I fattori di crescita sono la parte più costosa della produzione di carne coltivata, rappresentando fino al 99% dei costi dei mezzi di coltura cellulare. Per rendere la carne coltivata accessibile (puntando a £8/kg), questi costi devono scendere del 99%. Attualmente, fattori di crescita chiave come il FGF2 costano circa £147 per milligrammo (£147.000 per grammo), rendendo la produzione su larga scala economicamente non sostenibile.
Punti chiave:
- I fattori di crescita possono contribuire fino al 90% dei costi di produzione.
- I prezzi del FGF2 sono scesi da £1.500/mg (2018) a £147/mg (2022) ma rimangono lontani dall'obiettivo di £100.000/kg.
- I costi di produzione della carne coltivata superano ancora £320/kg rispetto ai prezzi della carne convenzionale di circa £6/kg.
- Gli sforzi di ricerca si concentrano sulla riduzione dei costi attraverso cellule auto-produttive, scalando la produzione e ottimizzando i mezzi di crescita.
Senze drastiche riduzioni dei costi, la carne coltivata non può competere con i prezzi della carne convenzionale.
Cosa costano oggi i fattori di crescita
Fasce di prezzo per i principali fattori di crescita
Tornando al 2018, FGF2 aveva un prezzo elevato di £1,500 per milligrammo (£1,5 milioni per grammo) [2]. Avanzando a settembre 2022, fornitori come ORF Genetics lo offrivano per £147 per milligrammo, o £147,000 per grammo[2]. Seppur questa diminuzione rifletta alcuni aggiustamenti di mercato, i prezzi rappresentano ancora un ostacolo significativo per l'aumento della produzione di carne.
Nel frattempo, Essential 8 mezzo privo di siero , un ingrediente chiave, costa circa £305 per litro[2][5]. All'interno di questa formulazione, i fattori di crescita dominano la spesa, rappresentando il 99% del costo. Specificamente, FGF2 e TGF-β contribuiscono 96% al totale, mentre altri componenti come insulina, albumina e transferrina aggiungono tra £32 e £81 per litro quando provengono da fornitori commerciali [2].
"I fattori di crescita possono costare migliaia di dollari al grammo, il che va bene se li usi per coltivare cellule in laboratorio, ma rappresenta un problema se li usi per produrre tonnellate di carne." - Elaine Watson[4]
Aggiungendo alla sfida c'è la limitata capacità di produzione globale per certe proteine come transferrina, che è limitata a solo 0,2 a 0,3 tonnellate metriche all'anno[1]. Queste proteine sono principalmente prodotte per applicazioni biofarmaceutiche, dove la produzione su piccola scala e ad alta purezza giustifica i loro prezzi elevati.
Queste cifre dipingono un quadro chiaro delle sfide finanziarie che devono essere affrontate.
Perché i costi dei fattori di crescita elevati sono importanti
A questi prezzi, la scienza della produzione di carne coltivata su scala commerciale non è semplicemente fattibile. Utilizzando le attuali formulazioni dei media, il costo per produrre un singolo chilogrammo di carne coltivata supera £320 [5]. Confrontalo con i circa £6 necessari per produrre un chilogrammo di carne macinata convenzionale [5], e la disparità diventa allarmantemente chiara. Un singolo hamburger potrebbe costare oltre £320[5], trasformandolo in un articolo di lusso inaccessibile.
Per competere con la carne tradizionale, la carne coltivata deve raggiungere un prezzo al dettaglio di £8 per chilogrammo. Affinché ciò accada, i fattori di crescita e le proteine ricombinanti devono contribuire per non più di £0.80 per chilogrammo - solo 10% dei costi totali di produzione [1]. Raggiungere questo obiettivo richiederebbe di ridurre i costi attuali di produzione biopharmaceutica del 99%[1]. Senzo tali riduzioni drastiche, il sogno di una carne coltivata accessibile per le masse rimane irraggiungibile.
"Non è l'unico fattore limitante [per la viabilità commerciale della carne coltivata in laboratorio], ma è sicuramente un collo di bottiglia che deve essere affrontato." - Jane Lam, VP sviluppo commerciale globale & alleanze, CellRx [4]
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Tendenze nell'espansione e bioprocessing della carne coltivata
Costi target per carne coltivata accessibile
Costi dei fattori di crescita della carne coltivata: Prezzi attuali vs Prezzi target
Obiettivi di riduzione dei costi
Il Good Food Institute ha stabilito un benchmark per la carne coltivata a £10/kg , con fattori di crescita e proteine ricombinanti limitati a £1/kg, che rappresentano solo il 10% dei costi totali di produzione [1].
