Aktualności
Badania
16 Stycznia
Źródło: www.glos.upwr.edu.pl
Opublikowano: 2020-01-16

Naukowcy z UPWr pracują nad przemysłową produkcją flawonoidów

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu wraz z 11 zagranicznymi partnerami naukowymi i biznesowymi, uczestniczy w projekcie, którego celem jest wdrożenie znormalizowanej produkcji flawonoidów roślinnych w syntetycznych konsorcjach mikrobiologicznych. To pierwszy projekt H2020 typu badawczo-innowacyjnego na wrocławskiej uczelni.

Flawonoidy to naturalne produkty pochodzenia roślinnego, będące powszechnymi składnikami diety. Wykazują wiele korzystnych skutków prozdrowotnych, m.in. chronią nas przed chorobami przewlekłymi i zwyrodnieniowymi, takimi jak nowotwory, choroby sercowo-naczyniowe, udary oraz zaburzenia czynności mózgu i układu odpornościowego. Zastosowania flawonoidów dotyczą wielu gałęzi przemysłu. W sektorze spożywczym są szeroko stosowane jako naturalne barwniki i wzmacniacze smaku. Są również stosowane w przemyśle farmaceutycznym, w nutraceutykach, paszach oraz w przemyśle kosmetycznym. Jednym z poważniejszych ograniczeń przemysłowego zastosowania flawonoidów jest już sama ich dostępność, wynikająca ze stosunkowo wąskiego zakresu odpowiednich źródeł roślinnych, zwykle niskiej zawartości oraz bioróżnorodności utrudniającej procesy oczyszczania. W rezultacie, aby uzyskać nawet niewielkie ilości czystych związków, potrzebne są duże ilości biomasy roślinnej. Pomimo rosnącego popytu nie opracowano jeszcze opłacalnego procesu produkcji flawonoidów na drodze syntezy chemicznej, jak i metodami biotechnologicznymi.

Odpowiedzią na to wyzwanie jest projekt SynBio4Flav, który oferuje zupełnie nowe podejście do biotechnologicznej produkcji złożonych naturalnych związków chemicznych, jakimi są flawonoidy. Celem projektu jest wdrożenie znormalizowanych rozwiązań alternatywnej względem roślin produkcji flawonoidów przez konsorcja zoptymalizowanych drobnoustrojów. Zamiast optymalizacji pojedynczego biokatalizatora całokomórkowego, co jest dotychczas podejściem najczęściej stosowanym w biologii syntetycznej, złożone ścieżki metaboliczne flawonoidów obecne w roślinach zostaną rozbite na mniejsze elementy i przeniesione do różnych mikroorganizmów, które razem stworzą jedno konsorcjum. Każdy z tych drobnoustrojów zostanie tak genetycznie zaprogramowany, aby zapewnić optymalną wydajność odpowiednich etapów biosyntezy. Oczekuje się, że to nowatorskie podejście da w efekcie znacznie lepszą wydajność i efektywność kosztową. SynBio4Flav zweryfikuje swoją technologię w środowisku przemysłowym, aby osiągnąć piąty poziom gotowości technologicznej (TRL5) w produkcji naturalnych i nowych naturalnych sfunkcjonalizowanych flawonoidów. Wymiernym efektem prac prowadzonych w ramach projektu będzie stworzenie biblioteki zoptymalizowanych i kompatybilnych systemów komórkowych (modułów) nadających się do zastosowania w nowych syntetycznych zespołach biologicznych. Modułowa konstrukcja procesu produkcyjnego umożliwi celowaną biosyntezę setek rozmaitych flawonoidów o pożądanych właściwościach biologicznych.

W projekcie „Synthetic microbial consortia-based platform for flavonoids production using synthetic biology”, który zaczął się przed rokiem i potrwa jeszcze 3 lata, uczestniczy jedenastu konsorcjantów, w tym sześć jednostek naukowych i pięciu partnerów przemysłowych z Hiszpanii, Szwecji, Niemiec, Francji, Włoch, Austrii i Polski. Funkcję koordynatora projektu pełni prof. Juan Nogales z Consejo Superior de Investigaciones Científicas w Madrycie, największej hiszpańskiej publicznej instytucji zajmującej się badaniami naukowymi. W projekcie biorą udział specjaliści z zakresu biologii syntetycznej, biologii systemowej, inżynierii białek, biokatalizy, przedklinicznych badań na układach modelowych oraz powiększania laboratoryjnej skali fermentacji i bioprocesów do skali przemysłowej. Zespół uzupełniają partnerzy MŚP i przemysłowi będący liderami rynku produktów naturalnych, głównie nadających smak i zapach. Budżet projektu wynosi blisko 7,4 mln euro.

W Polsce badania prowadzi zespół prof. Ewy Huszczy z Katedry Chemii Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. To pierwszy projekt H2020 typu badawczo-innowacyjnego na uczelni i jednocześnie największy pod względem finansowym. Wartość polskiej części projektu to 528 tys. euro.

– Nasze duże doświadczenie w pracy na pograniczu biologii i chemii, w szczególności nad enzymatycznym i chemicznym „dekorowaniem” flawonoidów w kierunku podwyższania ich potencjału biologicznego, przyczyniło się do włączenia naszego zespołu jako partnera naukowego projektu. Nasze zadanie polega na opracowaniu wydajnych i selektywnych modułów funkcjonalizujących flawonoidy (drobnoustrojów z odpowiednio zaprogramowanymi szlakami biosyntezy), kompatybilnych z syntezującymi te związki konsorcjami mikroorganizmów, w oparciu o metody biologii syntetycznej. Otrzymane i zoptymalizowane moduły wykorzystane będą również jako osobne narzędzia do wydajnej produkcji szerokiego panelu modyfikowanych (np. glikozylowanych) flawonoidów. Otrzymane przez nas związki będą służyły jako wzorce w badaniach prowadzonych przez pozostałych członków projektu, a także zostaną poddane wszechstronnym badaniom biologicznym – tłumaczy prof. Ewa Huszcza, dodając, że realizacja powierzonych zadań wymagała utworzenia w Katedrze Chemii Zakładu Inżynierii Genetycznej, którym kieruje dr inż. Jarosław Popłoński.

Dzięki pozyskanym funduszom europejskim zakład wyposażono w najnowocześniejszą aparaturę pozwalającą na prowadzenie prac z zakresu biologii molekularnej i inżynierii genetycznej, a tym samym, realizowanie nowatorskich badań. Niekwestionowaną korzyścią wynikającą z uczestnictwa w projekcie SynBio4Flav jest również możliwość międzynarodowej współpracy, w tym prowadzenia badań w renomowanych jednostkach naukowych Europy.

źródło: www.glos.upwr.edu.pl

 

 

Dyskusja (0 komentarzy)