de prestaties in het veld, de benodigde verwerking en de economische en milieuwinst op grotere schaal.
