- Το έργο SYNTHBIOMICS, το οποίο συντονίζεται από το Πανεπιστήμιο FIMA/Cima της Ναβάρα, ολοκληρώθηκε μετά από περισσότερα από δύο χρόνια εργασίας με επτά φορείς της Ναβάρας.
- Έχουν αναπτυχθεί συνθετικά νανοσώματα, βιοαισθητήρες για ρύπους τροφίμων και μικροοργανισμοί ικανοί να μετατρέπουν αέρια σε χημικές ενώσεις.
- Η πρωτοβουλία έχει λάβει χρηματοδότηση ύψους 1,46 εκατομμυρίων ευρώ από την κυβέρνηση της Ναβάρας και θέτει τα θεμέλια για μελλοντικές βιομηχανικές εφαρμογές.
Μετά από περισσότερα από δύο χρόνια συνεργατικής έρευνας, το έργο SYNTHBIOMICS ολοκληρώθηκε στη Ναβάρα με αυτό που οι υποστηρικτές του θεωρούν πολύ θετικό αποτέλεσμα. Η πρωτοβουλία, υπό τον συντονισμό του Ιδρύματος Εφαρμοσμένης Ιατρικής Έρευνας (FIMA) μέσω του Πανεπιστημίου Cima της Ναβάρας, συγκέντρωσε επτά φορείς από την περιοχή της Ναβάρας για να διερευνήσουν νέες εφαρμογές της συνθετικής βιολογίας σε διάφορους τομείς όπως η υγεία, τα τρόφιμα, η βιώσιμη ενέργεια και η βιομηχανική απαλλαγή από τον άνθρακα. Το έργο έλαβε 1,46 εκατομμύρια ευρώ από το Υπουργείο Βιομηχανίας και το Υπουργείο Οικολογικής και Ψηφιακής Επιχειρηματικής Μετάβασης της κυβέρνησης της Ναβάρας, στο πλαίσιο της πρόκλησης SIBERIA της πρόσκλησης για Στρατηγικά Έργα Έρευνας και Ανάπτυξης 2023-2026.
Μια διεπιστημονική κοινοπραξία για τη βιοτεχνολογική καινοτομία
Η κοινοπραξία αποτελούνταν από επτά φορείς: εκτός από την ίδια την Cima, συμμετείχαν το Εθνικό Κέντρο Τεχνολογίας και Ασφάλειας Τροφίμων (CNTA), το Εθνικό Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (CENER), το NASERTIC, το Stirling Centre-MC3, το TAIREL DATA και η NUCAPS Nanotechnology. Κάθε φορέας συνέβαλε με την εμπειρογνωμοσύνη του σε συμπληρωματικούς τομείς, επιτρέποντας την αντιμετώπιση των προκλήσεων από μια ολοκληρωμένη οπτική γωνία. Η συνεργασία μεταξύ αυτών των φορέων ήταν το κλειδί για τη δημιουργία συνεργειών και την επίτευξη αποτελεσμάτων που δεν θα ήταν δυνατά μεμονωμένα , όπως τονίζει η ίδια η ερευνητική ομάδα.
Μία από τις κύριες γραμμές έρευνας ήταν η κατασκευή μιας συνθετικής βιβλιοθήκης νανοσωμάτων χρησιμοποιώντας συστήματα παρουσίασης ζύμης. Αυτή η βιβλιοθήκη, η οποία έχει επιτύχει μια ποικιλομορφία περίπου δέκα εκατομμυρίων παραλλαγών, έχει επιτρέψει τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών για την επιλογή, την αλληλούχιση, την παραγωγή και τον χαρακτηρισμό υποψηφίων ικανών να αναγνωρίζουν διαφορετικούς βιοϊατρικούς στόχους. Η TAIREL DATA έχει αναπτύξει ένα βιοπληροφορικό σύστημα βασισμένο στην τεχνητή νοημοσύνη για την επεξεργασία περισσότερων από εκατό εκατομμυρίων αναγνώσεων και τη λήψη σχεδόν 87 εκατομμυρίων επικυρωμένων αλληλουχιών. Από την πλευρά της, η NASERTIC έχει συνεισφέρει προσωπικό και προηγμένη υποδομή για μαζική αλληλούχιση, υπολογισμό, βιοπληροφορική ανάλυση και ενζυμική σύνθεση DNA. Αυτές οι εξελίξεις ανοίγουν το δρόμο για μελλοντικές διαγνωστικές και θεραπευτικές εφαρμογές.
