המהפכה הביוטכנולוגית בתחום הפודטק כבר כאן
מאת: ד"ר דפנה כנעני, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה
תחום הביוטכנולוגיה נמצא בעשור האחרון תחת מהפיכה של חדשנות. בכל שנה מפותחות טכנולוגיות פורצות דרך, המקדמות יישומים חשובים במגוון תחומים כמו פיתוח תרופות וטיפולים חדשניים (ביוטק) ופיתוח טכנולוגיות חדשות בתחום המזון (פודטק). אחד היישומים החשובים הוא פיתוח תהליכים לייצור מוצרי מזון מתורבתים המחקים מוצרים מן החי ללא צורך בשימוש וניצול בעלי חיים, כמו בשר, חלב וגם דבש.
ד"ר דפנה כנעני, המחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה
תעשיית הבשר העולמית העושה שימוש בעיקר בבקר, אם כי גם בכבשים, חזירים, עופות וכו', היא אחת התעשיות המזהמות ביותר. הזיהום מתבטא בפליטת גזי חממה (מתאן ופחמן דו-חמצני) בכמויות גדולות, בכריתת יערות ולהפיכתם לשטחי מרעה וגידול מספוא ובזיהום הקרקע בשל השפכים המחלחלים למי התהום. כמו כן נעשה שימוש בכמויות גדולות של מים. נתון מקובל בתחום הוא שייצור של 1 ק"ג בשר מהחי מצריך שימוש ב-50 ליטר מים ו-50 ק"ג של מספוא. בנוסף, גידול בעלי החיים בתנאי צפיפות מאלץ שימוש נרחב באנטיביוטיקה בכדי למנוע התפשטות מחלות. היבט נוסף, חשוב לא פחות, הוא ההיבט המוסרי הכרוך בתנאי החיים הקשים והרג בעלי החיים בתעשיית הבשר והפרדת עגלים בני יומם מאימותיהם בתעשיית החלב. משיקולים אלה, פיתוח תהליכי ייצור אלטרנטיביים למזון, שגם יזהמו פחות וגם לא יהיו כרוכים בהתעללות בבעלי חיים, הם חשובים ביותר. ההבנה שבעתיד הלא רחוק יהיה הכרח לצמצם באופן משמעותי את גידול בעלי החיים בתעשיית הבשר והחלב בשל הסיבות שנימנו לעיל, הביאה בתקופה האחרונה להקמת חברות חדשות רבות המפתחות מוצרים אלטרנטיביים בישראל ובעולם, כולל חברות-בת שהוקמו על ידי חברות גדולות, הפועלות בתחום תעשיות הבשר והחלב הקלאסיות. חברות אלה פועלות במגוון תחומים, למשל יצור תחליפי בשר וחלב מן הצומח, או גידול חרקים לצורך ייצור אבקות עשירות בנוטריינטים, כחומר גלם לתעשיית המזון. לאחרונה פותח תחום חדש המשלב שיטות ביוטכנולוגיות חדשניות לצורך ייצור בשר וחלב מתורבתים.
בשר מתורבת (cultured meat)
בשר מתורבת, המכונה גם בשר סינתטי או בשר מעבדה, מיוצר מתאים המסוגלים ליצור רקמות שריר (מיובלאסטים), בעזרת טכנולוגיות המשמשות לייצור תרביות רקמה. באופן כללי, יש שלושה תנאים לגידול הרקמות: הזנה – התאים מושרים בנוזל, שמתוכו הם שואבים חומרי בניין; תמיכה (שלד (scaffold – קרומים או מבנים ספוגיים שאליהם נצמדים התאים; פעילות – התפתחות רקמת שריר מלאכותית דורשת הדמיה של התכווצות שרירים, למשל התכווצות ומתיחה מכאניים, או העברת זרם חשמלי ברקמה (איור 2).
איור 1: בשר מתורבת. מקור: https://www.genengnews.com/tech-exclusives/scientific-challenges-and-solutions-for-cultured-meat-manufacturing
בחלק מהחברות הפועלות בתחום מנסים לייצר מוצרים הדומים לבשר טחון, ובחלק מוצרים המחקים רקמת שריר כמו סטייק. למשל, חברת פיוצ'ר מיט (Future Meat) מרחובות מייצרת בשר מתורבת דמוי בשר טחון. לאחרונה החברה הודיעה על השלמת מתקן תעשייתי המתאים לייצור מסחרי של בשר מתורבת בהיקפים של 500 ק"ג ביום – שווה ערך ל-5,000 המבורגרים ממוצעים ביום בקו ייצור בודד.
