Projet H2020 Rafts4Biotech : Radeaux lipidiques bactériens synthétiques pour optimiser les bioprocédés industriels
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2017 -2021
- Budget alloué 6.733.580,00 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Rafts4Biotech
Rafts4Biotech est un projet de recherche de 48 mois qui sera développé par un consortium bien équilibré de trois RTO, quatre universités et cinq PME.
La méthodologie requise pour développer la proposition Rafts4Biotech est basée sur une approche intégrée de biologie des systèmes combinée à plusieurs disciplines différentes, telles que la modélisation mathématique, l'enzymologie et les approches de biologie synthétique. Cet aspect disciplinaire multiforme du consortium Rafts4Biotech est une conséquence de notre conviction de développer des radeaux lipidiques bactériens synthétiques en tant que technologie innovante avec de larges applications industrielles.
Les lots de travaux (WP) décrits ci-dessous dans cette proposition visent à démontrer la polyvalence de notre technologie en abordant trois énigmes biotechnologiques importantes causées par les limitations métaboliques actuelles subies par les châssis microbiens conventionnels :
- Ingénierie d'usines cellulaires pour produire de nouveaux antibiotiques lipophiles difficiles à produire dans des conditions de laboratoire (Pharma-SC).
- Mettre en œuvre des usines cellulaires existantes pour produire des additifs cosmétiques qui présentent actuellement de faibles rendements de production et des coûts de production élevés (Cosmétiques-SC) et
- Développer des usines cellulaires plus robustes et résilientes pour éliminer les contaminants industriels des sources d’aliments et de boissons (Feed-SC).
La traçabilité génétique des cellules bactériennes permet la génération de plateformes de châssis microbiens synthétiques (SMCP) avec des applications biotechnologiques importantes. Cependant, leur fonctionnalité est actuellement confrontée à d’importantes limitations extragénomiques en raison de mauvaises interactions protéine-protéine, d’une stoechiométrie protéique défavorable ou de la génération d’intermédiaires toxiques qui compromettent à terme les processus de production industrielle.
Pour répondre à ce problème, le projet Rafts4Biotech s'appuiera sur notre récente découverte : les bactéries sont capables d'organiser des compartiments membranaires subcellulaires similaires aux radeaux lipidiques des cellules eucaryotes, pour améliorer/protéger des processus cellulaires spécifiques. Le projet Rafts4Biotech permettra de concevoir des cellules bactériennes pour confiner les réactions biotechnologiquement pertinentes dans les radeaux lipidiques bactériens, en optimisant leur stoechiométrie et en protégeant les cellules des interférences métaboliques indésirables.
Le projet Rafts4Biotech produira ainsi des SMCP de nouvelle génération fiables et robustes, dans lesquels les processus de production industrielle sont confinés dans des radeaux lipidiques bactériens, libérés de leurs contraintes extragénomiques classiques et optimisés pour la production industrielle. De plus, ce concept peut être appliqué à de nombreux procaryotes, puisque les radeaux lipidiques sont présents dans de nombreuses espèces bactériennes.
S'appuyant sur cette polyvalence, le projet Rafts4Biotech utilisera deux biosystèmes pertinents sur le plan biotechnologique, Bacillus subtilis et Escherichia coli, pour concevoir des radeaux lipidiques bactériens synthétiques afin d'optimiser les performances de trois processus biochimiques complexes dans les industries pharmaceutique, cosmétique et de l'alimentation animale.
Pour y parvenir, le consortium Rafts4Biotech combine diverses expertises en biologie synthétique, biologie des systèmes et modélisation mathématique, et comprend plusieurs PME qui travailleront activement sur ce projet et traduiront cette technologie en applications commerciales. La technologie développée par Rafts4Biotech optimisera les processus industriels à plusieurs étapes et stimulera la recherche européenne.
Impact social : Le projet R4B développera des produits de grande valeur qui contribueront à créer une perception publique positive de la biologie synthétique et des systèmes. De plus, Rafts4Biotech ne prévoit pas de diffuser de constructions dans l'environnement ouvert, nous anticipons donc un accueil positif pour ce projet parmi toutes les parties prenantes et les acteurs de la biotechnologie industrielle, contribuant ainsi à améliorer l'opinion publique sur la biotechnologie et la biologie synthétique.
Objectif général : R4B développera une nouvelle génération polyvalente de châssis microbiens pour confiner les réactions industrielles pertinentes dans des compartiments membranaires subcellulaires nouvellement découverts appelés radeaux lipidiques bactériens. Cela permettra une régulation précise des processus industriels, leur performance optimale et leur isolement du métabolisme cellulaire pour éviter toute réactivité toxique.
La traçabilité génétique des cellules bactériennes permet la génération de plateformes de châssis microbiens synthétiques (SMCP) avec des applications biotechnologiques importantes. Cependant, leur fonctionnalité est actuellement confrontée à d’importantes limitations extragénomiques en raison de mauvaises interactions protéine-protéine, d’une stoechiométrie protéique défavorable ou de la génération d’intermédiaires toxiques qui compromettent à terme les processus de production industrielle.
