Wie In-vitro-Fleisch Antibiotikaresistenzen vermindern könnte

In-vitro-Fleisch gibt es beispielsweise schon in Form von Burger-Patties, Bild: Pixabay, CCO

Antibiotika werden zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt und können lebensrettend sein. Aktuell ist jedoch ein alarmierender Anstieg von Antibiotikaresistenzen zu verzeichnen, der unter anderem auch der Massentierhaltung zuzuschreiben ist. Im Labor gezüchtetes Fleisch könnte zu einer Entspannung der Situation beitragen, denn ein (teilweiser) Umstieg von konventionellem auf In-vitro-Fleisch könnte den Einsatz von Antibiotika bei der Produktion von Fleischprodukten verringern. Die bESSERwisser haben dazu recherchiert.

Laborfleisch: Eine Idee mit langer Geschichte

In-vitro-Fleisch, auch bekannt als Laborfleisch, Clean meat oder kultiviertes Fleisch, ist ein alternatives, im Labor gezüchtetes fleischartiges Produkt. Dafür werden Tieren im Rahmen einer Biopsie Muskelstammzellen entnommen und dann in Bioreaktoren vermehrt. Aus den Muskelzellen, Fettzellen und Aderngewebe in Kultur können so im kleinen Maßstab sowohl einfache Produkte wie etwa Burger Pattys als auch komplexere fleischartige Strukturen, die beispielsweise Steaks ähneln, hergestellt werden. Auch mittels 3D-Druck werden In-vitro-Fleischprodukte heute mittlerweile gefertigt.

Die Idee, Fleisch künstlich herzustellen, ist schon älter als man vielleicht glaubt: Bereits 1894 spekulierte der Chemiker Pierre Eugène Marcellin Berthelot, dass tierische Produkte einmal synthetisch hergestellt werden könnten – ein Gedanke, den auch Winston Churchill 1931 aufgriff.

Im Laufe der Zeit widmeten viele Forscher:innen ihre Arbeit dieser Thematik. Darunter war beispielsweise der niederländische Geschäftsmann Willen von Eelen, der Pionierarbeit für die Entwicklung von Kulturfleisch leistete. Er war es auch, der 1999 im Alter von 76 Jahren das erste Patent für die industrielle Produktion von kultiviertem Fleisch erhielt. Daraufhin nahm die Forschung zu In-vitro-Fleisch Fahrt auf.

Ein Meilenstein war die Präsentation des ersten Burgers aus kultiviertem Fleischersatz im Jahr 2013 durch Mark Post von der Universität Maastricht. Das Projekt verschlang rund 300.000 Euro, bewies aber, dass Fleisch prinzipiell in vitro hergestellt werden kann [1-3].

Mögliche Vorteile von In-vitro-Fleisch

In-vitro-Fleisch könnte prinzipiell eine tierfreundlichere Alternative zu konventionellem Fleisch darstellen. Aktuell werden jedoch noch Tiere dafür benötigt: Einerseits wird für die Entnahme der Ausgangszellen für die Kultur eine Biopsie am lebenden Tier durchgeführt, und andererseits basieren viele Nährmedien auf dem Blut von Rinderföten. Da dies ethische Bedenken aufwirft, werden hier große Anstrengungen unternommen, um das zu ändern. So wird an der Herstellung unsterblicher Stammzelllinien gearbeitet, und auch nach alternativen Nährmedien für die Zellkultur, die ohne Tiere auskommen, wird gesucht [4, 5].

Des Weiteren wird Laborfleisch im Vergleich zu als konventionellem Fleisch als umweltfreundlicher angesehen, da es vergleichsweise weniger Land und Wasser verbraucht. Für In-Vitro-Fleisch werden außerdem nicht Millionen von Tieren unter unwürdigen Zuständen gehalten und getötet. Seine Produktion benötigt allerdings zurzeit noch mehr Energie als konventionelles Fleisch. Und obwohl kultiviertes Fleisch das Potenzial hat, zur Ressourcenschonung beizutragen, zeigt die Ökobilanz aktuell auch noch keinen klaren Vorteil zu herkömmlichem Fleisch [6-8].

Ein klarer Vorteil von kultiviertem Fleisch besteht des Weiteren darin, dass das Auftreten von Zoonosen – also von Infektionskrankheiten, die von Tieren auf Menschen übertragen werden – dadurch verringert werden könnte. Denn weniger (Massen)Tierhaltung bedeutet auch weniger Mensch-Tier-Kontakte, bei denen es Gelegenheit zur Übertragung von Krankheitserregern gibt. Somit würde Laborfleisch auch die prinzipielle Gefahr verringern, Mikroorganismen von Tieren auf den Menschen zu übertragen.

Auch in Punkto Lebensmittelsicherheit schneidet Laborfleisch besser ab als herkömmliches Fleisch. Da es zu den sogenannten neuartigen Lebensmitteln („Novel Foods“) zählt, gibt es dafür besondere Anforderungen und Sicherheitsprüfungen [9]. Durch das notwenige Zulassungsverfahren und durch die geregelte Laborumgebung, in der das In-vitro-Fleisch gezüchtet wird, soll es laut Befürworter:innen sicherer als konventionelles Fleisch sein. Laborgezüchtetes Fleisch kommt aufgrund der strengen Auflagen nur mit einer schwindend geringen Wahrscheinlichkeit mit durch Nahrungsmittel übertragenen Mikroorganismen – wie etwa Salmonellen, E. coli oder Campylobacter – in Kontakt. Infektionen mit diesen Erregern können unter anderem Durchfall auslösen und bei Kindern, Älteren oder immunschwachen Personen schwerwiegend verlaufen [10-12]. Repräsentative Zahlen zur Kontaminationshäufigkeit bei In-vitro-Fleisch gibt es noch nicht, aber Expert:innen schätzen diese als gering ein. Für die Sicherheit von In-vitro-Fleisch muss man auch das Rad nicht neu erfinden und könnte bereits etablierte Sicherheitsprotokolle aus der pharmazeutischen Produktion übernehmen [13]. Die Erfahrungen zeigen, dass Kontaminationen in der Zellkultur nur äußerst selten vorkommen [14, 15].

Und welchen wichtigen Aspekt man bei In-Vitro-Fleisch nicht vergessen darf: Dieses schneidet im Vergleich zu Fleisch aus Massentierhaltung in Bezug auf darin enthaltene Antibiotika deutlich besser ab.

Bedrohung der globalen Gesundheit durch Antibiotikaresistenzen

Als Antibiotika werden Stoffe bezeichnet, die Bakterien abtöten oder deren Wachstum hindern. Viele davon sind natürliche Stoffe und werden von verschiedensten Mikroorganismen produziert. Es gibt aber auch halbsynthetische Antibiotika, bei denen ein natürlich vorkommender Stoff chemisch modifiziert wird, und vollsynthetische Antibiotika, die kein natürliches Vorbild haben.  Antibiotika stehen seit den 1940er-Jahren als industriell hergestellte Medikamente zur Verfügung und haben seither Millionen von Menschenleben gerettet.

Aktuell gibt es allerdings das Problem, dass Krankheitserreger zunehmend gegen Antibiotika resistent werden und diese nicht mehr wirken, man spricht von Antibiotikaresistenzen. Dieser speziellen Fähigkeit, einem Antibiotikum zu entkommen, liegt ein Resistenz-Gen in Bakterienzellen zugrunde. Überleben antibiotikaresistente Bakterien eine Antibiotikagabe, vermehren sie sich weiter, während Bakterien, die gegenüber dem Antibiotikum empfindlich sind, abgetötet werden. Resistenz-Gene werden bei der Teilung an Folgezellen weitervererbt, können aber auch auf andere Bakterien übertragen werden – die Resistenz breitet sich aus.

Antibiotikaresistenzen haben mittlerweile derart besorgniserregende Ausmaße angenommen und sich zu einem so großen globalen Problem entwickelt, dass von einer Antibiotikakrise die Rede ist. Zahlen belegen die drastischen Auswirkungen davon: Im Jahr 2019 starben weltweit rund 1,27 Millionen Menschen aufgrund von Antibiotikaresistenzen. Schätzungen gehen davon aus, dass diese bis 2050 für mehr Tote als Krebs verantwortlich sein werden, was jährlich 2,9 Billionen Dollar an Mehrkosten verursachen könnte. Laut WHO stellen antimikrobielle Resistenzen aktuell eine der zehn größten globalen Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit dar. In Österreich ist die Situation der Antibiotikaresistenzen relativ stabil bzw. hat sich in den letzten Jahren sogar geringfügig verbessert, dennoch ist sie weiterhin eine ernsthafte Herausforderung für das Gesundheitswesen [16].

