完璧なステーキはクリーンミートの最大の難関。その解決策とは

研究室で培養された最初の肉がついに私たちの食卓に並ぶ時、それが本来の動物の肉とは全く似ていないことは間違いない。完璧な形をした鶏の胸肉にフォークを突き刺すよりも、植物細胞と動物細胞の不定形な塊から作られたチキンナゲットにかぶりつく方がずっと楽だ。

業界で最も楽観的な支持者、つまり培養肉のスタートアップ企業自身でさえ、動物由来でない肉の近い将来は、おそらくより厄介な状況になるだろうと認めている。だからこそ、彼らはステーキやポークチョップではなく、ナゲット、フォアグラ、ソーセージから始めているのだ。

いくつかのスタートアップ企業は動物細胞を培養し、それをハンバーガーやナゲットの形にパッケージ化することに成功していますが、動物の体外で肉片を培養するのははるかに困難な課題です。いわゆるクリーンミート業界の多くの事柄と同様に、物事は見た目ほど単純ではありません。多くのスタートアップ企業が好んで使う「クリーンミート」という表現でさえ、畜産業界から激しい反発を受けています。畜産業界は、この言葉は培養されていない牛肉が何らかの形で汚いことを暗示していると主張し、研究者たちは培養肉が環境にどのような影響を与えるかはまだ不透明だと指摘しています。

しかし、語彙の論争が続く一方で、生物物理学者たちは、植物とがん細胞という珍しい発想源から、さらに大きな課題を解決しようとしています。フライパンではなく、口の中でほろほろと崩れる肉の培養です。

和牛の部位を考えてみましょう。初心者にとっては、比較的単純な、高価な料理へと姿を変えるのを待つ、赤みがかった均質な塊にしか見えないかもしれません。しかし、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の生物物理学者エイミー・ロワット氏にとって、その肉塊には多くのことが詰まっています。

まず、筋肉細胞があります。筋肉細胞はタンパク質をぎっしりと含み、長い繊維状に配列しています。これが牛肉に肉本来の風味と骨格を与えています。筋肉繊維の間には脂肪細胞の塊が織り交ぜられ、独特の霜降り模様と、口の中でバターのような滑らかな食感を生み出しています。こうした構造の奥には、微細な血管とタンパク質構造が隠されており、肉質に構造を与え、生きた肉に栄養を運ぶ役割を果たしています。

あらゆる肉は、ある意味では、それを作った動物の縮図、つまりミニチュアサイズの生命維持システムです。「生物物理学の観点から、それをどのように再現できるかを考えるのは興味深いことです」とロワット氏は言います。そして、食べ物の味と食感はその生物学的性質と密接に結びついています。だからこそ、ロワット氏は学生に生物物理学を教える方法として、料理の科学に関する授業を考案したのです。

クリーンミート業界にとっての課題は、この複雑さを研究室で再現し、異なる種類の細胞が高度に構造化された方法で互いに共存できる素材を見つけることです。つまり、脂肪、筋肉、コラーゲンを、肉の切り身のような見た目と感触で組み合わせることです。業界用語では、これは「足場」の探索と呼ばれています。

肉の足場となる基盤の探究が始まったばかりのこの分野において、意外にも有力候補の一つがリンゴかもしれない。カナダのオタワ大学のアンドリュー・ペリング研究室では、リンゴのスライス上でヒトの皮膚細胞を培養することに成功しており、植物の足場が構造化されたクリーンミートへの道筋の一つになると考えている。「私たちは生物学に興味があり、細胞を非常に奇妙な人工的なシナリオや状況に置き、どのように反応するかを見ることに興味があります。こうした極限環境からどれほど多くのことを学べるかは驚くべきことです」と彼は言う。

これまで、足場に関する研究のほとんどは、化石化に似たプロセスを用いて哺乳類の組織を模倣することに焦点を当ててきましたが、これは逆のプロセスです。バイオエンジニアは、合成タンパク質構造を作り、そこに血管やその他の細胞を充填することで、最終的にそれらが溶解し、合成足場が生物学的レプリカに置き換わることを期待していました。

2011年、ある夜、『リトル・ショップ・オブ・ホラーズ』（哺乳類の舌と歯を持つハエトリグサが主役のコメディホラー映画）を観た後、ペリングは動物の足場の代わりに何か使えるのではないかと考えました。植物細胞だけで足場を作ることは可能なのでしょうか？

