基于“负责任创新”理念的探索——以“培养肉”研究为例

张 雪，边传周，高雪琴，郝修振

（河南牧业经济学院食品与生物工程学院，河南郑州 450000）

0 引言

在实验室采用从动物肌肉组织获取的细胞合成肌肉供人类摄食，谓之培养肉[1]。再生医学从患者细胞重建其恶损肌肉组织的方法获得了启发[2]。言而概之，少量干细胞可从未受伤害的活动物体获取，而后在生长培养基中让细胞分裂和增殖，从而获取培养肉[3]。培养基中大规模增长的细胞先分化成肌细胞，再融聚成肌纤维[4]。第一个培养肉类汉堡诞生于2013 年，其含有5 盎司的培养肉馅饼，烹制和品尝全程由伦敦Riverside Studios 的感官小组负责，干细胞从牛肩上搜集，耗时3 个多月，培育牛肉价格超33 万美元。品尝人员称，味道和传统汉堡相似。人们关注之余也盼望着未来数年内，可通过商超购买到该类培养肉制品[5-6]。随着科技进步，培养肉的研发已经成为企业界、学术界和政策界等日益关注的话题，对人类思维及膳食的变化产生了巨大的影响。但对人类而言，培养肉究竟是“魔鬼”还是“天使”？除了担忧与关注培养肉的发展，还需要思索如何将食品营养与安全植入其中，从而规避风险，造福人类。 “负责任创新” （Responsible Innovation，RI），作为近年来科技发展的重要战略理念，可从理论思考及现实应对的角度为此提供参考。为引起人们更深层次的探讨及关注，在阐明负责任创新的基础上，就培养肉负责任创新的研发途径进行思索，并对其负责任创新的迫切性进行商讨与解析。

1 “负责任创新”之概念

“负责任创新”是指在全面考量适销产品创新过程的基础上，评价其伦理的可持续性、可接纳度及社会期望值，社会行动者和创新者在此互动、透明的过程中彼此呼应，科技进步得以适当植入人们的社会生活[7]。各国政策部门高度关注科技界对负责任创新的研究，《从全球层面应对科研政策的伦理和监管挑战》 （欧盟，2012） 报告中阐明，负责任创新的基本要素是风险管理、道德可接受性及人类利益[8]。目前，各国积极践行创新项目及新兴技术政策制定过程中的负责任创新。

荷兰专家范·霍温（Van Hoven） 将负责任创新定义为“在创新研究中，将所有利益相关者通过综合的途径参与进来，让其明晰选择范围的影响和自身行动的后果，涉及道德观念和社会需求的结果需合理评估，从而开发新的产品、研究和服务设计及功能性需求”[7]。霍温认为，社会价值是负责任的创新检验评估的主要准则，其通过设计来完成。在功能性需求，如速度、力、温度等指标满足的同时，还要考量责任、隐私、尊重等价值设计的非功能性需求。因此，以理性价值作为创新决策和选择的原则，负责任创新既超越了传统对创新的经济学、管理学的理解，又将社会价值或道德伦理纳入创新范畴，从而使创新活动在价值设计中彰显出“责任”；此外，通过构建公众利益相关者公平、民主、和谐的科技与社会关系，发扬公共协商的作用，从而应对创新的潜在风险及负效应[8]。基于此，可以发现，通过包容而前瞻的价值设计，再借助社会公众的力量，负责任创新对科技创新开展负责任的治理与规范，人类整体利益得以可持续发展。

2 “负责任创新”研发培养肉

目前，制造培养肉最终产品的技术尚不明晰，且无来自动物新食品的指南及可采纳的监管途径。培养肉技术如何监管已被美国食品药品监督管理局（FDA） 及加拿大卫生部纳入考虑范畴[9]。培养肉制造和生产中涉及的多种因素应纳入考虑范围，且评估应在单独基础上进行，下述问题在培养肉的研发过程中主要存在：①研发培养肉过程中，所用动物细胞培养组分有无安全使用史和载体安全性[10-11]；②制备培养肉的工艺是否安全[12]；③培养肉之基因改良的潜在安全性[13]。除了感官这一要素，培养肉的研发涉及社会的多重因素，因其研发带来的食品安全问题、营养问题、风味问题等给人类饮食带来诸多的挑战。上述问题表明了负责任创新研发培养肉的迫切性，对此进行了2 个方面的探讨。