חברת מיט-טק (Meatech) מנס ציונה משתמשת בטכנולוגיית הדפסה של רקמת בשר מתורבת באמצעות מדפסת תלת-ממד. ראש ההתזה הייחודי של המדפסת חולף הלוך ושוב מעל המשטח התומך, ומתיז עליו שכבות מדויקות של דיו ביולוגי המכיל תאי גזע עובריים של עגל. תאים אלה מוזנים ע"י גורמי גידול אשר מאפשרים להם להתמיין לתאי שריר.
כדי לייצר רקמה הדומה לשריר (כמו סטייק) יש צורך לשלב את תאי השריר עם תאים אחרים כגון תאי שומן, ולהוביל חומרי הזנה באמצעות מערכת המקבילה לנימי דם. חברת אלף פארמס (Aleph Farms) שהוקמה על בסיס טכנולוגיה להנדסת רקמות, אשר פותחה במעבדתה של פרופ' שולמית לנדברג מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, עושה שימוש בשיטה לגידול רקמה תלת־מימדית של תאי שריר, תאי שומן ורקמת חיבור, כך שהתחושה והמרקם של הבשר המתורבת יהיו של סטייק, כלומר מתקבל מרקם של שריר ולא של בשר טחון, האופייני להמבורגר. הטכנולוגיה מבוססת על בידוד התא האחראי על ייצור רקמת השריר, וגידול התאים בביו־ריאקטור. החברה, שנוסדה בשנת 2017 בחממת הפודטק של חברת שטראוס הנקראת דה קיצ'ן (The Kitchen), טוענת שהשלימה את הוכחת ההיתכנות של הטכנולוגיה והשלמת הפיתוח, וכעת מגייסת כספים להקמת מתקן ייצור, לקראת השקה מסחרית של המוצר הראשון המתוכננת ל-2022. בשלב זה המוצר יקר יותר בעשרות אחוזים מסטייק שמקורו בפרה, אולם העלות צפויה לרדת בהמשך.
חברות בינלאומיות הפועלות בתחום הן למשל חברת Modern Meadow מארה"ב, שהוקמה בשנת 2011 והייתה הראשונה בתחום; חברת Mosa Meat מהולנד, שהוקמה ב-2013 על בסיס המחקרים של פרופ' מארק פוסט, שנחשב לאבי טכנולוגיית הבשר המתורבת. החברה הצהירה שבעתיד יידרשו לה 150 פרות בלבד כדי להאכיל את כל העולם והיא מתכוונת להציג מוצר מסחרי בשנה הבאה. בינתיים היא מתמקדת בניסיון להפחית את עלויות הייצור.
איור 2: תהליך הייצור של בשר מתורבת. מקור: Gaydhane, M.K., Mahanta, U., Sharma, C.S. et al. Cultured meat: state of the art and future. Biomanuf Rev 3, 1 (2018).
חברת Memphis Meats מארה"ב, שהיא החברה הבולטת ביותר בתחום כיום; חברת Meatable מהולנד, המפתחת בשר מתורבת מתאי גזע (איור 2) הנאספים ממחבל הטבור של גורים לאחר המלטה, בדומה לטכנולוגיה של מיט-טק. חברת BlueNalu מארה"ב מפתחת דגים ופירות ים המבוססים על בשר מתורבת של דגים, חסילונים ותמנונים; חברת Finless Foods מסן פרנסיסקו הודיעה ב-2017 על תחילת פיתוח מוצרי דג מבשר דג מתורבת; חברת Just מארה"ב, שמוכרת תחליף המיונז Just Mayo ותחליפים נוספים, הודיעה ב-2018 על כניסה לפיתוח בשר בקר, עוף וחזיר מתורבתים. הפעילות הרבה וההשקעות הגדולות בתחום הבשר המתורבת מגדילות את הסיכוי שמוצרים כאלה ייצאו לשוק כבר בשנים הקרובות.
חלב מתורבת
שוק תחליפי החלב בישראל גדל בעשרות אחוזים כל שנה בשנים האחרונות, והוא מתבסס בעיקר על מגוון של מוצרים מן הצומח, כמו משקאות סויה, שיבולת שועל, קוקוס, אורז, שקדים ושומשום. משקאות אלה מהווים מקור לחלבונים ורכיבי תזונה אחרים, אולם הם שונים בהרכבם מחלב הפרה. תחום החלב המתורבת עוסק בהכנת חלב המחקה את הרכב חלב הפרה, אולם הוא מיוצר בתהליך מעבדתי. גם בתחום זה חברות החלב הגדולות בישראל, תנובה ושטראוס, החלו בפיתוח תחליפי חלב מאחר והן רואות בהם הזדמנות עסקית יותר מאשר איום על עסקיהן המסורתיים — שכן שיעורי הרווח גדולים לאין שיעור מאלה של מוצרי החלב, שמחיריהם מפוקחים חלקית. במקביל לחברות הגדולות, ישנן עשרות חברות הזנק ברחבי העולם המבטיחות להביא לשוק המסחרי חלב באיכות ובטעם הזהים לחלב המופק מן החי, ללא שימוש או כמעט ללא שימוש בבעלי חיים.