植物細胞壁の主成分であるセルロースは、地球上で最も豊富な物質の一つですが、人間はそれを消化することが到底できません。サラダのカロリーが低いのは、まさにこのためです。植物細胞内に潜むセルロースの全てを人間が摂取することはできないのです。ペリング氏は、この事実が植物由来の足場の利点を示唆していると捉えました。セルロースの足場は決して消滅することはありませんが、動物細胞が這い回れるような頑丈な骨組みとなる可能性があるのです。

興味をそそられたペリング氏は、地元の食料品店に行き、リンゴを1パック買いました。リンゴの果肉を薄くスライスし、石鹸水に浸して、植物からタンパク質やDNAの痕跡をすべて取り除きました。このプロセスは脱細胞化と呼ばれます。こうして残ったのは、もろく半透明のリンゴの果肉片で、これをマウスの皮膚の下に移植すると、哺乳類の肉が成長するための完璧な環境となりました。

「このリンゴの足場は、突如として生きた組織片になったのです。心臓がそれを生かし続け、新しい栄養素がそこを流れています」とペリング氏は言う。電子顕微鏡でリンゴのかけらを見ると、植物が驚くほど有用な足場を作る理由が徐々に見えてくる。間近で見ると、リンゴの果肉には血管が引っ掛かり、通り抜けることができる小さな穴や管が無数に存在している。「リンゴは不活性なので、損傷した組織を物理的に支えているだけです」とペリング氏は言う。

現在、ペリング氏は、ナシ、ニンジン、バラの花びら、アスパラガス、キノコといった他の植物源を培養肉の足場として利用できるかどうか研究している。足場を改変することで、特定の細胞種が足場の特定の部分にのみ付着するようにすれば、和牛の特徴である霜降りを再現できるかもしれない。しかし、この分野の多くの事柄と同様に、それをどのように実現するかは未解決の問題である。

大陸の反対側では、ロワット氏は、がん細胞の特異な性質に関する研究が、より優れた足場の構築に役立つことを期待しています。体内の細胞は絶えず押しつぶされ、形を変えており、がん細胞の場合は、時には完全に分離してしまうこともあります。ロワット氏は、細胞構造の背後にある生物物理学をより深く理解することで、様々な細胞を収容できる足場の開発につながると考えています。

バイオリアクターで 1 種類の細胞、たとえば筋肉細胞を培養するだけでも大変なのに、他の種類の細胞を近接して追加すると、まったく新しい課題が次々と発生します。「異なる種類の細胞を一緒に培養しようとすると、多くの場合、それらの細胞は微小環境に対する要件や機械的好みが異なります」と Rowat 氏は言います。細胞は気まぐれです。種類ごとにさまざまな栄養素の量が異なります。ある細胞にとって楽園であっても、別の細胞にとっては地獄となる可能性があります。肉の切り身に含まれる栄養スープが少しずつ変化する場合は、これが問題になります。まだ実用化されていない培養ステーキでは、外側の細胞が活発に活動している一方で、内側の細胞が死んでいる可能性も十分にあります、と Pelling 氏は言います。

ペリング氏とロワット氏は、足場問題の解決に挑む研究者のほんの2人です。2017年には、ハーバード大学のマリー・ギボンズ氏が脱細胞化したジャックフルーツの断片で七面鳥の肉を培養しました。一方、マサチューセッツ州ウースター工科大学のグレン・ゴーデット氏の研究室では、ホウレンソウの葉と茎に動物細胞を詰める実験を行っています。

しかし、スキャフォールディングはクリーンミート業界が直面するハードルの一つに過ぎません。今のところ、動物の血液由来の高価な血清を使用せずに生産規模を拡大できたスタートアップ企業は存在しません。これは、動物を食肉生産から完全に排除することを最終目標とする業界にとって大きな問題です。

企業が生産規模を拡大できるようになるまでは、クリーンミートのコストは高止まりする可能性が高い。だからこそ、スキャフォールディング問題の解決は非常に魅力的だ。培養肉が高級肉のように感じられれば、人々は喜んでより高い金額を支払うかもしれない。しかし、その見通しはまだ遠い。少なくとも今のところは、クリーンミートの未来は、ステーキではなく、ドロドロの肉になるだろう。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。