2.1 真实肉被培养肉取代之可能性

Winston Churchill 于1932 年提出了培养肉概念，但其进展缓慢，食品级组织培养肉的相关研发于2000 年在欧美等国家展开[14-15]。2013 年，荷兰专家Mark Post 采用动物细胞组织研发出史无前例的人造肉[16-17]。含不同细胞的骨骼肌组成了动物细胞培养肉，其通过胚胎干细胞或肌卫星细胞的分化、增殖、融合形成了骨骼肌纤维[18]。研发人员通过添加富含脂肪、氨基酸、维生素的培养液，先分离出可分化生长的原始干细胞，加速其增殖分化，从而获得大量牛肌肉组织细胞。细胞培养肉研发中不需进行垃圾废物处理，不耗费水和饲料，既满足了肉类的需求，又解决了传统养殖业引发的环境问题，包括无抗生素和激素、动物福利、环境友好等。营养、风味和口感接近真实肉制品的细胞培养肉，是人造肉未来的主要研发方向，但大规模肌肉细胞食品化和低成本获取层面，还存在诸多理论与技术的挑战。

2.2 研发培养肉的潜在危害及主要问题

2.2.1 安全性规范与评价无安全使用史之动物细胞载体与培养组分

培养基、细胞培养支架和氧载体组成了培养肉生产系统3 个没有安全使用历史的组分[18-19]。应用支架技术研发出不像牛排一样高度结构化的肉，而是具柔软一致性、磨碎的无骨肉[20]。由于对支架在细胞培养过程完成后的人体降解途径和可食用性，及细胞培养后移除并回收使用支架还存在疑虑，EDELMAN 将支架视为没有安全使用历史的产品，或在食品添加剂框架下对其进行安全评估，提出由可食用胶原蛋白制成的珠子作为基底，且其他可能的支架结构包括大弹性片或长细丝的阵列[21]。通常需补充10%～20%的生长培养基用于肌卫星细胞发育成骨骼细胞2 个阶段的培养基[12-13，22]，其主要包括胎牛血清、马氏血清或不含动物血清的新型品牌培养基，这些成分必须经过安全评估才能用于食品生产。诸如，大肠杆菌之类的微生物已被用于生产商业规模的食品添加剂和人类药物，由转基因植物和微生物生产的人血红蛋白可用于培养肉生产[23]，且正在研发以确定它们是否可以生产血液替代品[24-25]。可溶解大量氧气的全氟化合物（PFCs），能发挥与血红蛋白相同的功能，可参考其他食品添加剂进行安全评估。应根据培养肉制造的生产途径对这些氧载体的来源、成分或生产方法进行安全性评价。

2.2.2 安全性规范与评价生产制备培养肉新工艺

培养肉研发体系中，培养细胞的过程得以简化：使用生物反应器促使细胞以不间断悬浮的状态在培养基中生长，组织装配过程可以轻松地悬浮，且在低水平保持着流体切变。理想的生物反应器是集成的封闭系统，潜在的污染风险减少，从而产生将培养细胞用于肉类生产过程的新方法[26]。相较于动物生长和肉类屠宰，生物反应器中培养细胞很新颖。生物反应器优选具有在线监测体系的组分培养细胞，从而实现培养基灌注的实时调节[27-28]。巨大的封闭表面区域用于培养和增殖细胞，组织生长得以促进，所以生物反应器应具有大容积、高自动化体系及高产量细胞得以产生。这类无食品安全使用史的生物反应器之前在食品生产过程从未使用过。基于此，需综合考虑培养肉新工艺风险评估的以下要素：试验条件和设计；样品采集制备全程的标准；全部样品的原始数据及已发布数据；最终产品及预期用途等方面。

