La carne cultivada está 'azul'

El desarrollo proteínas invitro ha creado grandes expectativas en fondos de inversión, empresas cárnicas y científicos a lo largo del globo, Sin embargo, el desarrollo de productos, infraestructura, limitaciones biológicas y la viabilidad financiera conforman los retos que aún debe superar esta naciente industria.

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A finales de 2020, en el complejo The Quayside, a las orillas del río Singapur, el restaurante 1880 entró a la historia como el primero en servir en sus platos una proteína cultivada en laboratorio. Sus aliados, la startup originaria de San Francisco, al otro lado del Atlántico, EatJust, quienes con su marca GOOD Meat, ofrece para los paladares curiosos un menú de tres nuggets de células cultivadas unidas con proteína vegetal, que según reseñas, tienen el sabor y textura a los servidos en McDonald's. Todo por el ‘módico’ precio de US$ 23.

Que Singapur, un pequeño y rico país asiático, haya sido el primero en aprobar la comercialización de proteínas invitro no fue una sorpresa. Ya meses atrás había anunciado su intensión de ingresar al espectro de la carne cultivada, coherente con su compromiso de obtener, a 2030, el 30 % de sus alimentos a través de tecnologías de punta y de baja huella de carbono.

El siguiente país que tomó la posta de estos desarrollos fue Israel, quien a mediados de diciembre de ese mismo año permitió la comercialización de los nuggets cultivados de la startup local, SuperMeat, a través de un restaurante propio llamado The Chicken. Su menú está disponible en internet, así como la posibilidad de reservar mesa, aunque los precios no son públicos.

Ido Savir, CEO y cofundador de SuperMeat, señaló el día de su lanzamiento, que su producto, al ser una pieza rebozada y frita, “hace que la carne esté crujiente por fuera, pero tierna y jugosa por dentro, con sabor y aroma a pollo”.

Lo anterior, parece traer a la realidad lo descrito por el histórico Winston Churchill, en 1931, año en el que escribió para la revista Strand un ensayo en donde imaginó el mundo 50 años en el futuro. En esos párrafos detalló: "Con un mayor conocimiento de las llamadas hormonas, es decir, los mensajeros químicos en nuestra sangre, será posible controlar el crecimiento. Saldremos del absurdo de criar un pollo entero para comer la pechuga o el ala, cultivando estas partes por separado en un medio adecuado".

Más de cinco décadas han trascurrido, y aunque lo imaginado por el exministro británico aún no es del todo fiel, científicos de todo el mundo se han sumado a la industriosa tarea de desarrollar una tecnología que sirva como alternativa a la ganadería tradicional.

Su pertinacia no es discutible. Según datos de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, FAO, el ganado criado para la alimentación contribuye directamente con el 5,8 % de las emisiones anuales de gases de efecto invernadero del mundo, y hasta el 14,5 % si se incluyen la producción, el procesamiento y el transporte de piensos.

A lo anterior, se suma lo ineficiente del actual sistema de producción de la industria cárnica. Según estimaciones, el ganado consume aproximadamente 25 calorías de material vegetal por cada caloría de proteína comestible que produce. Incluso, los pollos, la forma de ganado más eficiente, consumen entre 9 a 10 calorías de alimentos por cada caloría de proteína comestible.

En contraste, una industria madura de proteínas cultivadas en laboratorio podría, eventualmente, lograr una proporción de tres o cuatro calorías por cada caloría producida. Según un reciente paper titulado, Cultured beef: from small biopsy to substantial quantity, elaborado por los investigadores Lea Melzener, Karin E Verzijden, A Jasmin Buijs, Mark J Post y Joshua E Flack, una biopsia de un animal donante podría reemplazar el sacrificio de 20 bovinos si se utilizara un factor de multiplicidad de 107, es decir, 5.000 kg de carne de res de una biopsia de 500 mg.

Al observar estas cifras, no es de extrañar que más de 80 empresas en todo el mundo estén siendo parte de esta naciente industria, que solo en 2021 logró inversiones superiores a los mil millones de dólares, y de la que ya hacen parte fondos nacionales como el de China y grandes corporaciones como JBS, Cargill, Tyson, Merck, Google, UBS, y PHW Group.