Die Ursachen für das gehäufte Auftreten von Antibiotikaresistenzen liegen vor allem beim nicht fachgerechten und übermäßigen Einsatz von Antibiotika bei Menschen und Tieren, darunter auch in der (Massen)Tierhaltung von Nutztieren.

Mensch, Tier & Umwelt: der One-Health Ansatz

Die Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien betrifft Menschen, Tiere und die Umwelt gleichermaßen – ein Zusammenhang, der im One-Health-Ansatz in den Mittelpunkt gerückt wird. Dieses interdisziplinäre Konzept sieht die Gesundheit von Menschen, Tieren und der Umwelt als eng miteinander verbunden an und hat das Ziel, gemeinsame Gesundheitsrisiken wie Zoonosen oder Antibiotikaresistenzen wirksam zu bekämpfen. Dafür wird eine Zusammenarbeit verschiedener Fachbereiche wie etwa der Humanmedizin, Veterinärmedizin, Landwirtschaft und Umweltwissenschaften angestrebt.

Zoonosen wie etwa die Vogelgrippe, die in den USA seit Anfang 2025 Probleme bereitet, zeigen, wie wichtig es ist, nicht isoliert zu denken [17-19] . Aber auch Krankheiten wie die Maul-Klauenseuche, die zwischen Tieren übertragbar ist, bedrohen die wirtschaftliche Existenz europäischer Bäuer:innen und können schwerwiegende wirtschaftliche Folgen haben [20, 21].  Auch Antibiotikaresistenzen, die durch den Einsatz in der Tierhaltung entstehen, oder Umweltprobleme wie verschmutztes Wasser und Klimawandel wirken sich direkt auf die menschliche Gesundheit aus.

Abbildung1: Laut dem One-Health-Ansatz sind die Gesundheit von Menschen, Tieren, Pflanzen und der Umwelt miteinander verbunden und beeinflussen sich gegenseitig. So haben etwa Zoonosen und Antibiotikaresistenzen Einfluss auf Menschen, Tiere und die Umwelt, werden aber gleichzeitig auch von diesen beeinflusst. Bild: Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog, erstellt mit @BioRender.com (Abbildung nachgebaut von der AGES-Website „One Health: Gesundheit für Mensch, Tier, Pflanzen und Umwelt“, abgerufen am 07.05.2025)

Da sich Krankheiten und Antibiotikaresistenzen durch internationalen Handel, Reisen oder Tiertransporte weltweit ausbreiten, kennen sie keine Landesgrenzen. Ein lokales Problem kann somit auch zu einer globalen Gesundheitskrise werden.

Einsatz von Antibiotika in der Tierhaltung

In der modernen Nutztierhaltung kommen standardmäßig Antibiotika zum Einsatz – oftmals solche, die auch für medizinische Anwendungen beim Menschen wichtig sind. Im Krankheitsfall werden in Mastställen alle Tiere mit Antibiotika behandelt, da es schwierig bis unmöglich ist, die erkrankten Tiere ausfindig zu machen und sie einzeln zu behandeln. Der Antibiotika-Bedarf ist in der Massentierhaltung besonders groß, da die Tiere auf engem Raum gehalten werden und das Risiko für die Ausbreitung von Krankheiten sehr hoch ist. In Österreich wurden 2023 insgesamt 26,7 Tonnen Antibiotika an Nutztiere verabreicht, wobei zwei Drittel davon an Schweine gingen. Diese Praxis hat dazu geführt, dass großen Mastställe mittlerweile zu einer Brutstätte für antibiotikaresistente Bakterien geworden sind. Da Antibiotika von den Tieren nicht gänzlich verstoffwechselt werden können, gelangen sie durch deren Ausscheidungen auch in die Umwelt. Sie landen im Ab- und Grundwasser und in weiterer Folge auch im Boden, in den Flüssen, den Seen und im Meer. Dort können sich antibiotikaresistente Mikroben vermehren und dann in weiterer Folge auch den Menschen infizieren [11-14]. Die Praxis der Antibiotikagabe in der Viehwirtschaft trägt somit maßgeblich zur Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien bei.

