Kultiviertes Fleisch stellt eine Alternative zur herkömmlichen Fleischproduktion dar. Das Verfahren zur Herstellung von kultiviertem Fleisch wird als Gewebezucht (Englisch: “Tissue Engineering”) bezeichnet.  Dabei werden wenige Zellen von einem Tier, zum Beispiel von einer Kuh, durch eine Gewebeprobe (Biopsie) entnommen. Diese Zellen werden dann außerhalb des Tiers (in vitro) in einem Behälter, einem sogenannten Bioreaktor, mit speziellen Nährstoffen vermehrt und vor allem zu Skelettmuskel- und Fettgewebe herangezüchtet (kultiviert) - die Hauptkomponenten von dem, was wir Fleisch nennen. Unter der Voraussetzung, dass die eingesetzte Nährstoffe keine tierischen Produkte enthalten, müssen für kultiviertes Fleisch keine Tiere geschlachtet werden. Eine Studie zeigt außerdem, dass, wenn erneuerbare Energien im Herstellungsprozess verwendet werden, im Vergleich zur herkömmlichen Fleischproduktion bis zu 92 % der Treibhausgasemissionen und bis zu 90 % des benötigten Landes eingespart werden können. 

Kultivierung bezeichnet den gezielten Anbau von Zellen, Geweben, Organen oder sogar kompletten Organismen. Meistens erfolgt dies durch die Arbeit mit einzelligen Organismen oder speziellen Zellen, die auf Nährböden oder in Flüssigkeiten, den sogenannten Nährmedien, wachsen und sich entwickeln.

Bei der Herstellung von kultiviertem Fleisch nutzt man diese Methode: Man entnimmt Stammzellen von einem Tier durch eine Biopsie. Diese Zellen werden dann in einem Nährmedium vermehrt, das heißt, sie teilen sich und wachsen. Durch verschiedene Prozesse entwickeln sich diese Zellen zu den gleichen Zelltypen, die auch in normalem Fleisch vorkommen. So entsteht Fleisch, ohne dass Tiere gezüchtet oder geschlachtet werden müssen.

Im Vergleich zur konventionellen Landwirtschaft werden in der neuartigen Technologie der zellulären Landwirtschaft Produkte, die bisher durch die Aufzucht von Tieren gewonnen wurden, mithilfe von Zellkulturen im Labor (in vitro) hergestellt. Anstatt ganze Tiere zu züchten, aufzuziehen und zu schlachten, um an deren Zellen und Eiweiße zu gelangen, erfolgt in der zellulären Landwirtschaft die direkte Herstellung dieser Zellen und Proteine im Labor. Prinzipiell gibt es zwei Kategorien der zellulären Landwirtschaft. 

Eine der Vorgehensweisen basiert auf Tissue Engineering, bei dem Stammzellen per Biopsie aus Spendertieren entnommen und zu verschiedenen Produkten wie kultiviertem Fleisch, Leder und Pelz herangezogen werden.

Die zweite Kategorie basiert auf Fermentationsprozessen. Hierbei werden keine Tierzellen genutzt, stattdessen werden Bakterien, Algen und Hefen eingesetzt, um die gewünschten organischen Moleküle, z.B. Gelatine, Casein und Collagen zu produzieren. Dies gelingt, indem die Gene für die gewünschten Moleküle in das Erbgut dieser Mikroorganismen eingesetzt werden (genetische Modifikation) und diese die gewünschten Moleküle anschließend über ihre natürlichen Stoffwechselwege produzieren.

Das Ziel der zellulären Landwirtschaft ist es, die Produktion landwirtschaftlicher Produkte hygienischer, gesünder, nachhaltiger und ethisch vertretbarer zu gestalten. 

Gewebezüchtung, auch als Tissue Engineering bekannt, ist eine Fachrichtung, die verschiedene Wissenschaftsbereiche wie Ingenieurwissenschaften, Materialwissenschaften, Medizin und Biotechnologie miteinander verbindet. Das Hauptziel ist es, Gewebestrukturen zu erstellen oder in der Medizin beschädigtes oder krankes Gewebe zu ersetzen. Dabei werden Zellen und Trägermaterialien, sogenannte Scaffolds, zusammen mit Wachstumsfaktoren, also bestimmten biochemischen Stoffen, verwendet. In der medizinischen Anwendung sollen diese künstlich geschaffenen Gewebestrukturen dazu dienen, geschädigtes Gewebe im menschlichen Körper zu ersetzen. 
Forscher haben sich diese Technologie nun zu Nutze gemacht, um Fleisch basierend auf tierischen Zellen als Nahrungsmittel zu züchten bzw. zu kultivieren. 