Analizzando ulteriormente, ogni proteina ha il proprio obiettivo di costo. L'albumina, che costituisce un incredibile 96,6% del volume totale di proteine ricombinanti utilizzate nell'industria, deve raggiungere un costo di £10/kg [1]. L'insulina e la transferrina, d'altra parte, sono mirate a £1,000/kg ciascuna [1]. Per i fattori di crescita come il FGF2, che rappresentano solo lo 0,02% del volume totale di proteine, i costi di produzione possono arrivare fino a £100,000/kg e rimanere comunque in linea con gli obiettivi di accessibilità [1].
"Per soddisfare questa ambiziosa proiezione dei costi, l'albumina dovrebbe essere prodotta a $10/kg, l'insulina e la transferrina a $1,000/kg, e i fattori di crescita a $100,000/kg." - Good Food Institute [1]
Queste proiezioni si basano su un intervallo di efficienza di 8–13 litri per chilogrammo di carne coltivata [1]. Tuttavia, raggiungere questi obiettivi richiederà di superare significative sfide di produzione e necessità infrastrutturali che non esistono ancora su scala necessaria.Per mettere questo in prospettiva, catturare solo l'1% del mercato globale della carne richiederebbe milioni di chilogrammi di albumina ricombinante, superando di gran lunga le attuali capacità di produzione per molti enzimi industriali [1].
Confronto tra Costi Attuali e Obiettivi
La tabella sottostante evidenzia il netto contrasto tra i costi attuali e gli ambiziosi obiettivi per i componenti della carne coltivata.
| Componente | Costo Stimato Attuale (per kg) | Costo Obiettivo 2030 (per kg) | Quota di Volume |
|---|---|---|---|
| Albumina | Alto (livelli biofarmaceutici) | £10 [1] | 96.6% [1] |
| Insulina | Alto (livelli biopharmaceutical) | £1,000 [1] | 0.97% [1] |
| Transferrina | Alto (livelli biopharmaceutical) | £1,000 [1] | 2.42% [1] |
| FGF2 (Fattore di Crescita) | £7.47M – £147M [2] | £100,000 [1] | <0.01% [1] |
| Carne Coltivata (Totale) | £37 – £132+ [1][2] | £10 [1] | N/D |
Il divario tra i costi di produzione attuali e i valori target è immenso. Ad esempio, il FGF2 commerciale costa attualmente circa £147M/kg (a settembre 2022) [2], anche se alcuni metodi di produzione interni hanno ridotto questo a circa £7.47M/kg [2]. Anche così, questi numeri rimangono ben al di sopra dell'obiettivo di £100,000/kg [1].
Mentre i fattori di crescita come il FGF2 affrontano drammatici ostacoli alla riduzione dei costi, la sfida più grande risiede nelle proteine come l'albumina.Poiché l'albumina è utilizzata in quantità così elevate, anche piccole inefficienze nei costi possono portare a spese significative quando scalate. Questo rende la produzione economica di proteine ad alto volume un obiettivo critico per l'industria.
Metodi per Ridurre i Costi dei Fattori di Crescita
Ingegneria Cellulare e Auto-Produzione
Un modo promettente per ridurre i costi dei fattori di crescita è ingegnerizzare le cellule per produrre i propri fattori di crescita. Nel gennaio 2024, i ricercatori del Centro per l'Agricoltura Cellulare dell'Università di Tufts (TUCCA), guidati da Andrew Stout e David Kaplan, hanno pubblicato uno studio in Cell Reports Sustainability. Hanno dimostrato come le cellule muscolari bovine ingegnerizzate potessero auto-produrre FGF2 integrando il gene FGF bovino con un interruttore controllabile.Questa tecnica, nota come segnalazione autocrina, elimina la necessità di processi secondari complessi come la crescita di batteri in grandi serbatoi e la purificazione del prodotto. Questo è particolarmente impattante, poiché FGF2 rappresenta circa il 60% del costo totale nei "Beefy-9" media di coltura [6].