Nicht nur die Ausscheidungen der mit Antibiotika behandelten Tiere, sondern auch deren Fleisch kann zum Problem werden. Einerseits landen mit dem Fleisch auch immer wieder antibiotikarestistente Keime sowie Rückstände von Antibiotika auf unseren Tellern. Diese können so auch bei mit dem Menschen assoziierten Mikroorganismen zu Resistenzen führen und sich bei zu großer Menge toxisch auf den Menschen auswirken und DNA-Mutationen hervorrufen. [22-26]. Im Westen Europas ist diese Problematik relativ gering, da hier Rückstände von Antibiotika im Fleisch zwar oft nachgewiesen werden, jedoch den Schwellenwert nur selten überschreiten. Dieser wurde von der Europäischen Kommission in Zusammenarbeit mit Wissenschaftler:innen und der EFSA – der Europäischen Lebensmittelsicherheitsbehörde – mit 100 Mikrogramm Antibiotika pro einem Kilogramm Fleisch festgesetzt [27, 28].

In der konventionellen Viehzucht könnte der Antibiotikaverbrauch durch stringentere Hygienekontrollen, bessere Futterqualität und weniger Stress der Tiere verringert werden. Eine einfache Methode wäre schon, das Streu auf dem Boden in Ställen mit Kalk zu vermischen, der antibakterielle Eigenschaften besitzt und somit der Ausbreitung von Krankheiten vorbeugt [29]. Einige europäischen Tierärzt:innen sehen aber ein Problem der kompletten Abschaffung von Antibiotika in der Nutztierhaltung. Sie empfehlen stattdessen eine kombinierte Herangehensweise von optimierten Haltungsbedingungen, Impfungen der Tiere und Überwachung des Antibiotika-Einsatzes [30].

Bio: die bessere Alternative

Auch in der Bio-Landwirtschaft lässt sich der Einsatz von Antibiotika nicht gänzlich vermeiden, da auch hier erkrankte Tiere behandelt werden müssen. Dennoch ist Bio-Fleisch ein Schritt in die richtige Richtung, was Antibiotikaresistenzen betrifft. Da die Bio-Haltungsbedingungen generell besser als die konventionellen sind, treten auch bakteriell bedingte Erkrankungen hier seltener auf, und es werden dementsprechend weniger Antibiotika benötigt. Die vorbeugende Verabreichung ist in Bio-Betrieben verboten, und Tiere bekommen nur Antibiotika verabreicht, wenn sie erkranken. Des Weiteren ist eine Antibiotikumgabe maximal dreimal pro Jahr und nur unter Aufsicht eines/einer Tierärzt:in erlaubt. Bei einer Lebensdauer von weniger als einem Jahr dürfen Antibiotika nicht mehr als einmal verabreicht werden. Werden diese Kriterien nicht erfüllt, darf das Fleisch nicht als „Bio“ gelabelt werden und muss als konventionelles Fleisch verkauft werden [31]. Dies ist etwa dann der Fall, wenn Medikamente eingesetzt wurden und danach eine geringere als die für Bio zulässige Wartezeit eingehalten wurde. Fleisch aus biologischer Tierhaltung ist daher in Hinblick auf Antibiotika auf alle Fälle weniger bedenklich, allerdings auch teurer – ein Hindernis für viele Konsument:innen, dieses zu kaufen. Genau hier – bei Konsument:innen, die auf Fleisch nicht verzichten wollen und sich teureres Fleisch aus Bio-Produktion nicht leisten können oder wollen – könnte In-vitro-Fleisch ins Spiel kommen.

In-vitro-Fleisch: Produktion bereits ohne Antibiotika möglich

Durch In-vitro-Fleisch könnte theoretisch der Verbrauch von Antibiotika und somit die Entstehung und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen eingedämmt werden, so eine große Hoffnung.

Beim Kultivieren von Säugerzellen im Labor wird generell zwar mit Antibiotika gearbeitet, um Kontaminationen durch Bakterien, Hefen und Pilze zu verhindern. Aktuell ist das auch bei der Herstellung von In-vitro-Fleisch (noch) der Fall. Dabei herrscht im Vergleich zu Mastbetrieben jedoch eine weitaus sterilere Umgebung, sodass deutlich weniger Antibiotika nötig sind. Diese werden den Zellen aktuell eigentlich nur zugesetzt, um auf Nummer sicher zu gehen und Kontaminationen von vornherein keine Chance zu geben [32, 33].

