Groei factoren zijn het duurste onderdeel van de productie van gekweekt vlees, goed voor tot 99% van de kosten van celkweekmedia. Om gekweekt vlees betaalbaar te maken (gericht op £8/kg), moeten deze kosten met 99% dalen. Momenteel kosten belangrijke groeifactoren zoals FGF2 ongeveer £147 per milligram (£147.000 per gram), waardoor grootschalige productie economisch niet haalbaar is.
Belangrijke punten:
- Groei factoren kunnen tot 90% van de productiekosten bijdragen.
- De prijzen van FGF2 zijn gedaald van £1.500/mg (2018) naar £147/mg (2022), maar blijven ver verwijderd van het doel van £100.000/kg.
- De productiekosten van gekweekt vlees overschrijden nog steeds £320/kg in vergelijking met de prijzen van conventioneel vlees van ongeveer £6/kg.
- Onderzoeksinspanningen zijn gericht op kostenreductie door zelfproducerende cellen, opschaling van de productie en optimalisatie van groeimedia.
Zonder drastische kostenreducties kan gekweekt vlees niet concurreren met de prijzen van conventioneel vlees.
Wat kosten groeifactoren vandaag
Prijsranges voor belangrijke groeifactoren
Terug in 2018 kwam FGF2 met een fors prijskaartje van £1.500 per milligram (£1,5 miljoen per gram) [2]. Versnel naar september 2022, en leveranciers zoals ORF Genetics boden het aan voor £147 per milligram, of £147.000 per gram[2]. Hoewel deze daling enkele marktcorrecties weerspiegelt, blijft de prijs een grote hindernis voor het opschalen van de vleesproductie.
Ondertussen kost Essential 8 serumvrije medium , een belangrijke ingrediënt, ongeveer £305 per liter[2][5]. Binnen deze formulering domineren groeifactoren de kosten, goed voor 99% van de kosten. Specifiek dragen FGF2 en TGF-β 96% bij aan het totaal, terwijl andere componenten zoals insuline, albumine en transferrine tussen £32 en £81 per liter toevoegen wanneer ze van commerciële leveranciers worden betrokken [2].
"Groei factoren kunnen duizenden dollars per gram kosten, wat prima is als je ze gebruikt om cellen in een laboratorium te cultiveren, maar een probleem vormt als je ze gebruikt om tonnen vlees te produceren." - Elaine Watson[4]
Een extra uitdaging is de beperkte wereldwijde productiecapaciteit voor bepaalde eiwitten zoals transferrine, die is beperkt tot slechts 0,2 tot 0,3 metrische ton per jaar[1]. Deze eiwitten worden voornamelijk geproduceerd voor biopharma-toepassingen, waar kleinschalige, hoge-purity productie hun hoge prijzen rechtvaardigt.
Deze cijfers schetsen een duidelijk beeld van de financiële uitdagingen die moeten worden aangepakt.
Waarom hoge kosten voor groeifactoren belangrijk zijn
Bij deze prijzen is de wetenschap van het produceren van gekweekt vlees op commerciële schaal simpelweg niet haalbaar. Met de huidige mediaformuleringen overschrijdt de kostprijs om een enkel kilogram gekweekt vlees te produceren £320 [5]. Vergelijk dat met de ongeveer £6 die het kost om een kilogram conventioneel gemalen rundvlees te produceren [5], en de discrepantie wordt alarmerend duidelijk. Een enkele burger zou meer dan £320[5], kunnen kosten, waardoor het een onbetaalbaar luxeartikel wordt.
Om te concurreren met traditioneel vlees, moet gekweekt vlees een verkoopprijs van £8 per kilogram. bereiken. Om dat te laten gebeuren, moeten groeifactoren en recombinante eiwitten niet meer dan £0 bijdragen.80 per kilogram - slechts 10% van de totale productiekosten [1]. Het bereiken van dit doel zou vereisen dat de huidige biopharmaceutical productie kosten met 99%[1]. Zonder zulke drastische verminderingen blijft de droom van betaalbaar gekweekt vlees voor de massa's buiten bereik.
"Het is niet de enige beperkende factor [voor de commerciële levensvatbaarheid van cell-cultured vlees], maar het is zeker een bottleneck die moet worden aangepakt." - Jane Lam, VP wereldwijde bedrijfsontwikkeling & allianties, CellRx [4]
sbb-itb-c323ed3
Trends in de opschaling van gekweekt vlees en bioprocessing
Doelkosten voor betaalbaar gekweekt vlees
Kosten van groeifactoren voor gekweekt vlees: Huidige vs Doelprijzen
Kostenreductiedoelen
Het Good Food Institute heeft een benchmark voor gekweekt vlees vastgesteld op £10/kg , met groeifactoren en recombinante eiwitten beperkt tot £1/kg, wat slechts 10% van de totale productiekosten vertegenwoordigt [1].