קיימות שתי גישות עיקריות לייצור חלב מתורבת: ייצור חלבוני חלב באמצעות מיקרואורגנזמים המהונדסים לכך (איור 3), או באמצעות תרביות תאים הנלקחים מבלוטות החלב של בעלי חיים. הטכנולוגיה דומה במידה רבה לזו שמיישמות חברות המנסות לייצר בשר מתורבת. בסניף הישראלי של Good Food Institute (GFI), שהוא ארגון מדעי בינלאומי הפועל להאצת המחקר והחדשנות הטכנולוגית בתחום החלבונים האלטרנטיביים, מעריכים שבעולם יש כיום כ–60 חברות המנסות לפתח ייצור מסחרי של מוצרי חלב בשיטה זו.
איור 3: ייצור חלב מתורבת. מקור: https://proveg.com/blog/what-is-cellular-agriculture/
חברות ישראליות שפועלות בתחום הן:
חברת ביו-מילק BioMilk מרחובות הוקמה ב-2018 על בסיס מחקר שבוצע על ידי ד"ר נורית ארגוב־ארגמן ופרופ' מגי לוי, מהפקולטה לחקלאות מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית. ביו-מילק מחזיקה בפטנטים לייצור חלב מתורבת מבעלי חיים בתנאי מעבדה ופיתחה טכנולוגיה לבידוד התאים שמייצרים חלב בעטין הפרה. לאחר מכן מועברים למכלי גידול.
חברת אימג'ינדיירי imagindairy שנוסדה ב – 2020 והממוקמת בנשר פועלת בחממת הפודטק של שטראוס. החברה פיתחה טכנולוגיה לייצור חלבוני חלב בעזרת שמרים מהונדסים – בעיקר קזאין – שהוא קבוצת חלבונים המהווה את מקור החלבון העיקרי של הגבינה. חברת רמילק היא חלק מחממת הפודטק פרש־סטארט Fresh Start שהקימה תנובה בקרית שמונה, בשיתוף פעולה עם טמפו ושורה של קרנות הון סיכון. רמילק, שנוסדה ב – 2019 בחרה לייצר חלב בשיטת התסיסה המבוקרת (איור 3) מאחר שלדעתה ייצור באמצעות חיידקים מהונדסים יהיה זול יותר משיטת תרביות התאים. החברה הנחשבת למתקדמת בעולם בתחום היא פרפקט דיי (Perfect Day) האמריקאית, שנוסדה ב–2014 בברקלי שבקליפורניה, וכבר מייצרת באופן מסחרי גלידה המכילה חלבוני חלב שמקורם אינו בחלב. פרפקט דיי מייצרת את החלבונים באמצעות חיידקים מהונדסים גנטית.
מוצרים נוספים
ביצים – בנוסף לבשר וחלב מתורבת, ישנן גם יוזמות לייצור חלבוני ביצה ללא תרנגולות. למשל, חברת Clara Foods, שמטרתה לייצר חלבוני ביצה (Egg whites) אשר יתאימו לתעשייה ולמוצרים כמו עוגיות, מאפים, עוגות, ממתקים וכו', כתחליף לשימוש בביצים.
דבש – גם דבש הוא מוצר מן החי וישנן חברות המנסות לייצר דבש מתורבת. לדוגמא, חברת הפודטק ביו-דבש הצליחה לבטא את האנזימים המרכזיים הנמצאים בקיבת הדבורה במיקרואורגניזמים, בכדי לייצר את מרכיבי הדבש החשובים באמצעות צוף, ללא תלות בדבורים, ותוך השגת היכולת לשלוט בכמות ובהרכב רכיבי הדבש והיחסים ביניהם.
לסיכום, תחום המזון המתורבת הולך ותופס תאוצה בשנים האחרונות, ככל שהמודעות הציבורית לנזקים שגורמת תעשיית השימוש בבעלי החיים הולכת וגדלה. הצפי הוא שכבר בשנים הקרובות תעשייה זו תצומצם באופן ניכר ובמקומה נראה מוצרים מתורבתים, שהם גם ידידותיים יותר לסביבה וגם מונעים את השימוש והניצול של בעלי החיים.