Pour répondre à ce problème, le projet Rafts4Biotech s'appuiera sur notre récente découverte : les bactéries sont capables d'organiser des compartiments membranaires subcellulaires similaires aux radeaux lipidiques des cellules eucaryotes, pour améliorer/protéger des processus cellulaires spécifiques. Le projet Rafts4Biotech permettra de concevoir des cellules bactériennes pour confiner les réactions biotechnologiquement pertinentes dans les radeaux lipidiques bactériens, en optimisant leur stoechiométrie et en protégeant les cellules des interférences métaboliques indésirables.
Le projet Rafts4Biotech produira ainsi des SMCP de nouvelle génération fiables et robustes, dans lesquels les processus de production industrielle sont confinés dans des radeaux lipidiques bactériens, libérés de leurs contraintes extragénomiques classiques et optimisés pour la production industrielle. De plus, ce concept peut être appliqué à de nombreux procaryotes, puisque les radeaux lipidiques se trouvent dans de nombreuses espèces bactériennes.
S'appuyant sur cette polyvalence, le projet Raft4Biotech utilisera deux biosystèmes pertinents sur le plan biotechnologique, Bacillus subtilis et Escherichia coli, pour concevoir des radeaux lipidiques bactériens synthétiques et optimiser les performances de trois processus biochimiques complexes dans les secteurs pharmaceutique, cosmétique et de l'alimentation animale.
Pour y parvenir, le consortium Rafts4Biotech combine diverses expertises en biologie synthétique, biologie des systèmes et modélisation mathématique, et comprend plusieurs PME qui travailleront activement sur ce projet et traduiront cette technologie en applications commerciales. La technologie développée par Rafts4Biotech optimisera les processus industriels à plusieurs étapes et stimulera la recherche européenne.
La traçabilité génétique des cellules bactériennes permet la génération de plateformes de châssis microbiens synthétiques (SMCP) qui expriment des circuits génétiques complexes avec des applications biotechnologiques importantes. Malgré leur polyvalence génétique, la fonctionnalité appropriée des SMCP est actuellement confrontée à d'importantes limitations extragénomiques en raison de mauvaises interactions protéine-protéine, d'une stoechiométrie protéique défavorable et de la génération d'intermédiaires toxiques qui interfèrent avec le métabolisme et compromettent finalement les processus de production industrielle. Surmonter ces limitations est l’un des défis les plus importants de la biologie synthétique pour la mise en œuvre de biosystèmes artificiels. Le projet Rafts4Biotech cherche à surmonter cet obstacle.
Le volet innovation du projet Rafts4Biotech repose sur notre récente découverte selon laquelle les bactéries sont capables d'organiser des compartiments membranaires subcellulaires spécifiques, similaires aux radeaux lipidiques des cellules eucaryotes, pour améliorer l'efficacité de processus cellulaires spécifiques et les protéger des réactions croisées en dehors des radeaux lipidiques bactériens. Sur la base de cette découverte, il est possible de concevoir des cellules bactériennes pour confiner les réactions biotechnologiquement pertinentes dans des radeaux lipidiques, optimisant ainsi leur stoechiométrie et les protégeant des interférences métaboliques indésirables.
Le projet Rafts4Biotech mettra en œuvre cette nouvelle technologie et produira une nouvelle génération de SMCP fiables et robustes, dans lesquels les processus de production industrielle sont confinés dans des radeaux lipidiques bactériens. Grâce à cette nouvelle technologie, les SMCP surmonteront leurs limitations classiques en dehors du génome et seront optimisées pour la production industrielle. De plus, ces nouveaux biosystèmes artificiels peuvent sélectionner pour et contre une grande variété d’interactions biologiques et produire un châssis microbien extrêmement adaptable pour la production d’un groupe large et diversifié de produits à valeur ajoutée. De plus, limiter les interactions avec le métabolisme cellulaire augmentera la robustesse des usines cellulaires, car cela protégera les cellules des réactions indésirables et, par conséquent, de l’accumulation d’intermédiaires toxiques.
Il est important de souligner que le concept scientifique que nous développerons dans la proposition Rafts4Biotech peut être appliqué à une grande variété de procaryotes qui sont utilisés, de manière conventionnelle ou non conventionnelle, comme châssis microbien dans des environnements industriels. Cela est dû au fait que l’existence de radeaux lipidiques bactériens a été détectée chez presque toutes les espèces bactériennes. S'appuyant sur la polyvalence de cette nouvelle technologie, le projet Raft4Biotech utilisera deux systèmes microbiens pertinents sur le plan biotechnologique - la bactérie Gram-positive Bacillus subtilis et la bactérie Gram-négative Escherichia coli - pour concevoir des radeaux lipidiques bactériens synthétiques afin d'optimiser les performances de trois processus biochimiques complexes d'intérêt biotechnologique croissant. Ceux-ci serviront d’études de cas pour la mise en œuvre de cette proposition et sont détaillés ci-dessous :
- Production de nouveaux antibiotiques pour lutter contre les infections résistantes (étude de cas Pharma-SC)
- Mise en œuvre de voies biochimiques commercialement intéressantes (étude de cas sur les cosmétiques ou les cosmétiques-SC)
- Amélioration du châssis microbien pour résister aux processus industriels agressifs (étude de cas alimentaire ou Feed-SC)
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
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