Y aunque el entusiasmo generado por titulares y videos de catas de productos nacidos en una probeta han movilizado inversionistas y a un gran número de fanáticos, lo cierto es que llevar lo ocurrido en un laboratorio al retail, o a la nevera de los consumidores está lejos de ser cierto, incluso, algunos detractores lo consideran un imposible.

Los retos van desde el desarrollo de productos, más allá de la textura granulada, similar a la molienda, para dar forma de cortes ya conocidos; de infraestructura, para suplir en algún porcentaje la demanda de la ganadería tradicional; y biológica, por la capacidad limitada de las células para multiplicarse en grandes volúmenes. Todo esto tras la barrera más sólida y difícil de superar: la financiera. Sin sumar la recepción por los consumidores.

El hoy por hoy

En 2013 se presentó al mundo la primera hamburguesa con carne creada en laboratorio. Su costó rondó los US$ 330.000. Paulatinamente, año tras año, analistas, statrups e inversionistas especulan sobre el costo que tendrá en el siguiente lustro. En 2019 se situaba en 50 dólares. Hoy lo cierto es que las compañías perecen haber alcanzado grandes eficiencias, incluso por encima de las proyectadas, pero aún así, insuficientes.

Recientemente, otra startup israelí, Future Meat, anunció que gracias a su tecnología, podría producir una porción de pollo cultivado de 110 grs por solo $1,70 dólares, un poco menos del doble del costo de venta de una producida de forma tradicional. Lo anterior es muestra de la brecha más corta que hoy separa los dos modelos, y que dejó atrás valores de 10 o 20 veces como los vistos hace casi una década.

Y aunque este valor es el más bajo anunciado hasta el momento, vale la pena mencionar, que ese costo solo incluye el precio de los medios de crecimiento, consumibles y servicios públicos. Lo mismo ocurre con los tres nuggets servidos en las mesas de Singapur, los cuales tienen un costo cercano a los $17 dólares. Cifras que reflejan más un buen trabajo de marketing que la aproximación a una oferta real para el mercado de consumo.

Los resultados presentados por estás foodtechs, y por muchas de las otras, son piezas no estructuradas, similares a la carne molida, que serían, de ser posible, el modelo más sencillo y económicamente viable que se podría encontrar en el mercado en el mediano plazo, aunque ya se han realizado anuncios para antes de finalizar el presente año.

Según Laura Correa, directora de la División de Bioingeniería de Laboratorios Craveri, a cargo de la startup argentina, B.I.F.E., Bio Ingeniería en la Fabricación de Elaborados, pionera en América Latina en utilizar técnicas de cultivo celular para desarrollar un sustituto para la carne tradicional, en la actualidad, “los elaborados es lo más sencillo que se puede lograr con esta tecnología, ya que no tiene ese aspecto físico de un lomo, que no solo requiere del cultivo de las células, también de un andamiaje, de una siembra organizada con una estructura tridimensional”.

El modelo más extendido en la actualidad es el cultivo de células del músculo, las cuales albergan una alta cantidad de proteínas funcionales, al tiempo que se cultiva el tejido graso, fundamental a nivel nutricional. Según Correa, la ventaja que tiene el combinar estos dos tipos celulares para hacer los cultivos mixtos es que se puede calibrar, casi al antojo, la cantidad de grasa que puede tener el elaborando y la necesaria para generar un sabor que impacte al consumidor.

“No obstante, la carne no solo tiene grasa, también sangre, que es un componente bastante específico para el sabor. Sin duda, hay un montón de desafíos todavía que superar y por eso los elaborados en realidad logran buenos resultados.”, resaltó la vocera de B.I.F.E.

Los desafíos a los que hace alusión la investigadora argentina también los reconoce Good Food Institute (GFI), una de las organizaciones sin ánimo de lucro que más promueve las proteínas alternativas. Recientemente, GFI publicó un análisis tecnoeconómico (TEA) -un método para modelar el rendimiento económico de un proceso industrial basado en los datos disponibles-, donde proyectó los costos futuros de producir un kilogramo de carne cultivada.

