Инженерная (синтетическая) биология 2.0: Биопроектирование, молекулярный и клеточный инжиниринг

Инженерная (синтетическая) биология 2.0: Биопроектирование, молекулярный и клеточный инжиниринг

Аннотация
Стратегический проект призван сформировать экосистему, включающую мультидисциплинарную образова-тельную, фронтирную научную, и кросс-индустриальную компоненты, направленную на создание сибирского форпоста биотехнологий – Национального хаба «Инженерная (синтетическая) биология».

Цель – сформировать признанную в мире научно-образовательную инновационную экосистему в области инженерной биологии на базе научных школ экспертного класса.

Консорциум

Создана «Ассоциация специалистов в области молекулярной, клеточной и синтетической биологии». Продолжаются работы по реализации 3 взаимосвязанных проектов программы развития генетических технологий с участием ТГУ, ФИЦ «Биотехнологии РАН», МГУ им. М.В. Ломоносова, НИЦ «Курчатовский институт», ТУСУР, СибГМУ, ИХБФМ СО РАН, НПФ «Микран».

Проведены Всероссийская научная конференция, круглый стол по агробиопромышленным технологиям, круглый стол по теме «Функциональное питание» на Форуме промышленных партнеров PromSkills. Подписан меморандум между ТГУ и АО «Сибагро»; соглашение о консорциуме организаций, реализующих программы развития в области агро- и биотехнологий (НИ ТГУ, ННГУ, ДВФУ, Воронежского государственного аграрного университета имени им. Петра I).

Основные направления и задачи стратегического проекта 

В 2022 году в проекте "Клеточный инжиниринг" выполняется 19 исследовательских тематик. Созданы 2 научные школы: под руководством Д.О. Жаркова (зав. лаб. ИХБФМ СО РАН, чл.корр. РАН) по теме «Биопроспектинг инструментов для генетических технологий…» (специализация по генной инженерии прокариот, 7 молодых ученых); и под руководством В.В. Кузнецова (г.н.с. ИФР им. К.А. Тимирязева РАН, чл.корр. РАН) в партнерстве с ИЦИГ СО РАН по теме «Геномное редактирование как инновационная технология управления механизмами стресс-толерантности и повышения продуктивности растений…» (специализация по биоинженерии растений, 7 молодых ученых). Новые компетенции позволили привлечь более 200 млн.руб. на исследовательские проекты. Выполняются исследования в области медицинских биотехнологий (разработаны неинвазивные методы оценки миелинизации и нейрогенеза для МРТ; получены приоритетные данные, связывающих про-воспалительную активацию и метаболизм основных клеток врожденного иммунитета моноцитов и макрофагов; выявлены гены предрасположенности моноцитов к про- или противоопухолевому действию). В области пищевых биотехнологий изучено влияние режимов питания и исследованы уникальные лиофилизированные пищевые концентраты, перспективные для экстремальных условий. В ходе работ по поиску альтернативных источников белка отобраны и изучены четыре вида беспозвоночных, перспективных в качестве пищевого сырья и переработки отходов. В области промышленных биотехнологий получены новые штаммы деструкторов органики и продуцентов БАВ. Разработаны соединения для окислительной деструкции фармацевтических поллютантов.

В рамках фундаментальных исследований и создания методологической базы отработаны технологии анализа древней ДНК. Разработаны методы атомно-силовой микроскопии бактерий. Изучен микробиом малярийных комаров и иксоддовых клещей для поиска хозяйственно значимых микроорганизмов.

Создана исследовательская инфраструктура "Открытая лаборатория" на принципах коллективного пользования. Лабораторное пространство 146,1 м2 оснащено современным высокопроизводительным оборудованием (более 75 млн. руб.) для клеточных технологий (исследования в области онкологии, покрытий с бактерицидными свойствами, биоматериалов для регенерации тканей, ЭКО для товарного и племенного животноводства). Завершается оснащение лабораторного пространства (350м2) на сумму более 63 млн. руб. для генной инженерии (микробиология, конструирование микробных консорциумов, белковая и генетическая инженерия).

В проекте "Цифровая инженерия" сформирована группа специалистов по цифровизации и вычислительной биотехнологии для решения актуальных задач селекции и генетики для сельского хозяйства, подготовлен контент для образовательных модулей.

В проекте "Школа инженерной биологии" создано 7 образовательных программ, в том числе «Синтетическая биология», «Биоинформатика» «Биоинжиниринг», обучено более 300 студентов.

В проекте "Био-среда" реализованы инициативы по «гражданской науке», к сбору биологического материала привлечено более 1000 волонтеров, организованы и проведены олимпиады "Химия биотехнологий" и "Я -профессионал" (трек "Биотехнологии") – более 230 участников. Организован акселератор проектов по направлению биотехмед, приняли участие 30 команд, 180 студентов.

В рамках деятельности реализуются комплексные программы по развитию генетических технологий (3 взаимосвязанных проекта), совместно с ФИЦ «Биотехнологии РАН», МГУ им. М.В. Ломоносова, НИЦ «Курчатовский институт» разрабатываются прототипы штаммов-продуцентов для промышленности и микробных консорциумов для сельского хозяйства, ТГУ разрабатывает специальные материалы для проекта по созданию «геномного принтера» (головная организация ТУСУР, соисполнители ИХБФМ СО РАН, НПФ «Микран»), новые клеточные технологии для управления иммунным ответом (головная организация СибГМУ). С участием консорциума подготовлена и поддержана заявка НИ ТГУ совместно с АО «СибАГРО», СФНЦА РАН, ИХБФМ СО РАН и НИЦ Курчатовский институт по созданию Передовой инженерной школы «Агробиотек». Организована подготовка специалистов по биоинженерным технологиям для сферы агробиотеха, внедрены инженерные подходы к обучению.

Ключевые результаты:

В 2022г проект был направлен на:  

1. развитие научных школ и формирование компетенций мирового уровня; 

2. опережающее создание исследовательской инфраструктуры; 

3. проектирование образовательной составляющей на модульной основе по обучению передовым достижениям в области биотеха; 

4. развитие кооперации в рамках консорциума для реализации крупных проектов и «гражданской науки». 

Проведена пересборка целеполагания научных инициатив с учетом изменившейся международной обстановки в контексте достижения практического результата в интересах отрасли (суверенные биотехнологии), а также сделана ставка на партнерство с ведущими российскими исследовательскими центрами и высокотехнологичными компаниями.

В 2023 году фокусировка Стратегического проекта ориентирована на развитие методологии синтетической биологии и молекулярной биотехнологии в рамках научных школ мирового уровня для решения задач импортозамещения и реинжиниринга в сфере сельского хозяйства и биомедицины. А также на концентрацию ресурсов университета для решения насущных задач обеспечения продовольственной безопасности государства.