Un equipo de investigadores e investigadoras del Instituto de Automática e Informática Industrial (Instituto ai2) de la Universitat Politècnica de València (UPV) lidera DBTL4SynBioCON, un proyecto pionero que busca mejorar la capacidad de los microorganismos para adaptarse a cambios ambientales en bioproducción. La iniciativa, dirigida por los profesores Alejandro Vignoni y Jesús Picó, propone el desarrollo de un ciclo de Diseño-Construcción-Prueba-Aprendizaje (DBTL, por sus siglas en inglés) cuyo objetivo es mejorar la eficiencia y estandarización de la ingeniería genética aplicada a la producción de compuestos de interés biomédico y nutracéutico.
El proyecto estudiará cómo los microorganismos responden a diferentes factores ambientales, como variaciones en la disponibilidad de nutrientes, fluctuaciones de temperatura y estrés químico, en contextos industriales como biorreactores, cultivos en medios sintéticos y producción a gran escala. DBTL4SynBioCON se centra en la caracterización modular de circuitos genéticos sintéticos, la automatización de procesos experimentales y el uso de herramientas de inteligencia artificial, aprendizaje automático y teoría de control para el diseño y ajuste óptimo de mecanismos de regulación dinámica.
A diferencia de otros enfoques en bioproducción, DBTL4SynBioCON introduce un marco estandarizado para diseñar y optimizar la regulación dinámica de circuitos genéticos en función del contexto. El uso de modelos híbridos que combinan técnicas mecanísticas y aprendizaje automático permite mejorar la predictibilidad y adaptabilidad de los sistemas biológicos, algo crucial para la escalabilidad de estos procesos en la industria.
Optimizar la regulación dinámica de la expresión genética supone desarrollar estrategias para que los microorganismos puedan ajustar la producción de proteínas y metabolitos en respuesta a las condiciones del entorno. Esto permitirá maximizar la producción de compuestos valiosos, reducir el desperdicio de recursos y mejorar la estabilidad de los cultivos industriales.
Industria farmacéutica y alimentos funcionales
Como validación, DBTL4SynBioCON aplicará estos desarrollos a la producción de naringenina y heparosano, compuestos con aplicaciones clave en la industria farmacéutica y de alimentos funcionales.
Alejandro Vignoni, investigador principal del proyecto, explica que “DBTL4SynBioCON representa un paso crucial hacia la automatización y optimización del diseño de circuitos genéticos para la regulación dinámica de la expresión génica. Nuestro objetivo es desarrollar herramientas que faciliten la implementación de estas tecnologías en el sector biotecnológico, aumentando su eficiencia y sostenibilidad”.
DBTL4SynBioCON cuenta con la colaboración de expertos internacionales y socios del sector biotecnológico como ADM-Biopolis, iGEM Foundation y The NextPangea, que contribuirán con su experiencia en bioproducción y desarrollo de biotecnologías avanzadas. Además, el proyecto involucra la participación de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Alemania) y LEICI-CONICET (Argentina), aportando su conocimiento en biología sintética y control de sistemas biológicos.
DBTL4SynBioCON se alinea con las estrategias nacionales y europeas de innovación en biotecnología, promoviendo la transición hacia una bioeconomía sostenible basada en tecnologías avanzadas de ingeniería biológica.
El proyecto DBTL4SynBioCON está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España dentro de la convocatoria Proyectos de Generación de Conocimiento 2023, con una duración de 36 meses. Se desarrollará en el Synthetic Biology and Biosystems Control Lab del Instituto ai2 de la UPV.