Por supuesto, esta posible fábrica imaginada requeriría de cientos de biorreactores de producción instalados y en línea. En la actualidad, GOOD Meat utiliza biorreactores de 1.200 y 5.000 litros, suficientes para producir unos cientos de libras de carne a la vez. Para ir a gran escala, su propio CEO, Josh Tetrick, ha reconocido que se requerirían equipos de 100.000 litros, los cuales no se han fabricado hasta la fecha.

Preparado de forma independiente por la consultora de investigación CE Delft, y utilizando datos proporcionados bajo acuerdo de confidencialidad por 15 empresas privadas, el documento muestra cómo abordar una serie de barreras técnicas y económicas que podrían reducir el precio de producción de más de US$ 10.000 por libra hoy, a alrededor de US$ 2.50 durante los próximos nueve años, una asombrosa reducción de 4.000 veces.

Según la propia GFI, los desafíos son serios: los costos actuales son de 100 a 10.000 veces más altos que la carne comercial, y las razones se hacen evidentes cuando se analiza al detalle lo alcanzado y disponible técnicamente en la actualidad.

¿Cuánto costará 'fabricar' carne del mañana? 

Los expertos coinciden que el mayor obstáculo para disminuir el costo por libra de carne cultivada es el equipo físico. La instalación imaginada por GFI sería increíblemente grande pero a la vez bastante limitada. Con un costo superior a los 450 millones de dólares, esta planta sería capaz de producir 22 millones libras de carne cultivada al año, menos del 10 % del mercado de plant-based en Estados Unidos. Para poner estas cifras en contexto: una planta empacadora de carne de JBS puede producir esa misma cantidad de carne en una sola semana.

Según estimaciones, toda la industria biofarmacéutica hoy cuenta con aproximadamente 6.300 metros cúbicos en volumen. La única instalación hipotética descrita por GFI requeriría casi un tercio de eso, con un impacto mínimo en el mercado cárnico mundial.

No obstante, la investigadora Correa no considera que este sea un obstáculo insuperable. “Las limitaciones físicas son las que menos me preocupan, porque ya hemos visto cómo la tecnología avanza cuando hay interés. Pasamos de tener una computadora que ocupaba toda una sala a llevar computadoras en nuestro bolsillo. Sí creo que a nivel tecnológico se van a desarrollar biorreactores que permitan hacer el escalado y contar con un edificio de 50 pisos, donde en cada uno se produzcan toneladas de carne cultivada. Solo hace falta las inversiones de los grupos que les empieza a fascinar este tema y se interesen”.

A lo anterior se le suma el costo de las materias primas e insumos, de altísima calidad, requeridos para el cultivo celular. A finales de septiembre de 2021 se publicó una investigación titulada, Scale-Up Economics for Cultured Meat: Techno-Economic Analysis and Due Diligence, en la que el ingeniero químico de la Universidad de Berckley, David Humbird, por solicitud de la fundación de investigación, Open Philanthropy, evalúo los desafíos que tendrán que enfrentar las empresas de carne cultiva.

En el documento, de más de 100 páginas, Humbird detalla que incluso con el desarrollo de economías de escala, que reducirían los costos e insumos y materiales actuales, una instalación que produzca aproximadamente 6.800 toneladas de carne cultivada, al año, no lograría crear un producto competitivo en costos.

Según el análisis, el uso de biorreactores de 20.000 litros daría como resultado un costo de producción de alrededor de US$ 17 por libra de carne, valor al que se deberán sumar costos como la comercialización en el retail, entre otros. Por lo anterior, a juicio del investigador, este valor podría ascender fácilmente a US$ 40 en el comercio, e incluso US$ 100, en un restaurante.

