Solumaatalouden tehostaminen geenitekniikan avulla

Abstract

Maapallon väkiluvun ennustetaan kasvavan 9,7 miljardiin vuonna 2050, mikä lisää ruoankulutusta. Jo nykyisellä väkiluvulla maatalous vie kolmanneksen maapallon maa-alasta ja sillä on merkittävä vaikutus metsäkatoihin sekä kasvihuonepäästöihin. Ruoantuotannosta tulee siis saada kestävämpää näiden ongelmien lieventämiseksi. Yksi mahdollinen ratkaisu voisi olla solumaatalous. Se tarkoittaa tavallisten maatalouden tuotteiden, kuten ruoan, kasvattamista kasvien tai eläinten sijaan soluista tai solukasvatuksen avulla. Solumaatalouden tuotteita voidaan saada eläin-, kasvi- ja mikrobisoluista. Tuotteet voivat olla itse soluja, kuten eläinsoluista koostuva keinoliha, tai solujen tuottamia proteiineja, kuten ovalbumiini. Proteiininlähteenä käytettäviä mikrobi-soluja kutsutaan yksisoluproteiiniksi, ja solusta erillisen proteiinin tuotantoon käytettäviä soluja solutehtaiksi.

Tässä työssä perehdytään geenitekniikoiden rooliin solumaataloudessa nyt, ja tulevaisuuden mahdollisuuksiin. Työssä kartoitetaan tämänhetkisiä solumaatalouden suurimpia ongelmia ja etsitään, millä geenitekniikoilla ja kuinka nämä ongelmat voitaisiin ratkaista. Työ on tehty kirjallisuuskatsauksena, ja siihen on lisäksi haastateltu alan yrityksen toimijaa alalla tutkimuksessa vallitsevan yritysten keskeisen aseman vuoksi.

Työssä kaikille solutyypeille ongelmaksi löydettiin tuottavuuteen ja hintaan liittyvät tekijät sekä huoli tuotteiden mausta. Lisäksi keinolihan ongelmiksi löydettiin lihan rakenteen imitoimisen vaikeus sekä eläinperäisistä ainesosista luopuminen kasvatukseen käytettävässä seerumissa ja rakennetta tukevassa tukirangassa. Yksisoluproteiineilla ongelmana on syötävien solujen sisältämä korkea nukleiinihappopitoisuus, jonka epäillään lisäävän riskiä kihdille ja munuaiskiville. Solutehtailla taas ongelmana on löytää kestävä syöte ravinnoksi. Bioteknisten ongelmien lisäksi solumaatalouden tuotteiden ongelmia ovat niihin kohdistuva tiukka lainsäädäntö sekä kuluttajien ennakkoluulot.

Geenitekniikoista solumaataloudessa käytetään metaboliamuokkausta, jossa voidaan hyödyntää yhdistelmä-DNA-tekniikkaa. DNA-kaksoiskierteiden katkaisemiseen käytetään metaboliamuokkauksessa ja yhdistelmä-DNA-tekniikassa esimerkiksi CRISPR-Cas9-menetelmää. Yhdistelmä-DNA-tekniikkaa hyödynnetään myös solutehtaissa, joissa sen avulla lisätyillä geeneillä saadaan solu tuottamaan haluttua tuotetta.

Solumaatalouden saantoja voidaan parantaa metaboliamuokkauksen avulla. Sen avulla voidaan myös tehdä solutehtailla solumaatalouden tuotteisiin tiettyjä makuaineita, kuten tauriinia ja hemiä, tai lisätä solujen luontaisten hyvää makua tuottavien aineiden tuotantoa. Myös tuotteiden ravintoarvon tehostaminen onnistuu metaboliamuokkauksen avulla, mikä voisi tehdä tuotteista houkuttelevampia kuluttajille. Keinolihan rakenteeseen ja eläinperäisiin komponentteihin liittyviin ongelmiin ratkaisuja näyttää löytyvän biolääketieteen sovelluksista, kuten solulinjoista. Geenitekniikkojen käyttö solumaataloudessa näyttää tutkimuksen mukaan tarjoavan ratkaisuja lähes kaikkiin kohdattuihin ongelmiin siinä määrin, mitä sitä on tutkittu. Sen käyttö tulevaisuuden ruoantuotannossa näyttää siis todennäköiseltä.