Viele Unternehmen in der In-vitro-Branche arbeiten aktuell auf Hochtouren daran, Kulturbedingungen für In-vitro-Fleisch ganz ohne Antibiotika zu entwickeln, und manchen von ihnen ist dies schon geglückt.

So etwa produziert die amerikanische Firma Good Meat In-vitro-Hühnerfleisch, ohne dafür Antibiotika einzusetzen [34]. Um dabei die Sicherheit seiner Produkte zu gewährleisten, hat Good Meat strenge Sicherheitsprotokolle eingeführt, die etwa die ausschließliche Nutzung von sterilem (Einweg-)Equipment und das sterile Filtrieren der Zellmedien vorsehen. Zusätzlich gibt es strikte Hygiene- und Reinigungspläne für die Produktionsstätte. Die Zellen in Kultur werden außerdem regelmäßig unter dem Mikroskop auf Auffälligkeiten kontrolliert. Vor der Verarbeitung zu Fleischprodukten werden die Zellen dann auch noch einmal auf Kontamination getestet.

Future Meat Technologies hingegen, ein israelisches Start-Up-Unternehmen, stellt kultiviertes Fleisch aus unsterblichen Fibroblastenzelllinien her, die ursprünglich aus befruchteten Hühnereiern stammen. Dafür benötigen sie keine Antibiotika.

Upside Foods wiederum hat einen anderen Ansatz, um den Einsatz von Antibiotika bei der Herstellung von Laborfleisch zu vermeiden: Das US-Jungunternehmen verwendet Antibiotika nur dafür, um Zellen zu lagern, jedoch nicht, um sie zu kultivieren. So beinhalten die In-vitro-Fleischprodukte Antibiotika in schwindend geringen Konzentrationen. Im Labor gezüchtetes Hühnerfleisch erhielt bereits 2022 grünes Licht von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) [35].

Auch viele andere Unternehmen arbeiten aktuell an innovativen Lösungsansätzen, um beim Kultivieren der Zellen auf Antibiotika verzichten zu können. Beim RPM (Random Antimicrobial Peptide Mixtures) etwa handelt es sich um einen Cocktail aus synthetischen Peptiden, die das Bakterienwachstum hemmen, aber keinen negativen Einfluss auf die Zellen haben [36].  Die Produktion von Fleisch im Labor soll zukünftig ganz ohne Antibiotika auskommen bzw. sollen die eingesetzten Mengen aufs Nötigste verringert und sichergestellt werden, dass deren Rückstände nicht ins Endprodukt gelangen. [37],[38]  Ein gänzlicher Verzicht auf Antibiotika in der Zellkultur hätte mehrere Vorteile: Es würde die Sicherheit für Verbraucher:innen erhöhen und zusätzlich eine bessere Alternative in Hinblick auf die sich rasch ausbreitenden Antibiotikaresistenzen darstellen [39-41].

Fazit

Im Labor hergestelltes Fleisch birgt prinzipiell großes Potenzial für Umwelt, Tierwohl und Lebensmittelsicherheit.  Aktuell steckt es allerdings noch in seinen Kinderschuhen, und es bestehen berechtigte Bedenken hinsichtlich des Energieverbrauchs bei der Herstellung, der prinzipiellen technischen Machbarkeit und gesellschaftlicher Akzeptanz. Somit ist In-vitro-Fleisch noch keine realistische Alternative zu konventionellen Fleischprodukten, doch die Entwicklungen schreiten zügig voran. Einer der möglichen Vorteile der Fleischproduktion im Labor könnte eine langfristige Reduktion oder gar der gänzliche Verzicht auf Antibiotika sein. Kultiviertes Fleisch könnte so in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Senkung antibiotikabedingter Risiken für Mensch, Tier und Umwelt leisten – ein zentraler Aspekt des One-Health-Ansatzes, der die Gesundheit dieser drei Bereiche als untrennbar miteinander verbunden versteht.

Wir bedanken uns recht herzlich bei Klaus Dürrschmid von der BOKU University für die Hilfe bei diesem Beitrag!

Referenzen:

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