“Es muy importante poder estar acompañados por toda la cadena de producción, porque uno puede poner a punto los cultivos pero estas células se deben nutrir con insumos que también sean rentables a nivel económico. Nosotros, por ejemplo, somos un grupo que se deriva de la industria farmacéutica, donde los insumos y las materias primas son de alta pureza y calidad, los cuales tienen un costo muy alto. Necesitamos de proveedores que generen suministros también de alta calidad, pero de una manera más rentable, que permitan generar miles de toneladas a un precio accesible para el mercado”, resaltó Correa.

Sin embargo, la líder de B.I.F.E. considera que este reto es realmente una buena oportunidad para el inicio de diferentes desarrollos económicos que acompañen a esta tecnología, al tiempo que se incuba una cadena productiva mucho más grande.

Medios de cultivo: un desafío para la ética y los consumidores

Uno de los insumos de mayor costo y que genera un álgido debate es el Suero Fetal Bovino, SFB, que se obtiene de la sangre fetal recolectada durante el proceso de matanza, mediante punción cardiaca. El SFB es reconocido por su capacidad para fomentar el crecimiento celular y es ampliamente utilizado por laboratorios de todo el mundo.

Como lo explica la investigadora Correa, “las células de mamíferos responden muy bien a la utilización del SFB y es, en realidad, la estrategia más sencilla”. Sin embargo, para la industria de carne cultivada su utilización presenta una contradicción ética, e incluso, hay quienes afirman, que atenta contra el bienestar animal.

Así describe este dilema la Dra. María Salud Rubio Lozano, Doctora en ciencias de la carne de la Universidad de California y actual catedrática de la Universidad Nacional Autónoma de México, en la Facultad de Veterinaria, quien se ha dedicado durante más de 25 años a la investigación de la calidad de la carne en ganado tropical. “Es evidente que si la gente que no quiere matar animales no va a comer un producto fabricado con SFB, porque no se estaría haciendo nada. Lo que pasa es que el SFB puede tener más de 20.000 componentes y no sabemos cuál es el esencial para que las células se comuniquen y se reproduzcan”.

Efectivamente, 99 % de startups actualmente utiliza en más o menor porcentaje SFB. El CEO de GOOD Meat también ha reconocido que para la producción de sus nuggets utiliza una pequeña cantidad de este suero. Sin embargo, su objetivo, como el de las demás compañías, es alcanzar medios de cultivo que puedan prescindir de este insumo.

Al respecto, la vocera de B.I.F.E. recuerda que “hay más de cincuenta tipos celulares que hoy en día se pueden cultivar sin el uso del SFB, con los denominados medios definidos, los cuales proporcionan exactamente los factores estimulantes para la proliferación de las células. Ese, obviamente, es uno de los objetivos que todos tenemos para hacer el escalado ideal, libre de componentes de animales. De hecho, hay muchas empresas que están investigando para desarrollar un medio libre de suero y convertirse en proveedores de todos aquellos que hacemos carne cultivada”.

Efectivamente, a principios de este año, la startup holandesa, Mosa Meat, anunció la presentación de una patente para el desarrollo de medios de cultivo sin SFB. Según informaron, los investigadores aprovecharon las secuencias de ARN y la comprensión de la expresión diferencial para identificar compuestos con los efectos deseados, obteniendo una comprensión más profunda de los cambios moleculares en los receptores de la superficie celular que ocurren durante la diferenciación miogénica.

"Este es realmente un hito para nosotros y para el campo de la carne cultivada, porque no existe ningún método que describa la diferenciación de las células satélite primarias si no desea usar SFB o modificar genéticamente sus células", detalló el Dr. Joshua Flack, científico de Mosa Meat y coautor del informe.

Lo anterior es, sin duda, un gran avance para la industria, teniendo en cuenta que según el informe de GFI, el costo de la carne cultivada podría reducirse a solo US$ 17 por kilo si las proteínas recombinantes y los factores de crecimiento que normalmente se suministran en suero se pudieran comprar a un precio más bajo.

Un límite exponencial

En actualidad, el modelo de las compañías está relativamente estandarizado: va desde la toma células de un animal joven mantenido en condiciones extensivas, y alimentado con una dieta basada en fibra. Se recomienda que la biopsia se tome del músculo del mandril, y con pocos meses de edad, para optimizar el crecimiento y la eficiencia del cultivo celular.