"Questi tipi di sistemi offrono la possibilità di ridurre drasticamente il costo della produzione di carne coltivata coinvolgendo le cellule stesse per lavorare con noi nei processi, richiedendo meno input esterni (ingredienti aggiunti) e quindi meno processi di produzione secondari per quegli input." - Andrew Stout, Ricercatore Principale, Università di Tufts [6]
Inoltre, i ricercatori stanno lavorando per stabilizzare i fattori di crescita come IGF-1 e FGF2 modificando le loro sequenze di amminoacidi per estenderne le emivite.Tecnologie come PODS, che consentono un rilascio lento e continuo di proteine, migliorano ulteriormente l'efficienza dei costi [3]. Questi progressi nella produzione autonoma aprono la strada a una migliore scalabilità e a processi semplificati.
Miglioramenti nella Scalabilità e nel Rendimento
Aumentare la produzione è un altro passo critico per ridurre i costi. Passare dalla produzione in laboratorio su piccola scala alla produzione industriale su larga scala potrebbe ridurre significativamente i costi dei fattori di crescita, con obiettivi fino a £0.08 per grammo - paragonabile al costo degli enzimi industriali utilizzati nei detergenti [3]. Raggiungere questo obiettivo implica il passaggio da sistemi cellulari mammiferi costosi a opzioni più scalabili come E. coli, lievito o piante transgeniche.
Ad esempio, Orf Genetics, un'azienda biotecnologica islandese, utilizza piante di orzo transgeniche per produrre fattori di crescita come IL-6, FGF ed EGF.Nel frattempo, Future Fields, una società canadese, impiega mosche della frutta transgeniche per produrre FGF2 e transferrina su larga scala [3]. Questi approcci non solo riducono i costi ma rendono anche la produzione più efficiente.
Efficienza dei Mezzi di Crescita
Poiché i mezzi di crescita rappresentano il 55-95% dei costi totali di produzione - e i fattori di crescita costituiscono circa il 99% di questi costi - ottimizzare la composizione dei mezzi e recuperare nutrienti è cruciale. I risparmi sui costi possono essere ottenuti passando a ospiti di espressione più economici, come l'uso di TGF-β3 derivato da E. coli invece del più costoso TGF-β1 derivato da CHO. Inoltre, le piattaforme di sintesi proteica senza cellule che replicano il citoplasma di E. coli offrono un'altra via per ridurre i costi [3].
Altre innovazioni, come le tecniche di stabilizzazione e i sistemi a rilascio lento, riducono ulteriormente la quantità di fattore di crescita necessaria e diminuiscono la frequenza dei cambi di mezzo. Insieme, queste strategie rendono la produzione di carne coltivata più economica, avvicinandola all'accessibilità necessaria per un'adozione di mercato diffusa.
Come Questo Influisce sui Prezzi della Carne Coltivata
Da £437.000/kg a £8/kg
I progressi nell'ingegneria cellulare e nella scalabilità della produzione hanno portato a riduzioni drammatiche del costo della carne coltivata. Nel 2013, il prezzo dei primi prototipi raggiunse un incredibile £437.000 per chilogrammo. Avanzando fino al periodo 2022–2025, i sistemi di produzione migliorati sono riusciti a ridurre questo costo a circa £50 per chilogrammo. Con ulteriori perfezionamenti nella produzione di fattori di crescita, i ricercatori prevedono che i costi potrebbero scendere fino a £1.55 per chilogrammo in condizioni ideali [7][8]. Questi cambiamenti segnano un passo significativo verso la realizzazione della carne coltivata come opzione praticabile e accessibile.
Nel 2021, i fattori di crescita e le proteine ricombinanti da sole hanno aggiunto circa £105 per chilogrammo al costo totale. Tuttavia, con una riduzione dei costi dei fattori di crescita di 1.000 volte e un calo di 500 volte di altre proteine ricombinanti, il loro contributo combinato potrebbe ridursi a soli £0,18 per chilogrammo [2].
