細胞農業は、環境への影響を最小限に抑えながら、増大する栄養需要に応えることが期待されています。
生産を拡大し、コストを引き下げるには、さらなる投資と取り組みが必要です。
信頼を築き、消費者の受容を促すには、透明性の高い情報発信が必要です。
世界資源研究所は、牛肉やその他の反芻動物の肉に対する世界の需要が、次のように増加する可能性があると推計しています。2010年から2050年の間に88％増加する中産階級と世界人口がその要因であり、世界人口は2050年までに100億人に達すると予測されています。将来の総合的な栄養需要を満たすため、国連食糧農業機関（FAO）は、食料生産を70％増やす必要があると予測しています。同時に、人々がより意識的に食を選ぶようになり、消費者の嗜好も変化しています。
細胞農業は、植物、微生物、昆虫を基盤とする代替食品も含む、急速に進展する「新しい食」の分野における重要な柱です。今後10年間で急成長が見込まれる細胞農業は、将来の栄養需要を満たすうえで重要な役割を果たすとともに、現在の食料生産システムと環境への負荷を軽減します。
どのような仕組みなのか？
細胞農業では、植物や動物の個々の細胞、または単細胞生物を使って農産物を生産します。これには、組織工学または精密発酵によって作られる肉、魚介類、乳製品などのタンパク質が豊富な食品や機能性原料が含まれ、動植物全体を「飼育・栽培」する必要はありません。
組織工学は、細胞由来または培養による肉、魚介類、乳の生産に用いられます。細胞由来の肉や魚介類を作るには、生きた動物から採取した天然または遺伝子改変された幹細胞を、バイオリアクター内の栄養豊富な環境で培養し、自然が持つ成長・修復の仕組みを活用します。細胞は筋肉細胞または脂肪細胞へと分化し、その後、足場材の上で培養するか、ひき肉としてさらに加工します。
細胞由来の乳も同様の方法で生産します。この場合、哺乳類の乳腺細胞を中空糸バイオリアクター内に固定します。その結果、細胞の供給源に応じて、牛乳または人の母乳と同じ主要栄養素の構成を持つ全乳が分泌されます。
精密発酵は、食品業界や製薬業界で広く用いられてきた確立済みの手法を発展させたものです。このプロセスでは、たとえば標的タンパク質をコードする遺伝子を牛などの供与生物から取り出し、宿主のDNAに挿入します。宿主は多くの場合、細菌や酵母などの単細胞生物で、発酵タンク内で培養されると標的物質を大量に生産します。生成されたタンパク質は宿主細胞から分離して精製し、通常は乾燥させて粉末にします。たとえば、甘味料、乳製品ベースのアイスクリームの原料、卵白タンパク質、コラーゲンとして利用できます。
同様に、精密発酵は、大豆ヘムなどの植物由来成分の生産にも用いられます。この場合、大豆からDNAを取り出し、遺伝子工学によって酵母に挿入します。発酵後、動物のヘムに似た大豆ヘムは、肉代替品に赤色またはピンク色を与え、肉に似た食感や風味をもたらすために使えます。
同じ手法は、タンパク質を基盤とする酵素、絹、皮革の生産にも、また脂肪や母乳代替品向けのヒト母乳オリゴ糖など、タンパク質以外の原料の生産にも適用できます。
どのような利点があるのか？
細胞農業は、追加の土地に踏み込んだり天然資源への負荷をさらに高めたりせずに、人口増加に伴って必要となる栄養や、食品以外の製品を提供できる可能性があります。生産工程は管理された環境で行われ、確立された技術を大部分で基盤としているため、その利点は広範に及びます。細胞農業による食品は、次の特長を持ちます。
飼料変換率が高く、同等または同一の栄養組成を実現します。
一貫性、安全性、衛生面で高い基準を満たします。
季節や気候の変化に左右されないため、食料安全保障の向上につながります。
動物用抗生物質を使わず、薬剤耐性（AMR）を最小限に抑えます。
優れた形質を持つ動物や、培養が難しい種、絶滅の危機にある種から細胞株を選択できます。
どのような課題があるのか？
細胞農業製品の生産能力を産業規模に拡大し、価格競争力を実現するには、特有の課題を克服する必要があります。
組織工学に関する課題は、次のとおりです。
精密発酵による培養液成分（ペプチドなど）の生産、培養液の再利用、より培養しやすい細胞株の使用を通じて、材料コストを削減する。
大規模化・拡張が可能でありながら細胞への損傷を最小限に抑える、目的に適したバイオリアクターを設計し、生産効率を高める。
精密発酵に関する課題は、次のとおりです。
宿主の生産性と効率を改善する。
無菌性に関する要件を緩和し、生産コストを下げる。
代謝熱を再利用し、CO2を回収して再利用することで、エネルギー効率を高め、温室効果ガス（GHG）排出を最小限に抑える。
世界経済フォーラムは、世界の食料安全保障の確保に向けて何をしているのか？
どうすれば可能性を最大限に引き出せるのか？
細胞農業の可能性を最大限に実現するには数十年かかりますが、勢いをつけるために今できることがあります。ひとつは、精密発酵プロセスで事前承認済みの酵母株を使うなど、早期に成果を出しやすい取り組みから始めることです。もうひとつは、細胞由来の成分と植物由来食品を組み合わせたハイブリッド製品です。これにより、植物由来食品の味、食感、栄養価を高められます。また、菌類や植物由来の足場材を筋肉細胞の培養基盤として使えば、生産コストを削減できます。
より大きな視点では、規制当局は申請が届く前に、新しい食品を市場に投入するために必要な要件について、今から協議すべきです。これはすべての関係者にとって有益であり、製品が市場に出るまでの効率とスピードを向上させます。もうひとつの明白かつ重要な要素は、細胞農業に取り組む新興企業や企業への投資を増やし、研究開発を加速して生産を拡大することです。そしてもちろん、全工程で再生可能エネルギーを利用できるようにすることも必要です。
最後に、製品が広く受け入れられるには、消費者の信頼を築くことが不可欠です。そのためには、製品の製造方法や、人々がすでに日々楽しみ、頼りにしている食品や医薬品、たとえばチーズやインスリンとの関係について、透明性の高い情報を定期的に発信する必要があります。マッキンゼー・アンド・カンパニーの予測では、たとえば培養肉は、従来の方法で生産された肉と2030年までに価格が同等になるとされています。こうした議論を始めるべき時は、まさに今です。