Estas muestras son llevadas al laboratorio, donde se separan para iniciar el proceso de crecimiento en el medio de cultivo. Según describe Correa, “de una muestra de un centímetro cuadrado podemos obtener entre 300 a 400 ampollas que nos permite, de cada una, obtener un lote de producción de carne cultivada. Ahora, ¿cuántos kilogramos podemos obtener?, no tenemos la respuesta, porque trabajamos con un biorreactor de un litro. No sabemos si con esa misma muestra vamos a llegar a cinco o diez litros”.

Y efectivamente, es allí donde presentan dos grandes aristas: la primera, desde la sostenibilidad y el bienestar animal, dende algunas voces cuestionan la pertinencia de la toma de muestras, que, a su juicio, perpetúa la instrumentalización del animal donante. En la línea opuesta, se encuentra el límite químico y biológico de las células para multiplicarse en biorreactores del tamaño descrito en los diferentes TEA.

Sobre el primer punto, la vocera de B.I.F.E. hizo una reflexión categórica: “Sí, al animal hay que generarle un daño y algún nivel de estrés, sin embargo, lo impactante es que mientras que con la ganadería tradicional ya no se tiene más al animal; con la carne cultivada uno puede comerse una hamburguesa y éste continuar pastando en el campo”. Y agregó: “En las evaluaciones que hemos hecho no hemos registrado ningún tipo de alteración y, de hecho, después de un tiempo, se vuelve irreconocible con el resto del ganado que está en ese campo”.

Esta necesidad no mortal por el animal abre también campos de investigación que, por supuesto, no están exentos de debate. En la actualidad, las compañías trabajan con células que parten del tejido de un animal, y debido a su limitación mitótica, deben renovarse cada tanto, sin embargo, esto no sería necesariamente insuperable.

“Hay otros grupos de investigación que se plantean la posibilidad de generar líneas inmortalizadas de estas células, que nos independicen totalmente de los animales - como las células HeLa-. Nosotros, como científicos, ya utilizamos este tipo de células para un montón de procesos, especialmente para controles y pruebas experimentales, con lo cual tendríamos células que proliferen y no pierdan esta capacidad. Sería una opción”, afirmó Correa.

Sin embargo, la investigadora también resaltó que esto generaría un gran impacto para el consumidor, especialmente, por el desconocimiento alrededor de la ingeniería genética. Opinión que comparte la Dra. Rubio: “No hay duda, que al consumidor, en general, le causa mucho temor los organismos genéticamente modificados. La gente no está a favor de estas cosas, se va preguntar, -¿son células cancerosas?-, porque estas tienen esa habilidad de reproducirse casi hasta el infinito. ¿Cómo se va relacionar esto con un alimento, con algo que ingieres? La gente no lo va tener tan claro”.

Por su parte, algunos expertos también han llamado la atención sobre la discordancia entre la carne invitro como industria y los límites biológicos reconocidos sobre el cultivo celular. Por supuesto, una mayor densidad celular se traduce en un mayor volumen de carne, sin embargo, las células, de forma natural, limitan su crecimiento. Como todos los seres vivos, las células animales excretan desechos, denominados catabolitos, que incluyen el amoníaco y el lactato, los cuales son tóxicos y pueden retrasar su crecimiento, incluso, en bajas concentraciones.

La investigadora de la UNAM detalló qué impacto tiene sobre esta tecnología estos límites biológicos. “Con la carne invitro no tenemos que preocuparnos de virus, bacterias u hongos. El problema que tenemos es el catabolismo de las células, que van a quedarse en el medio de cultivo, así que se debe llegar en el momento adecuado para poder limpiarlo y que éstas sigan creciendo o reproduciéndose, dependiendo en la fase en la que estén. Ese es uno de los graves problemas técnicos que existen. ¿Qué vamos a hacer con ese medio de cultivo?, el cual, hoy en día, tiene un costo cercano a los US$ 800 por litro, ¡un dineral!”.