2.2.3 潜在安全性规范与评价之基因改造培养肉

不同味道、质地和风味特征的肉制品通过基因工程的细胞培养得以产生[29]。理论上，无需收获更多的胚胎，只使用胚胎干细胞，从而使细胞具有无限的再生潜力[30-31]。多个细胞分裂可形成培养肉体系的细胞培养物及肌肉组织，但随着胚胎干细胞的分化，可随着遗传突变的缓慢积累而发生。可通过下述方法以解决此问题：①细胞培养过程中需定期补充；②使用永生细胞系；③将一个细胞系永生化。其中，后2 种可能需要采用转基因技术，这会导致民众担忧。基于下述方法进行安全评估：在考量预期和非预期的影响基础上，采用具安全使用史的传统对应物作为参照，来评价新品的安全性。需特别关注的是，转基因技术可能会无意中发展或增加生物体的致敏、毒性或致病性，需评价新型和常规肉类间任何显著差异对健康的潜在不利影响。宿主和供体生物的历史信息对培养肉的评价有相当重要的作用，安全性评价可不进行遗传修饰，只是将来自动物的细胞系与遗传修饰的细胞系进行比较，从而评价差异对健康的潜在不利影响。主要包括所使用生物体的来源、特性和预期功能，基因编辑方法；删除、添加、插入或修改DNA 的信息；最终载体/构建体中序列的方向位置；目标细胞引入基因的功能等方面。

基于此，鉴于培养肉潜在的安全风险及对其风险防范与安全管理规范，完全有必要研究培养肉的负责任创新。随着培养肉在人类饮食中的出现，具有安全责任的培养肉的需求将变得更加紧迫。人类无法在培养肉出现安全、营养等状况之时再去找寻帮助，因此需高瞻远瞩、提前谋划，进行“负责任创新”培养肉的研发。

3 “负责任创新”培养肉的必由之路

培养肉作为现代科技发展的产物，其研发对人类膳食产生了巨大的影响，为解决目前因培养肉研发引起的忧虑，及实现可持续发展食品的期望，需合理考量、科学规划其定位与功能。“负责任创新”培养肉的研发是探寻其与人类膳食和谐共生的必由之路。

培养肉的安全管理规范与风险防范已开展相关研究工作，具体内容如下：

3.1 组分、载体及全程化学性风险预先防范及安全指标系统的建立

为防止长期培养物的感染，需在细胞培养物中加入抗有丝分裂剂或抗生素进行生产。为确保所用材料的安全使用，规范研发全程，需进行使用材料及研发周期安全性评估。因此，开展无安全使用史材料、遗传修饰过程、新工艺，以及最终产品中增塑剂、抗生素、残留化学污染物的检测技术研究，以防止研发过程中使用载体污染物的引入；研发中存在的任何载体溶剂、抗结块剂、固体稀释剂或在食品制造过程中使用的沉淀助剂、过滤剂等，都需建立标识、纯度规格、样品标签和使用说明。最后，形成化学性风险预先防范准则和技术规范标准，以建立培养肉载体和组分的化学性风险指标系统。

3.2 动物细胞培养及转化全程生物风险防范和安全指标系统的建立

对于培养肉研发全程的基因修饰潜在风险，无安全使用史的食用培养肉及新组分，应逐案处理进行合适的毒理学试验，建成培养肉全基因组的序列数据库；培养肉研发全程会引入一定量非食品级的胞内蛋白，造成高风险的生物外源物质，以及转基因后形成新的基因表达体，导致未知潜在毒性和致敏性。基于此，建立安全防范技术准则，考量复杂研发系统中培养肉的潜在毒性和致敏性评价，明确培养肉的生物检测指标体系很有必要。

3.3 营养素利用率比较、营养组分分析和膳食暴露量评价的建立

为了充分利用食物资源，了解培养肉研发过程中食品营养素的变化和损失，采用传统肉制品作为营养物参照，评价培养肉中各种可食性天然组分，依据使用传统工艺同种食物的预期营养价值变化，评估是否对消费者总体膳食营养量的摄入产生重大影响。测试细胞培养的最终产品，分析性质的差异。在此基础上，明确培养肉的膳食摄入标准。

4 结语

作为新生的科技成果，培养肉的研发对人类产生了重要的冲击和挑战，其生产是一种预期可获得大量关注与投资的新兴技术，通过前沿且包容的方法对培养肉“负责任的创新”进行全方位评价很有必要。为了明确安全及合理的使用培养肉，在充分考量社会需求和食品安全的选择的基础上将社会价值植入其中，从而形成具安全管理规范和风险防范的决策与行动。将创新和负责任行为紧密结合进行培养肉“负责任的创新”，良性、开放、健康和包容地促进培养肉的研发，从而助推人类膳食与培养肉的和谐共生。