Υγεία: νανοσώματα και στοχευμένα νανοσωματίδια
Στον τομέα της υγείας, η Cima ηγήθηκε της ανάπτυξης της βιβλιοθήκης νανοσωματιδίων, ενώ η NUCAPS Nanotechnology, σε συνεργασία με την Cima, μελέτησε την ενσωμάτωση αυτών των νανοσωματιδίων σε νανοσωματίδια ζεΐνης. Στόχος ήταν η ανάπτυξη στοχευμένων συστημάτων χορήγησης δραστικών ουσιών, μια στρατηγική που θα μπορούσε να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα μελλοντικών θεραπειών και να μειώσει τις παρενέργειες. Αυτή η εργασία είχε ως αποτέλεσμα την παραγωγή ομοιογενών σωματιδίων και τη βελτιστοποίηση των μηχανισμών σύνδεσης, καθώς και την καθιέρωση διαδικασιών για την παρασκευή τους υπό συνθήκες συμβατές με μελλοντικές κυτταρικές δοκιμασίες. Ο συνδυασμός νανοσωματιδίων και νανοσωματιδίων αντιπροσωπεύει μια πολλά υποσχόμενη οδό για την εξατομικευμένη ιατρική.
Επιπλέον, το έργο έχει καταδείξει τη σκοπιμότητα παραγωγής αυτών των βιομορίων σε εργαστηριακή κλίμακα, θέτοντας τις βάσεις για την επακόλουθη επικύρωσή τους. Τα επόμενα βήματα θα περιλαμβάνουν την επικύρωση των επιλεγμένων νανοσωμάτων και την κυτταρική αξιολόγηση των στοχευμένων νανοσωματιδίων, σύμφωνα με τους υπεύθυνους.
Ασφάλεια τροφίμων: βιοαισθητήρες για την ανίχνευση ρύπων
Στον τομέα της ασφάλειας των τροφίμων, το CNTA έχει δημιουργήσει και επιλέξει βιβλιοθήκες απταμερών για δύο σχετικούς ρύπους: το PFOA, μια ένωση που ανήκει στην ομάδα PFAS, και το ακρυλαμίδιο. Αυτή η διαδικασία επέτρεψε την ταυτοποίηση υποψήφιων αλληλουχιών με πρότυπα εμπλουτισμού που συνάδουν με βελτιωμένες δυνατότητες αναγνώρισης. Παράλληλα, το Stirling Centre-MC3 έχει αναπτύξει υλικά και διαδικασίες για την ενσωμάτωση αυτών των βιομορίων σε τυπωμένους βιοαισθητήρες. Ένα από τα πιο σημαντικά αποτελέσματα είναι η δημιουργία ενός προσαρμοσμένου βιομελανιού για συγκεκριμένες ηλεκτροχημικές ανιχνεύσεις , το οποίο θα μπορούσε να διευκολύνει την ταχεία και οικονομικά αποδοτική ανίχνευση ρύπων στα τρόφιμα.
Αυτή η ερευνητική γραμμή έχει σαφή αντίκτυπο στην ασφάλεια των τροφίμων και την προστασία των καταναλωτών, καθώς οι βιοαισθητήρες που αναπτύχθηκαν θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ελέγχους ρουτίνας με μεγαλύτερη ευαισθησία από τις παραδοσιακές μεθόδους.
Αποανθρακοποίηση: μικροοργανισμοί που μετατρέπουν το CO2 σε ακετόνη
Στον τομέα της απανθρακοποίησης, το CENER έχει σχεδιάσει έξι συνθετικές μεταβολικές οδούς για την παραγωγή ακετόνης χρησιμοποιώντας αναερόβια ακετογόνα βακτήρια. Τέσσερις από αυτούς τους συνδυασμούς έχουν δείξει δραστηριότητα παρουσία φρουκτόζης και τα στελέχη διατήρησαν τη μεταβολική τους δραστηριότητα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσαρμογής σε μείγματα διοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου. Αυτή η πρόοδος αποτελεί ένα βήμα προς την αξιοποίηση των αερίων του θερμοκηπίου ως πρώτων υλών για την παραγωγή βιομηχανικά σχετικών χημικών ενώσεων , παρόμοια με τον τρόπο που άλλοι επιστήμονες μετατρέπουν τα πλαστικά απόβλητα σε παρακεταμόλη χρησιμοποιώντας βακτήρια . Η ομάδα του CENER έχει επισημάνει ότι το έργο έχει επιτρέψει την ανάπτυξη τεχνικών μεταβολικής μηχανικής και τον εντοπισμό των κύριων βιολογικών και διαδικαστικών περιορισμών που θα πρέπει να αντιμετωπιστούν σε μελλοντικές φάσεις.
Η δυνατότητα μετατροπής αερίων πλούσιων σε άνθρακα σε χρήσιμα προϊόντα όχι μόνο βοηθά στη μείωση των εκπομπών, αλλά ανοίγει και νέες οικονομικές ευκαιρίες στο πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας.
Αποτελέσματα και μελλοντικές προβλέψεις
Το έργο ολοκληρώνεται με ένα σύνολο απτών περιουσιακών στοιχείων: νέες βιβλιοθήκες, υποψήφια στελέχη, τροποποιημένα στελέχη, πρωτότυπα, μεθοδολογίες και υποδομές. Αυτά τα αποτελέσματα μειώνουν την τεχνολογική αβεβαιότητα και δημιουργούν μια σταθερή βάση για μελλοντικές πρωτοβουλίες, τόσο στον ακαδημαϊκό χώρο όσο και στη βιομηχανία. Τα επόμενα βήματα περιλαμβάνουν την επιμέρους επικύρωση των επιλεγμένων νανοσωμάτων και απταμερών, την κυτταρική αξιολόγηση των στοχευμένων νανοσωματιδίων, τη βελτίωση των βιοαισθητήρων και τη βελτιστοποίηση των μικροβιακών οδών για την αξιοποίηση αερίων πλούσιων σε άνθρακα. Η πρόκληση SIBERIA, η οποία έχει υποστηρίξει αυτό το έργο, έχει χρηματοδοτήσει συνολικά 13 πρωτοβουλίες που σχετίζονται με τη βιοτεχνολογία στη Ναβάρα από το 2019 , αποδεικνύοντας τη δέσμευση της περιοχής σε αυτόν τον στρατηγικό τομέα.
Οι επικεφαλής του έργου τόνισαν την αξία των συμπράξεων δημόσιου και ιδιωτικού τομέα στην έρευνα αιχμής. Η χρηματοδότηση από την κυβέρνηση της Ναβάρας ήταν απαραίτητη για την εκτέλεση αυτού του έργου, το οποίο είναι πλέον έτοιμο να μεταφερθεί στην αγορά ή να χρησιμοποιηθεί ως σημείο εκκίνησης για νέες ερευνητικές γραμμές. Η συνθετική βιολογία εδραιώνει έτσι τη θέση της ως βασικό εργαλείο για την αντιμετώπιση των προκλήσεων του 21ου αιώνα στον τομέα της υγείας, του περιβάλλοντος και της ενέργειας.
Εν ολίγοις, η SYNTHBIOMICS έχει συνυφάνει με επιτυχία ένα δίκτυο γνώσεων και δυνατοτήτων που τοποθετεί τη Ναβάρα στον χάρτη της ευρωπαϊκής συνθετικής βιολογίας. Οι πρόοδοι στα νανοσώματα, τους βιοαισθητήρες και τους γενετικά τροποποιημένους μικροοργανισμούς όχι μόνο ανοίγουν νέους θεραπευτικούς δρόμους και μεθόδους για την ανίχνευση ρύπων, αλλά και δείχνουν ένα μέλλον όπου οι βιομηχανικές διαδικασίες είναι πιο βιώσιμες χάρη στη βιοτεχνολογία. Ο σπόρος που φυτεύτηκε από αυτή την κοινοπραξία υπόσχεται να αποδώσει καρπούς τα επόμενα χρόνια, με έμφαση σε μια καθαρότερη οικονομία και πιο ακριβή υγειονομική περίθαλψη.