SYNBIOFACTORY: Biología Sintética para la Mejora en Bioproducción: Diseño, Optimización, Monitorización y Control

Hipersectores

Áreas de investigación

Fecha Inicio:  01/01/2015

Fecha Fin:  30/06/2018

Referencia: DPI2014-55276-C5-1-R-AR

Entidad financiadora: Proyecto Retos I+D+I. Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016. Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Participantes ai2: Picó Marco, Jesús

SynBioFactory busca dar respuesta a varios retos prácticos en la interfase entre la biología sintética, la ingeniería de sistemas, y la ingeniería de bioprocesos.

El proyecto aplicará Biología Sintética (BS) a la mejora de bioproducción industrial, con énfasis en el papel que pueden jugar los métodos de diseño propios de las áreas de ingeniería: la optimización, la monitorización, y el control automático de procesos. El objetivo final es contribuir a convertir la biología sintética en una disciplina propia de la ingeniería. SynBioFactory, por tanto, enfatiza la aplicación de principios y metodologías de la ingeniería a la construcción y caracterización de sistemas biológicos sintéticos implementados mediante ingeniería genética. En este contexto, SynBioFactory hará frente a dos problemas de la industria de bioprocesos que comparten el objetivo subyacente de entender y controlar el estado de microorganismos productores de metabolitos a fin de maximizar el rendimiento y la productividad:

  • Objetivo 1: Desarrollar sistemas eficientes de producción para la síntesis y expresión de proteínas, con especial interés en el control de la variabilidad en la expresión y la interacción entre circuito y organismo huesped.
  • Objetivo 2: Diseño racional y optimización de rutas metabólicas sintéticas para la síntesis de productos, con especial interés en el control de flujos metabólicos a fin de maximizar rendimiento y productividad minimizando el efecto de la carga metabólica.

SynBioFactory no olvida los aspectos metodológicos, ni la necesidad actual que tiene la BS de disponer de piezas o partes biológicas (biobricks), dispositivos biológicos, y herramientas software que desacoplen los procesos de diseño e implementación. Por tanto, se considerarán dos objetivos metodológicos transversales a los objetivos ejecutivos anteriores:

  • Objetivo 3: Convertir la BS en una ingeniería, haciendo el proceso de diseño más sistemático (estandarizado), modular, predecible, robusto, escalable y eficiente.
  • Objetivo 4: Implementación de métodos en código abierto, y biobricks de acceso público.

Para conseguir estos objetivos, se usarán métodos propios de la optimización matemática, la ingeniería de sistemas y automática, y la estadística multivariante. Estas tecnologías facilitadoras esenciales, junto con la ingeniería metabólica y la síntesis y ensamblaje de ADN, permitirán alcanzar las soluciones adecuadas. Así, SynBioFactory integrará cinco grupos académicos y una empresa biotecnológica: dos grupos de ingeniería de sistemas y control especializados en modelado y control de bioprocesos, y biología de sistemas y sintética (GCSC-UPV,ML-UdG), un grupo de ingeniería química especializado en optimización de bioprocesos y modelado en biología de sistemas (IIM-CSIC), dos grupos de estadística expertos en aplicación de la estadística multivariante a modelado, monitorización, escalado de procesos, análisis masivo de datos, optimización metaheurística y toma de decisiones (GIEM-UPV,UPCT-UMU), y la empresa biotecnológica Biopolis S.L., empresa lider en España, y proveedora de I+D y servicios de producción para industria agroalimentaria, farmaceutica, química y energética.


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