Noul institut de cercetare va utiliza sisteme fără celule pentru nevoile globale

Universitatea Northwestern a înființat un nou institut de cercetare științifică de bază, Institutul de Bioproducție fără celule, în parteneriat cu armata SUA. Scopul său este de a accelera dezvoltarea tehnologiilor de biologie sintetică pentru crearea de produse la cerere și la punctul de nevoie utile atât pentru societate, cât și pentru Armată.

Cu accent pe sistemele fără celule, institutul interdisciplinar va dezvolta o infrastructură puternică pentru a proiecta, crea și produce molecule, materiale și senzori care nu sunt atinși prin abordări tradiționale. De asemenea, va pregăti următoarea generație de oameni de știință și ingineri și va acționa ca un motor pentru creșterea antreprenorială în Illinois în zona biologiei sintetice, o disciplină relativ tânără care utilizează instrumente și concepte din fizică, inginerie și informatică pentru a construi noi sisteme biologice.

„Există un interes în creștere și în creștere pentru a putea colabora cu biologia pentru a face ceea ce este necesar, unde și când este necesar, pe o bază durabilă și regenerabilă”, a spus Michael Jewett din Northwestern, expert în biologie sintetică și director al studiului. nou institut.

„Acest lucru include totul, de la medicamente la produse durabile până la materiale pe care le-am putea folosi în fiecare zi”, a spus el. „Această oportunitate, oferită de biologia sintetică și de capacitatea de a programa lumea vie, este cu adevărat acest nou parteneriat cu Centrul Biologic Chimic al Armatei.”

Jewett este Walter P. Murphy profesor de inginerie chimică și biologică la Școala de Inginerie McCormick și director al Centrului Northwestern pentru Biologie Sintetică, unul dintre cele aproximativ 40 de institute și centre de cercetare universitare (URIC) care atrag talente din mai multe școli din nord-vest.

Într-un efort care se bazează pe punctele forte ale Northwestern, colaborând la intersecția disciplinelor și a centrelor susținute instituțional, echipa lui Jewett formată din 12 facultăți Northwestern din McCormick și Colegiul de Arte și Științe Weinberg va lucra cu o echipă condusă de biologii de cercetare Patricia Buckley și Matthew Lux de la Comandamentul pentru Dezvoltarea Capabilităților de Luptă al Armatei SUA, Centrul Biologic Chimic, Direcția de Cercetare și Tehnologie.

„Suntem încântați de oportunitatea de a lucra cu Northwestern la dezvoltarea unei capacități de bioproducție care poate duce la capacitatea de a produce materiale critice pentru misiunea Armatei rapid și aproape de teatrul de operațiuni”, a spus Buckley, care servește ca ramură de biochimie. sef pentru Centrul Chimic Biologic. „Acesta este un parteneriat care poate schimba modul în care Departamentul de Apărare (DoD) furnizează materiale critice personalului său.”

Folosim componentele celulei, dar nu un organism viu pentru a face lucrurile de care avem nevoie.

Michael Jewett

„Biofabricarea permite o agilitate și o diversitate care nu pot fi atinse în producția petrochimică tradițională”, a spus Jared DeCoste, chimist de cercetare la Centrul Biologic Chimic. „Pentru DoD, este nevoie de a produce produse chimice de specialitate în loturi mici, ceea ce înseamnă că este posibil să producem o substanță chimică sau un material astăzi, dar trebuie să trecem rapid la altceva. Cu biofabricarea vă puteți întoarce rapid echipamentul și puteți introduce un nou organism modificat genetic pentru a produce produsul dorit.”

Institutul de cercetare colaborativă se concentrează pe dezvoltarea unui tip specific de bioproducție, numită bioproducție fără celule. Această abordare oferă un nou model de producție fără constrângerile de lucru cu organisme vii. În loc să producă într-o celulă vie, așa cum se face pentru a produce insulină din drojdie, de exemplu, biologia fără celule activează procesele celulare de bază pentru a face produsele dorite fără celule vii intacte.

Vaccinurile ARNm – acum familiare în întreaga lume din cauza pandemiei – sunt realizate folosind un proces de biofabricare fără celule, dar încă nu au fost realizate multe produse folosind această abordare. Cercetătorii noului institut sunt dornici să exploreze noi aplicații ale sistemelor fără celule care ar putea transforma bioeconomia.

Departamentul Apărării este interesat în special de dezvoltarea de materiale, diagnosticare și senzori. Exemplele includ materiale optice pentru camuflaj adaptiv și senzori fără celule pentru diagnosticare pentru prelevarea de probe de mediu, cum ar fi calitatea apei sau a alimentelor.

„Folosim componentele celulei, dar nu un organism viu pentru a face lucrurile de care avem nevoie”, a spus Jewett. „Sistemele fără celule oferă o libertate de proiectare fără precedent și altfel de neatins pentru a modifica și controla sistemele biologice.”

Unele dintre limitările cheie ale dezvoltării abordărilor de bioproducție fără celule au fost costul și scara, a spus Jewett, domenii pe care institutul de cercetare le va aborda. Alte domenii de interes includ consolidarea lanțurilor de aprovizionare interne, elaborarea de strategii pentru a crea materiale funcționale noi, noi tehnologii de diagnosticare și detectare și dezvoltarea unei forțe de muncă robuste în biologie sintetică. În plus, unele dintre tehnologiile fără celule pot facilita accesul echitabil la bioproducție în întreaga lume în moduri care nu au fost posibile până acum.

„Sunt încântat de oportunitatea de a schimba paradigma cu care fabricăm produse folosind sisteme fără celule”, a spus Jewett. „Se deschide posibilitatea unor abordări descentralizate de producție, pentru a permite oamenilor să realizeze produse acolo unde și când sunt necesare. Biologia este peste tot. Este tehnologia descentralizată supremă.”

Pe lângă Jewett, echipa Northwestern include inginerul chimist Linda Broadbelt, chimistul Omar Farha, chimistul de materiale Nathan Gianneschi, inginerii biologici Neha Kamat și Ashty Karim, biologul sintetic Julius Lucks, matematicianul aplicat Niall Mangan, biochimistul Milan Mrksich, om de știință computațional Monica Olvera de la Cruz, inginerul de proteine ​​Danielle Tullman-Ercek și inginerul metabolic Keith Tyo.

Echipa DoD include Buckley, Lux și DeCoste, precum și inginerul chimist Marilyn Lee și biologul de cercetare Aleksandr Miklos.

Leave a Comment

Your email address will not be published.