I forbindelse med optimering af cellefabrikker som bruges i
bioteknologiske processer er det afgørende at have en forståelse
for, hvorledes de mange forskellige processer inde i cellerne
samspiller. Målet med kurset er at give de studerende en dybere
forståelse for netop samspillet mellem de mange intracellulære
processer i en cellefabrik samt at anvende denne information til
design af strategier for gensplejsning af cellerne med henblik på
at forbedre processen - enten udfra økonomiske eller miljømæssige
betragtninger. Til illustrering af samspillet vil regulering af
forskellige synteseveje til produktion af industrielt vigtige
produkter såsom sprit, antibiotika, aminosyrer og industrielle
enzymer blive diskuteret. Analyse af samspillet imellem
intracellulære processer er et centralt element i kurset, og
værktøjer til analyse på system niveau vil blive beskrevet.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive de forskellige delene af metabolic engineering
cyklussen og disses samspil.
Beskrive koncepterne bag metabolsk flux analyse, og diskuter
fordele og ulemper ved anvendelse af forskellige metoder.
Beskrive principperne der anvendes i transkriptome, proteome og
metabolome analyse og hvordan data fra disse analyser kan anvendes
i design af cellefabrikker.
Beskrive hvordan der opstilles genom-baserede metabolske
modeller.
Diskuter hvordan genom-baserede modeller kan anvendes i design
af optimale cellefabrikker.
Foreslå en eksperimentel strategi for at generere data som kan
bruges til at designe cellefabrikker.
Foreslå en strategi til at optimere en cellefabrik baseret på
viden om metabolismen, kvantitativ fysiologi samt omics data.
Skrive en teknisk rapport og lave en mundtlig præsentation over
et eksempel i design af en cellefabrik.
Kursusindhold:
Kurset giver en oversigt over design af cellefabrikker med en række
eksempler på gennemførsel af målrettede ændringer i cellers
metabolisme (ved hjælp af gensplejsning), der har ført til nye
produkter, forbedret produktivitet, bedre råstofudnyttelse,
mindsket miljøbelastning etc. Endvidere gives der en gennemgang af
de redskaber, der kan benyttes til karakterisering af cellers
metabolisme og overordnede funktion. Kurset omhandler følgende
emner: Introduktion til design af cellefabrikker. Oversigt over
metabolske synteseveje. Støkiometri. Regulering af synteseveje.
Eksempler på design af cellefabrikker. Metabolsk flux analyse:
Teori og eksempler. Anvendelse af C(13)-mærkede substrater til
identifikation af synteseveje og bestemmelse af kulstoffluxe.
Genomics. Hel-genom transkriptionsanalyse. Proteome analyse.
Metabolome analyse. Metoder til evaluering af omics data. Case
stories vil bruges for at illustrere de forskellige emner. De
studerende vil arbejde selvstændigt med eksempler, og med en større
gruppeopgave der vil blive præsenteret både mundtligt og skriftligt
og som går på at foreslå innovative strategier til design af en
cellefabrik for et virkeligt eksempel.
Bemærkninger:
Kurset kan følges af studerende med en kemiteknisk baggrund, der
ønsker en introduktion til aspekter omkring bioinformatik og
optimering af biokatalysatorer.
Der findes mulighed til at lave et praktiskt projekt som opfølgning
til gruppeopgaven i 3-ugers perioden i kursus 27432.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