Bij verdere uitsplitsing heeft elk eiwit zijn eigen kostendoel. Albumine, dat maar liefst 96,6% van het totale volume recombinante eiwitten in de industrie uitmaakt, moet een kostprijs van £10/kg [1]. Insuline en transferrine daarentegen zijn gericht op £1.000/kg elk [1]. Voor groeifactoren zoals FGF2, die slechts 0,02% van het totale eiwitvolume uitmaken, kunnen de productiekosten oplopen tot £100.000/kg en nog steeds in lijn zijn met de betaalbaarheidsdoelen [1].
"Om aan deze ambitieuze kostenprojectie te voldoen, zou albumine geproduceerd moeten worden voor $10/kg, insuline en transferrine voor $1.000/kg, en groeifactoren voor $100.000/kg." - Good Food Institute [1]
Deze projecties zijn gebaseerd op een efficiëntiebereik van 8–13 liter per kilogram gekweekt vlees [1]. Het behalen van deze doelen zal echter vereisen dat er aanzienlijke productie-uitdagingen en infrastructuurbehoeften overwonnen worden die nog niet op de benodigde schaal bestaan.Om dit in perspectief te plaatsen, zou het vastleggen van slechts 1% van de wereldwijde vleesmarkt miljoenen kilogrammen recombinante albumine vereisen, wat de huidige productiecapaciteiten voor veel industriële enzymen ver overtreft [1].
Vergelijking van huidige en doelkosten
De onderstaande tabel benadrukt het scherpe contrast tussen de huidige kosten en de ambitieuze doelen voor gekweekt vleescomponenten.
| Component | Huidige geschatte kosten (per kg) | Doelkosten 2030 (per kg) | Volume-aandeel |
|---|---|---|---|
| Albumine | Hoog (biopharma-niveau) | £10 [1] | 96.6% [1] |
| Insuline | Hoog (biopharmaceuticale niveaus) | £1,000 [1] | 0.97% [1] |
| Transferrine | Hoog (biopharmaceuticale niveaus) | £1,000 [1] | 2.42% [1] |
| FGF2 (Groei Factor) | £7.47M – £147M [2] | £100,000 [1] | <0.01% [1] |
| Gecultiveerd Vlees (Totaal) | £37 – £132+ [1][2] | £10 [1] | N/B |
De kloof tussen de huidige productiekosten en de doelstellingen is enorm. Bijvoorbeeld, commerciële FGF2 kost momenteel ongeveer £147M/kg (vanaf september 2022) [2], hoewel sommige interne productiemethoden dit hebben verlaagd tot ongeveer £7.47M/kg [2]. Toch blijven deze cijfers ver boven het doel van £100.000/kg [1].
Hoewel groeifactoren zoals FGF2 te maken hebben met dramatische kostenreductie-uitdagingen, ligt de grotere uitdaging bij eiwitten zoals albumine.Aangezien albumine in zulke grote hoeveelheden wordt gebruikt, kunnen zelfs kleine kosteninefficiënties leiden tot aanzienlijke uitgaven wanneer ze op grote schaal worden toegepast. Dit maakt kosteneffectieve productie van hoogvolume-eiwitten een kritieke focus voor de industrie.
Methoden voor het Verminderen van Groeifactor Kosten
Celengineering en Zelfproductie
Een veelbelovende manier om de kosten van groeifactoren te verlagen, is door cellen te engineer om hun eigen groeifactoren te produceren. In januari 2024 publiceerden onderzoekers van het Tufts University Centre for Cellular Agriculture (TUCCA), onder leiding van Andrew Stout en David Kaplan, een studie in Cell Reports Sustainability. Ze toonden aan hoe geengineerde runderspiercellen FGF2 zelf konden produceren door het rund FGF-gen te integreren met een controleerbare schakelaar.Deze techniek, bekend als autocriene signalering, elimineert de noodzaak voor complexe secundaire processen zoals het kweken van bacteriën in grote tanks en het zuiveren van de output. Dit is bijzonder impactvol, aangezien FGF2 ongeveer 60% van de totale kosten in de "Beefy-9" kweekmedia [6].
"Deze soorten systemen bieden de mogelijkheid om de kosten van de productie van gekweekt vlees drastisch te verlagen door de cellen zelf in te schakelen om met ons samen te werken in de processen, wat minder externe inputs (toegevoegde ingrediënten) vereist, en daardoor minder secundaire productieprocessen voor die inputs." - Andrew Stout, Hoofdonderzoeker, Tufts University [6]
Bovendien werken onderzoekers aan het stabiliseren van groeifactoren zoals IGF-1 en FGF2 door hun aminozuursequenties te modificeren om hun halfwaardetijden te verlengen.Technologieën zoals PODS, die langzame en continue eiwitafgifte mogelijk maken, verbeteren verder de kostenefficiëntie [3]. Deze vooruitgangen in zelfproductie openen de deur naar betere schaalbaarheid en gestroomlijnde processen.
Schaalvergroting en Opbrengstverbeteringen
Schaalvergroting van de productie is een andere cruciale stap in het verlagen van kosten. Overstappen van kleinschalige laboratoriumproductie naar industriële productie kan de kosten van groeifactoren aanzienlijk verlagen, met doelstellingen zo laag als £0,08 per gram - vergelijkbaar met de kosten van industriële enzymen die in detergenten worden gebruikt [3]. Het bereiken hiervan houdt in dat er wordt overgestapt van dure zoogdierencelsystemen naar meer schaalbare opties zoals E. coli, gist of transgene planten.
Bijvoorbeeld, Orf Genetics, een IJslandse biotechbedrijf, gebruikt transgene gerstplanten om groeifactoren zoals IL-6, FGF en EGF te produceren.Ondertussen, Future Fields, een Canadees bedrijf, gebruikt transgene fruitvliegen om FGF2 en transferrine op grote schaal te produceren [3]. Deze benaderingen verlagen niet alleen de kosten, maar maken de productie ook efficiënter.
Efficiëntie van Groeimedia
Aangezien groeimedia 55–95% van de totale productiekosten vertegenwoordigt - en groeifactoren ongeveer 99% van deze kosten uitmaken - is het optimaliseren van de samenstelling van media en het terugwinnen van voedingsstoffen cruciaal. Kostenbesparingen kunnen worden gerealiseerd door over te schakelen naar economisch voordeligere expressie-gastheerders, zoals het gebruik van E. coli-afgeleide TGF-β3 in plaats van de duurdere CHO-afgeleide TGF-β1. Bovendien bieden cell-free eiwitsyntheseplatforms die het E. coli-cytoplasma repliceren een andere kostenbesparende mogelijkheid [3].
Andere innovaties, zoals stabilisatietechnieken en langzame afgiftesystemen, verminderen verder de hoeveelheid groeifactor die nodig is en verlagen de frequentie van mediawisselingen. Samen maken deze strategieën de productie van gekweekt vlees economischer, waardoor het dichter bij de betaalbaarheid komt die nodig is voor brede marktacceptatie.
Hoe Dit De Prijzen Van Gekweekt Vlees Beïnvloedt
Van £437.000/kg naar £8/kg
Vooruitgangen in celengineering en opschaling van de productie hebben geleid tot dramatische verlagingen van de kosten van gekweekt vlees. Terug in 2013 bereikte de prijs van vroege prototypes een duizelingwekkende £437.000 per kilogram. Snel vooruit naar de periode 2022–2025, en verbeterde productiesystemen slaagden erin dit te verlagen tot ongeveer £50 per kilogram. Met verdere verfijningen in de productie van groeifactoren voorzien onderzoekers dat de kosten mogelijk kunnen dalen tot wel £1.55 per kilogram in ideale omstandigheden [7][8]. Deze veranderingen markeren een belangrijke stap in de richting van het maken van gekweekt vlees een levensvatbare en betaalbare optie.
In 2021 voegden groeifactoren en recombinante eiwitten alleen al ongeveer £105 per kilogram toe aan de totale kosten. Echter, met een kostenreductie van 1.000 keer in groeifactoren en een daling van 500 keer in andere recombinante eiwitten, zou hun gecombineerde bijdrage kunnen krimpen tot slechts £0,18 per kilogram [2].
