Israelischer wissenschaftlicher Durchbruch könnte zur Herstellung von Milchproteinen aus Pflanzen führen

Israelische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Pflanzen so gentechnisch verändert werden können, dass sie Milchprotein vom Rind in ihren Samen produzieren und speichern – ein Durchbruch, der künftig die Herstellung von Milchproteinen ohne Kühe ermöglichen könnte.

Die von Forschern der Hebräischen Universität Jerusalem (HUJI) durchgeführte Studie ergab, dass sich das Kuhmilchprotein ß-Kasein in Pflanzenzellen anreichern kann. Die Entdeckung könnte den Weg für eine nachhaltigere und effizientere Produktion von Milchproteinen ebnen und möglicherweise den Land- und Wasserverbrauch sowie die Treibhausgasemissionen im Zusammenhang mit der konventionellen Milchviehhaltung reduzieren.

Die Studie mit dem Titel „Mikroskop enthüllt überraschende Milchprotein-Cluster in gentechnisch veränderten Samen“ wurde von Professor Oded Shoseyov von der Robert H. Smith-Fakultät für Landwirtschaft, Ernährung und Umwelt an der HUJI in Zusammenarbeit mit dem Erstautor Almog Ozeri und den Forschern Mai Shamir, Miron Abramson, Barak Cohen und Amir Rudich geleitet.

„Da die weltweite Nachfrage nach Milchprodukten weiter steigt, während die Bedenken hinsichtlich Treibhausgasemissionen, Landnutzung und Wasserverbrauch im Zusammenhang mit der Tierhaltung zunehmen, suchen Wissenschaftler nach nachhaltigen Wegen, um authentische Milchproteine zu produzieren, ohne auf Tiere angewiesen zu sein“, heißt es in der wissenschaftlichen Pressemitteilung.

„Die pflanzliche Molekularlandwirtschaft, bei der Nutzpflanzen als Miniatur-Proteinfabriken eingesetzt werden, hat sich als einer der vielversprechendsten Ansätze herausgestellt, doch die Herstellung komplexer Milchproteine in Pflanzen stellt nach wie vor eine große technische Herausforderung dar“, fügte sie hinzu.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, haben die Forscher Samen von Arabidopsis, einem in Afrika und Eurasien verbreiteten Unkraut, gentechnisch so verändert, dass sie Rinder-β-Kasein produzieren.

„Das Protein verhält sich absolut wie echtes Milch-β-Kasein – sogar noch besser“, sagte Shoseyov in einem Interview mit The Jerusalem Post.

„Biologische Systeme sind weitaus ausgefeilter“, urteilte Shoseyov. „Zwar können wir nicht behaupten, dass es sich um einen völlig neuen biologischen Stoffwechselweg handelt – dafür sind weitere Untersuchungen erforderlich –, doch eröffnet dies einige sehr interessante Möglichkeiten. Es ist wahrscheinlich, dass wir einfach etwas übersehen haben, was Pflanzen schon immer getan haben.“

Shoseyov erklärte, dass die Pflanzen einen „neuartigen Lebensmittelzusatzstoff“ hervorgebracht hätten, „der Protein und Öl kombiniert und entweder in bestehende Milchprodukte integriert oder zur Herstellung völlig neuer, schmackhafter und nährstoffreicher Lebensmittel verwendet werden kann – und zwar kostengünstiger und nachhaltiger als in der bestehenden Milchindustrie.“

Dennoch bleiben Herausforderungen bestehen. Shoseyov schätzte, dass es zwischen 18 und 24 Monaten dauern könnte, bis die Ergebnisse der Studie kommerziell genutzt werden können.

„Wir schätzen, dass wir in 18 bis 24 Monaten die kommerzielle Phase erreichen werden. Das größte verbleibende Hindernis ist die Einführung der Technik durch die Industrie. Wir haben bereits Gespräche mit der US-amerikanischen Food and Drug Administration aufgenommen.“

Der Professor der Hebräischen Universität sagte, die Färberdistel könne als kommerzielle Nutzpflanze für den Anbau im Rahmen dieser Technologie dienen. Er erklärte, dass die Färberdistel letztendlich zehnmal so viel Protein produzieren könnte wie herkömmliche Kuhmilch.

„Färberdistelsamen enthalten etwa zehnmal so viel konzentriertes Protein und Fett“, sagte er.

„Somit bräuchten wir für jeweils zehn Lkw, die gekühlte Milch transportieren, nur einen bei Raumtemperatur, und nach Ankunft in der Fabrik könnten die Samen bis zu einem Jahr lang bei Raumtemperatur in einem Silo gelagert werden“, erklärte der Forscher.

Trotz dieses Durchbruchs prognostizierte Shoseyov, dass pflanzliche Milchproteine die herkömmliche Milchwirtschaft eher ergänzen als ersetzen würden.

„Herkömmliche Milchprodukte werden nicht verschwinden. In den nächsten 20 Jahren werden die meisten pflanzlichen Milchproteine in Hybridprodukten verwendet werden, um die Kosten zu senken und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Die Landwirte könnten ihre Anbausaisonen ausweiten, um unsere Pflanzen anzubauen und sie an ihre Kunden aus der Milchindustrie zu liefern.“

Mit Blick auf die Zukunft schätzte Shoseyov ein, dass der größte Nachfrageanstieg wahrscheinlich aus dem asiatisch-pazifischen Raum kommen werde. Er sagte, Länder wie die USA, Argentinien, Australien, China, Indien und Brasilien könnten zu führenden Anbauländern werden.

„Wir haben bereits Gespräche mit der FDA aufgenommen. Der Weg ist ganz klar vorgezeichnet. Es sollte nicht allzu schwierig sein. In fünf Jahren hoffe ich, dass unsere Pflanzen weltweit angebaut werden und die Regale in den Supermärkten mit unseren pflanzlichen Milchprodukten gefüllt sind“, sagte Shoseyov.

„Vor allem aber hoffe ich, dass unsere Milch- Färberdistelsamen zur Ernährungssicherheit Israels beitragen werden. Ich freue mich darauf, Mozzarella-Käse aus unserer neuartigen Zutat zu probieren“, fügte er hinzu.

Die Forscher erklärten, die Entdeckung könne auch Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie finden.

„Ich bin mir sicher, dass die Pharmaindustrie diese Entdeckung zur Herstellung biologischer Arzneimittel, wie beispielsweise humanisierter Antikörper, nutzen wird“, sagte er.

„Dennoch ist die Lebensmittelindustrie viermal größer als die Pharmaindustrie. Die Verbraucher werden wissen, dass sie Proteine essen, die von einer Blume statt von einer Kuh stammen, da Transparenz in der Lebensmittelindustrie Pflicht ist“, fuhr er fort.

Abschließend brachte Shoseyov seine Faszination darüber zum Ausdruck, wie die Natur Wissenschaftler immer wieder überrascht.

„Einer der spannendsten Aspekte der Wissenschaft ist es, wenn die Natur einen überrascht“, sagte Shoseyov. „Wir wollten das Protein an einen bestimmten Ort innerhalb der Zelle transportieren. Stattdessen stellten wir fest, dass die Pflanze effektiv ihre eigene Speicherlösung geschaffen hatte“, so Shoseyov.

„Das Verständnis dieses unerwarteten Verhaltens gibt uns wertvolle Einblicke darin, wie Pflanzen mit komplexen Proteinen umgehen, und könnte uns helfen, in Zukunft effizientere Systeme zur Herstellung nachhaltiger Milchproteine zu entwickeln“, schloss er.