L'agricoltura cellulare è un pilastro fondamentale del settore New Food in rapida evoluzione, che comprende anche alternative basate su vegetali, microrganismi e insetti. Destinata a una rapida crescita nel prossimo decennio, l'agricoltura cellulare svolgerà un ruolo importante nel soddisfare le future esigenze nutrizionali, riducendo al contempo la pressione sugli attuali sistemi di produzione alimentare e sull'ambiente.

Come funziona?

L'agricoltura cellulare utilizza singole cellule di piante e animali o organismi unicellulari per ottenere prodotti agricoli. Si tratta di carni, frutti di mare, latticini e altri alimenti ricchi di proteine e ingredienti funzionali prodotti mediante ingegneria tissutale o fermentazione di precisione, senza la necessità di "coltivare" interi animali o piante.

L'ingegneria tissutale viene impiegata per produrre carne, frutti di mare e latte a base cellulare o coltivati. Per produrre carne e frutti di mare a base cellulare, cellule staminali naturali o geneticamente modificate vengono prelevate da un animale vivo e coltivate in un bioreattore in condizioni ricche di nutrienti, utilizzando i meccanismi di crescita e riparazione propri della natura. Le cellule si differenziano in due tipi - muscolari o adipose - e poi vengono coltivate su un'impalcatura (scaffold) o ulteriormente lavorate come carne macinata.

Un metodo simile viene utilizzato per produrre latte cellulare. In questo caso, le cellule delle ghiandole mammarie secernenti il latte vengono immobilizzate in un bioreattore a fibre cave. Di conseguenza, le cellule secernono latte intero che ha lo stesso profilo macronutrizionale del latte umano o vaccino, a seconda della fonte cellulare.

La fermentazione di precisione estende metodi consolidati già ampiamente utilizzati dall'industria alimentare e farmaceutica. Il processo consiste nel prelevare il gene che codifica, ad esempio, una proteina bersaglio da un organismo donatore, come una mucca, e inserirlo nel DNA di un ospite. L'ospite, spesso un organismo unicellulare, come batteri o lievito, viene coltivato in un serbatoio di fermentazione e indotto a produrre la proteina bersaglio in grandi quantità. La proteina risultante viene separata dalle cellule dell'ospite, purificata e in genere essiccata per creare una polvere, che può essere utilizzata come dolcificante, ingrediente di gelati a base di latte o collagene, ad esempio.

Allo stesso modo, la fermentazione di precisione viene utilizzata per la produzione di componenti vegetali, come l'eme di soia. In questo caso, il DNA viene prelevato da una pianta di soia e inserito in un lievito tramite ingegneria genetica. Dopo la fermentazione, l'eme di soia, simile a quello animale, può essere utilizzato negli analoghi della carne per conferire un colore rosso o rosato, una consistenza e un sapore simili alla carne.

Quali sono le problematiche?

Per raggiungere la capacità su scala industriale e la parità di prezzo per i prodotti dell'agricoltura cellulare è necessario superare determinati ostacoli.

Per l'ingegneria tissutale questo include:

• ridurre i costi dei materiali: utilizzando la fermentazione di precisione per produrre i componenti dei terreni di coltura (ad esempio, i peptidi), riciclando i terreni e utilizzando linee cellulari meno complesse 
• aumentare l'efficienza di produzione: progettando bioreattori adatti allo scopo, grandi e scalabili, ma che riducano al minimo i danni alle cellule

Per la fermentazione di precisione questo include:

• migliorare la produttività e l'efficienza dell'ospite
• ridurre i requisiti di sterilità per diminuire i costi di produzione
• riciclare il calore metabolico e catturare la CO2 per riutilizzarla al fine di aumentare l'efficienza energetica e minimizzare le emissioni di gas serra

Come possiamo ottimizzarla?

Per raggiungere il pieno potenziale dell'agricoltura cellulare ci vorranno decenni, ma ci sono azioni che possiamo intraprendere per accelerare i tempi. Una di queste è cercare la strada più facile, come ad esempio iniziare con ceppi di lievito pre-approvati in processi di fermentazione di precisione. Un'altra è rappresentata dai prodotti ibridi, che combinano componenti a base cellulare con alimenti a base vegetale, migliorando il gusto, la consistenza e la nutrizione di questi ultimi. Inoltre, a supporto della crescita delle cellule muscolari è possibile utilizzare funghi e impalcature a base vegetale, riducendo i costi di produzione.

A livello più generale, gli organismi di regolamentazione dovrebbero già cominciare a discutere di ciò che è necessario per portare il New Food sul mercato prima che arrivino le domande. Ciò sarebbe vantaggioso per tutte le parti interessate e migliorerebbe l'efficienza e la velocità di immissione dei prodotti sul mercato. Un altro fattore ovvio e importante è l'aumento degli investimenti nelle start-up e nelle aziende che si occupano di agricoltura cellulare, per accelerare la ricerca e lo sviluppo e incrementare la produzione, e naturalmente per garantire l'utilizzo di energie rinnovabili.

Infine, creare fiducia nei consumatori è un requisito essenziale per la diffusione di questi prodotti. Ciò richiede una comunicazione trasparente e regolare su come questi prodotti vengono realizzati e su come si relazionano con gli alimenti e i farmaci che le persone già apprezzano e da cui dipendono quotidianamente, che si tratti di formaggio o di insulina.

Secondo una previsione di McKinsey & Co, ad esempio, la carne coltivata raggiungerà lo stesso prezzo della carne convenzionale entro il 2030. Ciò significa che il momento di discutere di questo argomento è adesso.