تُعد الزراعة الخلوية ركيزة أساسية في قطاع الأغذية الجديدة سريع الخطى، والذي يشمل أيضًا البدائل القائمة على النباتات والكائنات الحية الدقيقة والحشرات. ستلعب الزراعة الخلوية، المتجهة للنمو السريع خلال العقد المقبل، دورًا مهمًا في تلبية متطلبات التغذية المستقبلية مع تخفيف الضغط عن أنظمة إنتاج الأغذية الحالية والبيئة.

كيف يعمل؟

تستخدم الزراعة الخلوية خلايا فردية من نباتات وحيوانات أو كائنات وحيدة الخلية من أجل تصنيع المنتجات الزراعية. ويشمل هذا اللحوم والمأكولات البحرية ومنتجات الألبان والأطعمة الأخرى الغنية بالبروتين والمكونات الوظيفية التي يتم إنتاجها إما من خلال هندسة الأنسجة أو التخمير الدقيق دون الحاجة إلى "استنبات" حيوانات أو نباتات كاملة.

تُستخدم هندسة الأنسجة في تصنيع اللحوم القائمة على الخلايا أو المزروعة والمأكولات البحرية والحليب. يتم أخذ الخلايا الجذعية الطبيعية أو المعدلة وراثيًا من حيوان حي وإنمائها في ظروف غنية بالمغذيات في مفاعل حيوي، باستخدام آليات النمو والإصلاح الخاصة بالطبيعة نفسها من أجل إنتاج اللحوم والمأكولات البحرية القائمة على الخلايا. تُقسَم الخلايا إلى نوعين - إما خلايا عضلية أو دهنية - ثم تنمو ضمن هيكل أو تتم معالجتها كلحم مفروم.

تُستخدَم طريقة مماثلة لإنتاج الحليب القائم على الخلايا. في هذه الحالة، يتم تجميد خلايا غدة حليب الثدييات في مفاعل حيوي مجوف الألياف. ونتيجة لذلك، تفرز الخلايا حليب كامل الدسم له نفس الخصائص التغذوية الدقيقة لحليب الأبقار أو حليب الأم، اعتمادًا على مصدر الخلية.

يمتد التخمير الدقيق إلى الأساليب الراسخة المستخدمة بالفعل على نطاق واسع في الصناعات الغذائية والصيدلانية. تتضمن العملية أخذ الجين الذي يُشفِر، على سبيل المثال، بروتين مستهدف من كائن متبرع، مثل البقرة، وإدخاله في الحمض النووي للمضيف. يُزرَع المضيف، والذي يكون كائنًا أحادي الخلية غالبًا، مثل البكتيريا أو الخميرة في خزان التخمير، مما يؤدي إلى إنتاج الهدف بكميات كبيرة. يخضع البروتين الناتج عن الخلايا المضيفة للفصل، وينُقى ويُجفَف لإنشاء مسحوق غالبًا، والذي يمكن استخدامه كمُحلي، أو عنصر في الآيس كريم القائم على منتجات الألبان، أو الكولاجين، على سبيل المثال.

وبالمثل، يتم استخدام التخمير الدقيق في إنتاج مكونات النباتات، مثل فول الصويا. هنا، يتم أخذ الحمض النووي من نبات فول الصويا وإدخاله في الخميرة من خلال هندسة الجينات. بعد التخمير، يمكن استخدام هيم الصويا، الذي يشبه الهيم الحيواني، في نظائر اللحوم لإضفاء اللون الأحمر أو الوردي، وملمس وطعم مشابهان للحوم.

ما هي التحديات؟

تحقيق سعة النطاق الصناعي وتكافؤ الأسعار لمنتجات الزراعة الخلوية يتطلب التغلب على عقبات محددة.

بالنسبة لهندسة الأنسجة، يشمل ذلك:

• خفض تكاليف المواد من خلال: استخدام التخمير الدقيق لإنتاج عناصر الوسيط المستنبت (مثل الببتيدات)، وإعادة تدوير الوسائط واستخدام خطوط الخلايا الأقل تطلبًا 
• زيادة كفاءة الإنتاج من خلال: تصميم مفاعلات حيوية مناسبة للغرض تكون كبيرة وقابلة للتطوير مع تقليل تلف الخلايا

للتخمير الدقيق، يشمل هذا:

• تحسين إنتاجية المضيف وكفاءته
• تقليل متطلبات التعقيم لخفض تكاليف الإنتاج
• إعادة تدوير الحرارة الأيضية وحبس ثاني أكسيد الكربون لإعادة استخدامه من أجل زيادة كفاءة الطاقة وتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة

كيف يمكننا تعظيم الاستفادة منه؟

سيستغرق الوصول إلى الإمكانات الكاملة للزراعة الخلوية عقودًا، ولكن هناك خطوات يمكننا اتخاذها لاكتساب الزخم. أحدها هو استنبات الفاكهة ذات التعليق المنخفض، مثل البدء بسلالات الخميرة المعتمدة مسبقًا في عمليات التخمير الدقيقة. ويتمثل حل آخر في المنتجات الهجينة، التي تجمع بين العناصر القائمة على الخلايا والأطعمة النباتية، مما يحسن طعم وملمس والتغذية من هذا الأخير. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الفطريات والهياكل النباتية كدعم لنمو خلايا العضلات، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.

على المستوى الكلي، يجب أن تجري الهيئات التنظيمية مناقشات الآن حول ما هو مطلوب لتقديم أغذية جديدة في السوق قبل وصول الطلبات. سيكون هذا مفيدًا لجميع أصحاب المصلحة ولتحسين الكفاءة والسرعة التي تدخل بها المنتجات إلى السوق. أحد العوامل الأخرى الواضحة والمهمة هو زيادة الاستثمار في الشركات الناشئة والشركات التي تركز على الزراعة الخلوية لتسريع البحث والتطوير وزيادة الإنتاج - وبالطبع ضمان استخدام الطاقات المتجددة طوال الوقت.

أخيرًا، يُعد بناء ثقة المستهلك أمرًا ضروريًا لكي تكتسب هذه المنتجات قوةً دافعةً. يتطلب هذا تواصلًا شفافًا ومنتظمًا حول كيفية تصنيع هذه المنتجات وكيفية ارتباطها بالأغذية والأدوية التي يستمتع بها الأشخاص بالفعل ويعتمدون عليها يوميًا - سواء كان ذلك المنتج هو الجبن أو الأنسولين.

تشير توقعات من McKinsey & Co إلى أن اللحوم المستزرعة، كمثال، ستحقق التكافؤ في التكلفة مع اللحوم المنتجة تقليديًا بحلول عام 2030. هذا يعني أن وقت إجراء هذه المناقشات قد حان الآن.