Il Good Food Institute ha previsto che la carne coltivata potrebbe raggiungere la parità di prezzo con la carne tradizionale entro il 2030, con un costo stimato di £4,50 per chilogrammo negli scenari più ottimistici [8]. Elliot Swartz, scienziato senior presso il Good Food Institute, ha evidenziato le implicazioni più ampie di questo cambiamento:
"Entro il 2030, ci aspettiamo di vedere progressi reali sui costi per la carne coltivata e massicce riduzioni nelle emissioni e nell'uso del suolo portate avanti dalla transizione a questo metodo di produzione della carne." [8]
Per raggiungere un costo di produzione di £8 per chilogrammo - dove i fattori di crescita e le proteine ricombinanti rappresentano al massimo il 10% del totale (circa £0,80 per chilogrammo) - è necessario soddisfare obiettivi di costo specifici. Ad esempio, l'albumina ricombinante deve scendere a circa £8 per chilogrammo, l'insulina e la transferrina a £800 per chilogrammo, e fattori di crescita essenziali come FGF2 a circa £80.000 per chilogrammo [1].
Per coloro che sono ansiosi di provare la carne coltivata, piattaforme come
Conclusione
I fattori di crescita e le proteine ricombinanti sono attualmente la spesa maggiore nella produzione di carne coltivata , costituendo fino al 99% dei costi dei mezzi di coltura cellulare di base [2]. Per allineare i prezzi della carne coltivata a quelli della carne convenzionale, questi costi devono diminuire drasticamente - fino al 99% in alcuni casi rispetto ai prezzi attuali della produzione biofarmaceutica [1]. È una sfida ardua, ma una che definisce il percorso futuro per l'industria.
Affinché la carne coltivata possa competere, i fattori di crescita e le proteine ricombinanti non devono rappresentare più del 10% dei costi totali, traducendosi in circa £0,80 per chilogrammo [1]. Questo è in linea con le discussioni precedenti riguardo alla riduzione dei costi delle proteine per raggiungere un obiettivo complessivo di £8/kg. Inoltre, l'efficienza dei media deve migliorare significativamente, richiedendo tra 8 e 13 litri per chilogrammo di carne prodotta. Senza questa efficienza, anche le proteine più economiche non renderanno il processo sostenibile [1] .
"Affinché la carne coltivata sia competitiva in termini di costi, i costi di produzione per i fattori di crescita e le proteine ricombinanti devono diminuire di diversi ordini di grandezza" [1].
Il Good Food Institute sottolinea l'urgenza di questa sfida. La soluzione risiede nel passaggio dalla produzione farmaceutica su piccola scala a una produzione alimentare su larga scala [1].
Domande Frequenti
Perché i fattori di crescita sono così costosi?
I fattori di crescita sono costosi perché svolgono un ruolo cruciale nella crescita cellulare durante la produzione di carne coltivata e si basano su metodi biotecnologici complessi per essere prodotti. Proteine come FGF2 e TGF-β possono costare milioni per grammo a causa dei processi laboriosi coinvolti nella loro produzione, purificazione e stabilizzazione. Per ridurre questi costi e rendere la carne coltivata più accessibile e competitiva rispetto alla carne convenzionale, si stanno esplorando strategie come la produzione interna di fattori di crescita, il miglioramento della stabilizzazione delle proteine e l'ingegnerizzazione delle cellule per generare i propri fattori di crescita.
Cosa deve cambiare per raggiungere £8/kg di carne coltivata?
Per ridurre il costo della carne coltivata a £8 per chilogrammo, il prezzo del mezzo di crescita deve scendere al di sotto di £0,82 per litro. Inoltre, i costi dei fattori di crescita devono essere ridotti a £82.000 per chilogrammo o meno.Raggiungere questo dipenderà da progressi come produzione interna, stabilizzazione delle proteine, ingegneria cellulare, e tecniche scalabili come fermentazione di precisione.
Quale approccio di riduzione dei costi mostra le maggiori promesse: cellule auto-produttive, scalabilità o ottimizzazione dei mezzi?
Sviluppare cellule auto-produttive capaci di generare i propri fattori di crescita si sta rivelando un cambiamento radicale. Perché? Perché i fattori di crescita attualmente rappresentano un incredibile 95% dei costi di produzione. Creando cellule che producono questi fattori internamente, il potenziale di riduzione dei costi è immenso.
Mentre altri approcci, come l'aumento della produzione o l'uso di mezzi privi di siero, possono aiutare a ridurre le spese, le cellule auto-produttive affrontano uno dei principali fattori di costo nella produzione di carne coltivata.Questo potrebbe aprire la strada a soluzioni più accessibili e scalabili nel settore.