Um die Textur und Struktur konventioneller Fleischprodukte, wie beispielsweise eines dicken Rindersteaks, zu imitieren, ist die Entwicklung komplexerer Strukturen erforderlich, die über einfache Produkte wie Hackfleisch oder Würstchen hinausgehen. 
 

In tierischen Organismen ist der Raum zwischen den Zellen in Geweben und Organen mit einer komplexen Netzwerkstruktur ausgefüllt, die als extrazelluläre Matrix (EZM) bezeichnet wird. Diese wird von den Zellen selbst hergestellt und besteht aus verschiedenen Substanzen, einschließlich Proteinen und Kohlenhydraten. Diese Matrix bietet nicht nur mechanischen Halt und Struktur, sondern beeinflusst auch viele Zellfunktionen wie Wachstum, Bewegung, Kommunikation, Proliferation und Differenzierung. Zudem gibt es Zellen, sogenannte adhärente Zellen, die ein Substrat benötigen, an dem sie sich anheften können, um überhaupt wachsen zu können. Im lebenden Organismus stellt die EZM in der Regel dieses Substrat dar. 

Bei der Züchtung von Geweben und Organen außerhalb des Organismus sind in der Regel nur Zellen, aber keine EZM vorhanden. Sogenannte „Scaffolds“ (Gerüste), dreidimensionale Gerüststrukturen, werden daher künstlich hergestellt, um die EZM zu imitieren und so gut wie möglich zu ersetzen. Diese bieten adhärenten Zellen ein Substrat, an dem sie sich anheften können und unterstützen u.a. deren Wachstum, Vermehrung (Proliferation) und Entwicklung in Muskelzellen und andere Zelltypen (Differenzierung). Dadurch können sich wenige Ausgangszellen vermehren und in ein dreidimensionales Gewebe organisieren. Nur so kann die Textur und Struktur konventioneller Fleischprodukte, wie beispielsweise eines dicken Rindersteaks, imitiert werden.

Scaffolds können zum Beispiel durch einen 3D-Biodruck (3D Bioprinting) nach Vorbild eines echten Gewebes hergestellt werden. Neben der Architektur des Scaffolds sind ebenfalls die verwendeten Gerüstmaterialien und deren Eigenschaften ausschlaggebend. Diese müssen nicht nur die Eigenschaften der EZM imitieren, sondern auch für den menschlichen Körper verträglich (biokompatibel) sein. Bei der Herstellung von kultiviertem Fleisch sind essbare Materialien von Vorteil. 

Mikroträger sind kleine, perlenähnliche Strukturen mit einem typischen Durchmesser von 100 bis 400 Mikrometern. Sie zählen zu den Gerüsten (Scaffolds) und bilden damit eine dreidimensionale Basis, auf der Zellen haften, wachsen und sich zu spezifischen Zelltypen entwickeln können. Dies ist besonders für sogenannte adhärente Zellen wichtig, die eine Anhaftungsfläche benötigen, um wachsen und sich vermehren zu können.

Besonders hervorzuheben ist die Rolle der Mikroträger in Bioreaktoren, wo sie die Zellproduktion deutlich steigern. Ihre runde 3D-Struktur bietet im Vergleich zu flachen 2D-Oberflächen eine vergrößerte Anhaftungsfläche für die Zellen, was zu einer effizienteren Nutzung des Raums im Bioreaktor führt. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig für die Massenproduktion von kultiviertem Fleisch.

Wie andere Gerüste auch, können Mikroträger aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei die Wahl des Materials entscheidend für den Zuchtprozess der Zellen ist. In Zukunft dürften Materialien bevorzugt werden, die entweder essbar sind oder sich biologisch abbauen lassen, um einen sicheren Konsum zu gewährleisten.