Het Good Food Institute heeft voorspeld dat gekweekt vlees mogelijk prijspariteit met traditioneel vlees kan bereiken tegen 2030, met een geschatte kostprijs van £4,50 per kilogram in de meest optimistische scenario's [8]. Elliot Swartz, Senior Scientist bij het Good Food Institute, benadrukte de bredere implicaties van deze verschuiving:
"Vanaf 2030 verwachten we echte vooruitgang op het gebied van kosten voor gekweekt vlees en massale verminderingen in emissies en landgebruik die voortkomen uit de overgang naar deze methode van vleesproductie." [8]
Om een productiekost van £8 per kilogram te bereiken - waarbij groeifactoren en recombinante eiwitten niet meer dan 10% van het totaal uitmaken (ongeveer £0,80 per kilogram) - moeten specifieke kostendoelen worden gehaald. Bijvoorbeeld, recombinante albumine moet dalen tot ongeveer £8 per kilogram, insuline en transferrine tot £800 per kilogram, en essentiële groeifactoren zoals FGF2 tot ongeveer £80.000 per kilogram [1].
Voor degenen die graag gekweekt vlees willen proberen, bieden platforms zoals
Conclusie
Groeifactoren en recombinante eiwitten zijn momenteel de grootste uitgave in de productie van gekweekt vlees , en maken tot wel 99% uit van de basis kosten voor celcultuurmedia [2]. Om de prijzen van gekweekt vlees in lijn te brengen met die van conventioneel vlees, moeten deze kosten drastisch dalen - tot wel 99% in sommige gevallen vergeleken met de huidige prijzen voor biopharmaceutical productie [1]. Het is een steile uitdaging, maar één die de weg vooruit voor de industrie bepaalt.
Voor gekweekt vlees om te concurreren, moeten groeifactoren en recombinante eiwitten niet meer dan 10% van de totale kosten uitmaken, wat neerkomt op ongeveer £0,80 per kilogram [1]. Dit sluit aan bij eerdere discussies over het verlagen van de eiwitkosten om een algemeen doel van £8/kg te bereiken. Bovendien moet de media-efficiëntie aanzienlijk verbeteren, wat tussen de 8 en 13 liter per kilogram geproduceerd vlees vereist. Zonder deze efficiëntie zullen zelfs goedkopere eiwitten het proces niet levensvatbaar maken [1] .
"Om gekweekt vlees kosteneffectief te maken, moeten de productiekosten voor groeifactoren en recombinante eiwitten met verschillende ordes van grootte dalen" [1].
Het Good Food Institute benadrukt de urgentie van deze uitdaging. De oplossing ligt in de overstap van kleinschalige farmaceutische productie naar grootschalige, voedselveilige productie [1].
Veelgestelde vragen
Waarom zijn groeifactoren zo duur?
Groeifactoren zijn duur omdat ze een cruciale rol spelen in de celgroei tijdens de productie van gekweekt vlees en afhankelijk zijn van complexe biotechnologische methoden voor productie. Eiwitten zoals FGF2 en TGF-β kunnen miljoenen per gram kosten vanwege de arbeidsintensieve processen die betrokken zijn bij hun vervaardiging, zuivering en stabilisatie. Om deze kosten te verlagen en gekweekt vlees toegankelijker en concurrerender te maken met conventioneel vlees, worden strategieën zoals het in-house produceren van groeifactoren, het verbeteren van eiwitstabilisatie en het engineer van cellen om hun eigen groeifactoren te genereren, onderzocht.
Wat moet er veranderen om £8/kg gekweekt vlees te bereiken?
Om de kosten van gekweekt vlees te verlagen tot £8 per kilogram, moet de prijs van het groeimedium onder £0,82 per liter komen. Daarnaast moeten de kosten van groeifactoren worden verlaagd tot £82.000 per kilogram of lager.Het bereiken hiervan zal afhangen van vooruitgangen zoals in-house productie, eiwitstabilisatie, celengineering, en schaalbare technieken zoals precisiefermentatie.
Welke kostenbesparende aanpak toont de meeste belofte: zelfproducerende cellen, opschaling of media-optimalisatie?
Het ontwikkelen van zelfproducerende cellen die in staat zijn om hun eigen groeifactoren te genereren, blijkt een game-changer te zijn. Waarom? Omdat groeifactoren momenteel een verbluffende 95% van de productiekosten. uitmaken. Door cellen te creëren die deze factoren intern produceren, is het potentieel voor kostenreductie enorm.
Hoewel andere benaderingen, zoals het opschalen van de productie of het gebruik van serumvrije media, kunnen helpen om de kosten te verlagen, pakken zelfproducerende cellen een van de meest significante kostenfactoren in de productie van gekweekt vlees aan.Dit kan de weg vrijmaken voor meer betaalbare en schaalbare oplossingen in de industrie.
