Stiskněte "Enter" pro přeskočení obsahu
CZECHGLOBE
Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i.
image/svg+xml

Oddělení adaptivních biotechnologií

Motto:

„Naším cílem je vývoj inovativních biotechnologických řešení založených na využití mikrořas, jako efektivních buněčných továren, která bude možné přirozenou cestou začlenit do každodenních aktivit moderní společnosti a která přispějí k udržitelnému rozvoji a prosperitě lidstva bez ohrožení zdrojů naší planety.“

V Oddělení adaptivních biotechnologií se zabýváme aplikací pokročilých experimentálních metod a systémově biologického přístupu k výzkumu fotosyntetických mikroorganismů a jejich interakce s prostředím. Cílem činnosti oddělení je hledání mikroorganismů (ideálně geneticky transformovatelných), které jsou vybaveny metabolickými drahami vedoucími k tvorbě či dokonce vylučování energeticky bohatých látek či látek s atraktivní bioaktivitou. Zaměřujeme se zejména na výzkum stresových a adaptačních mechanismů a dalších fyziologických a biochemických vlastností u takto identifikovaných mikroorganismů v podmínkách simulujících širokou škálu přírodních i průmyslových prostředí. Pro detailní popis těchto mechanismů a vlastností a optimalizaci produkce cenných látek byl vyvinut inteligentní systém pro evoluční optimalizaci biologických systémů, který umožňuje charakterizaci, fenotypizaci, genetický vývoj (resp. šlechtění) a optimalizaci fotosyntetických mikroorganismů v simulovaném (vodním) prostředí fotobioreaktorů a výzkum mikroorganismů s ohledem na jejich potenciál pro biotechnologické využití. Spojením systému s metodami umělé inteligence je zajištěna pokročilá automatizace vyvíjených biotechnologických postupů, které jsou dále testovány v poloprovozním měřítku ve standardizovaných i prototypových bioreaktorech.

Abychom rozšířili stav poznání dynamického chování složitých biologických systémů (v tomto případě představovaných fotosyntetickými organismy), vyvíjíme webovou platformu pro modelování fotosyntetických procesů (www.e-photosynthesis.orgwww.e-cyanobacterium.org) ve spolupráci s Laboratoří systémové biologie Masarykovy univerzity v Brně pod vedením Dr. Davida Šafránka. Tato platforma nabízí snadnou a intuitivní navigaci strukturou fotosyntetických systémů, ukládání a prezentaci laboratorních experimentů a jednotné znázornění příbuzných biologických sítí. Platforma slouží jako nástroj zaměřený jak na vzdělávání, tak na výzkum.

Jako součást výše zmíněných výzkumných činností jsme vytvořili a dále rozšiřujeme sbírku detailně charakterizovaných fotosyntetických mikroorganismů pro biotechnologické použití, vhodných pro základní i aplikovaný výzkum.

Klíčová slova:

bioprodukce, bioprospekce, biotechnologie, buněčné kultury rostlin, evoluční algoritmy, fenotypizace, fluorescence, fotobioreaktory, fotosyntetické mikroorganismy, obrazová analýza, optimalizace, řasy, sinice, systémová biologie, šlechtění, toxikologie, třídění buněk, umělá inteligence, vysokokapacitní analýza

Hlavní činnost oddělení:

  • Identifikace kmenů vhodných pro produkci vybraných cenných látek
  • Aplikace pokročilých experimentálních metod a systémově biologického přístupu k výzkumu interakcí fotosyntetických mikroorganismů s prostředím
  • Aplikace metod řízení a umělé inteligence pro chytrou optimalizaci a pokročilou automatizaci vyvíjených biotechnologických postupů
  • Detailní charakterizace zkoumaných biologických systémů v širokém spektru podmínek, zahrnujícím přirozené podmínky, prediktivní scénáře v souvislosti s měnícím se klimatem i podmínky simulující průmyslová prostředí
  • Studium mechanismů adaptace na příznivé i extrémní kultivační podmínky
  • Optimalizace produkčních podmínek v závislosti na omezeních reálných průmyslových prostředí
  • Aplikace řízeného selekčního/evolučního tlaku (šlechtění) na vybrané druhy fotosyntetických mikroorganismů za účelem zvýšení produkční kapacity a adaptivity na měnící se prostředí
  • Třídění populací směsných kultur a selekce podpopulací s vybranými vlastnostmi
  • Vysokokapacitní fluorescenční mikroskopická analýza populací na jednobuněčné úrovni
  • Budování a provoz sbírky kmenů vhodných pro biotechnologické aplikace
  • Modelování fotosyntetických procesů
  • Vývoj a návrhy technologických řešení pro mikrořasové biotechnologie
  • Vývoj referenční experimentální platformy pro mezilaboratorní validační experimenty
  • Vývoj metod pro charakterizaci, fenotypizaci a inteligentní optimalizaci produkčních a adaptivních vlastností zkoumaných kmenů
  • Vývoj metod a protokolů pro fluorescenční značení specifické pro fotosyntetické mikroorganismy citlivé na světlo
  • Vývoj metod pro kvantitativní analýzu morfologických vlastností buněk a fyziologických parametrů jako životaschopnost buněk a topologie DNA a určování tvorby lipidových kapének
  • Vývoj a optimalizace vysokokapacitních fluorescenčních metod pro studium toxikologie fotosyntetických organismů
  • Vývoj výpočetní platformy pro simulaci prediktivních experimentů (in silico)

Vyvíjené aplikace:


Sledujte nás  Twitter

Fotogalerie:

Vybrané publikace: