Projecte H2020 Rafts4Biotech: Basses lipídiques bacterianes sintètiques per optimitzar bioprocessos industrials
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2021
- Pressupost assignat 6.733.580,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Rafts4Biotech
Rafts4Biotech és un projecte de recerca de 48 mesos de durada que serà desenvolupat per un consorci ben equilibrat constituït per 3 RTO, 4 universitats i 5 pimes.
La metodologia requerida per desenvolupar la proposta de Rafts4Biotech es basa en un enfocament integrat de biologia de sistemes combinat amb diverses disciplines diferents, com ara el modelatge matemàtic, l'enzimologia i els enfocaments de biologia sintètica. Aquest aspecte disciplinari multifacètic del consorci Rafts4Biotech és conseqüència de la nostra convicció de desenvolupar basses lipídiques sintètiques bacterianes com una tecnologia innovadora amb àmplies aplicacions industrials.
Els paquets de treball (WP) descrits a continuació d'aquesta proposta tenen com a objectiu demostrar la versatilitat de la nostra tecnologia en abordar tres importants enigmes biotecnològics causats per les limitacions metabòliques actuals que pateixen els xassís microbians convencionals:
- Enginyeria de fàbriques cel·lulars per produir nous antibiòtics lipofílics difícils de produir en condicions de laboratori (Pharma-SC).
- Implementar fàbriques cel·lulars existents per produir additius cosmètics que actualment mostren baixos rendiments de producció i alts costos de producció (Cosmètics-SC) i
- Desenvolupar fàbriques cel·lulars més robustes i resistents per eliminar contaminants industrials de fonts d'aliments i begudes (Pensos-SC).
La manejabilitat genètica de les cèl·lules bacterianes permet generar plataformes de xassís microbians sintètics (SMCP) amb notables aplicacions biotecnològiques. Tot i això, la seva funcionalitat s'enfronta actualment a importants limitacions extragenòmiques a causa d'interaccions proteïna-proteïna deficients, una estequiometria proteica desfavorable o la generació d'intermediaris tòxics que, en última instància, comprometen els processos de producció industrial.
Per resoldre aquest problema, el projecte Rafts4Biotech aprofitarà el nostre descobriment recent: els bacteris són capaços d'organitzar compartiments de membrana subcel·lular similars a les basses lipídiques de les cèl·lules eucariotes, per millorar/protegir processos cel·lulars específics. El projecte Rafts4Biotech dissenyarà cèl·lules bacterianes per confinar reaccions biotecnològicament rellevants en basses lipídiques bacterianes, optimitzant-ne l'estequiometria i protegint les cèl·lules d'interferències metabòliques indesitjables.
Per tant, el projecte Rafts4Biotech produirà SMCP de nova generació, fiables i robustes, en què els processos de producció industrial es confinen en basses lipídiques bacterianes, alliberades de les seves limitacions extragenòmiques clàssiques i optimitzades per a la producció industrial. A més, aquest concepte es pot aplicar a molts procariotes, ja que les basses lipídiques es presenten en moltes espècies bacterianes.
Basant-se en aquesta versatilitat, el projecte Rafts4Biotech utilitzarà dos biosistemes biotecnològicament rellevants, Bacillus subtilis i Escherichia coli, per dissenyar basses lipídiques bacterianes sintètiques per tal d'optimitzar el rendiment de tres processos bioquímics complexos als sectors farmacèutic, cosmètic.
Per aconseguir-ho, el consorci Rafts4Biotech combina diferents coneixements especialitzats en biologia sintètica, biologia de sistemes i modelatge matemàtic, i inclou diverses PIME que treballaran activament en aquest projecte i traduiran aquesta tecnologia en aplicacions comercials. La tecnologia desenvolupada per Rafts4Biotech optimitzarà els processos industrials de diverses etapes i impulsarà la investigació europea.
Impacte social: el projecte R4B desenvoluparà productes d'alt valor afegit que contribuiran a crear una opinió positiva a la societat sobre la biologia sintètica i de sistemes. A més, Rafts4Biotech no té previst alliberar cap constructe a l'entorn obert, per això anticipem una bona acollida d'aquest projecte entre tots els actors socials i actors de la biotecnologia industrial, contribuint així a millorar l'opinió pública sobre la biotecnologia i la biologia sintètica.
Objectiu general: R4B desenvoluparà una nova generació versàtil de xassís microbians per confinar reaccions de rellevància industrial en compartiments de membrana subcel·lular, recentment descoberts i anomenats basses lipídiques bacterianes. Això permetrà la regulació precisa dels processos industrials, el seu rendiment òptim i el seu aïllament del metabolisme cel·lular per prevenir la reactivitat tòxica.
La manejabilitat genètica de les cèl·lules bacterianes permet generar plataformes de xassís microbians sintètics (SMCP) amb notables aplicacions biotecnològiques. Tot i això, la seva funcionalitat s'enfronta actualment a importants limitacions extragenòmiques a causa d'interaccions proteïna-proteïna deficients, una estequiometria proteica desfavorable o la generació d'intermediaris tòxics que, en última instància, comprometen els processos de producció industrial.
Per resoldre aquest problema, el projecte Rafts4Biotech aprofitarà el nostre descobriment recent: els bacteris són capaços d'organitzar compartiments de membrana subcel·lular similars a les basses lipídiques de les cèl·lules eucariotes, per millorar/protegir processos cel·lulars específics. El projecte Rafts4Biotech dissenyarà cèl·lules bacterianes per confinar reaccions biotecnològicament rellevants en basses lipídiques bacterianes, optimitzant-ne l'estequiometria i protegint les cèl·lules d'interferències metabòliques indesitjables.
Per tant, el projecte Rafts4Biotech produirà SMCP de nova generació, fiables i robustes, en què els processos de producció industrial es confinen en basses lipídiques bacterianes, alliberades de les seves limitacions extragenòmiques clàssiques i optimitzades per a la producció industrial. A més, aquest concepte es pot aplicar a nombrosos procariotes, ja que les basses lipídiques es troben en nombroses espècies bacterianes.
Basant-se en aquesta versatilitat, el projecte Raft4Biotech utilitzarà dos biosistemes de rellevància biotecnològica, Bacillus subtilis i Escherichia coli, per dissenyar basses lipídiques bacterianes sintètiques i optimitzar el rendiment de tres processos bioquímics complexos als sectors farmacèutic, cosmètic i de pin.
Per aconseguir-ho, el consorci Rafts4Biotech combina diferents coneixements en biologia sintètica, biologia de sistemes i modelatge matemàtic, i inclou diverses pimes que treballaran activament en aquest projecte i traduiran aquesta tecnologia en aplicacions comercials. La tecnologia desenvolupada per Rafts4Biotech optimitzarà processos industrials multietapa i impulsarà la investigació europea.
La manejabilitat genètica de les cèl·lules bacterianes permet generar plataformes de xassís microbians sintètics (SMCP) que expressen complexos circuits genètics amb notables aplicacions biotecnològiques. Tot i la seva versatilitat genètica, la funcionalitat correcta de les SMCP s'enfronta actualment a importants limitacions extragenòmiques a causa d'interaccions proteïna-proteïna deficients, una estequiometria proteica desfavorable i la generació d'intermediaris tòxics que interfereixen amb el metabolisme i, en última instància, comprometen els processos de producció industrial. Superar aquestes limitacions és un dels reptes més importants de la biologia sintètica per a la implementació de biosistemes artificials. El projecte Rafts4Biotech cerca resoldre aquest obstacle.
El component d'innovació del projecte Rafts4Biotech es basa en el nostre descobriment recent: que els bacteris són capaços d'organitzar compartiments específics de la membrana subcel·lular, similars a les anomenades basses lipídiques de les cèl·lules eucariotes, per millorar l'eficiència de processos cel·lulars específics i protegir-les de reaccions encreuades fora. Basant-se en aquest descobriment, és possible dissenyar cèl·lules bacterianes per confinar reaccions biotecnològicament rellevants en basses lipídiques, optimitzant així la seva estequiometria i protegint-les d'interferències metabòliques indesitjables.
El projecte Rafts4Biotech implementarà aquesta nova tecnologia i produirà una nova generació de SMCP fiables i robustes, en què els processos de producció industrial es confinen en basses lipídiques bacterianes. Gràcies a aquesta nova tecnologia, les SMCP superaran les limitacions clàssiques fora del genoma i s'optimitzaran per a la producció industrial. A més, aquests nous biosistemes artificials poden seleccionar a favor i contra una gran varietat d'interaccions biològiques i produir un xassís microbià extremadament adaptable per a la producció d'un ampli i divers grup de productes de valor afegit. A més, limitar les interaccions amb el metabolisme cel·lular augmentarà la robustesa de les fàbriques cel·lulars, ja que protegirà les cèl·lules de reaccions indesitjables i, per tant, de l'acumulació d'intermediaris tòxics.
És important destacar que el concepte científic que desenvoluparem a la proposta Rafts4Biotech pot aplicar-se a una enorme diversitat de procariotes que s'utilitzen, convencional o no convencionalment, com a xassís microbià en entorns industrials. Això és degut a que s'ha detectat l'existència de basses lipídiques bacterianes a gairebé totes les espècies bacterianes. Basant-se en la versatilitat d'aquesta nova tecnologia, el projecte Raft4Biotech utilitzarà dos sistemes microbians de rellevància biotecnològica: el bacteri grampositiu Bacillus subtilis i el bacteri gramnegatiu Escherichia coli, per dissenyar basses lipídiques bacterianes sintètiques per tal d'optimitzar el rendiment de tres processos. Aquests sutilitzaran com a casos destudi per a la realització daquesta proposta i es detallen a continuació:
- Producció de nous antibiòtics per combatre infeccions resistents (cas d'estudi farmacèutic o Pharma-SC)
- Implementació de vies bioquímiques de valor comercial (cas d'estudi de cosmètics o Cosmetics-SC)
- Millora del xassís microbià per resistir processos industrials agressius (cas d'estudi d'aliments o Feed-SC)
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Projectes relacionats
