27405 Cellefabrikker: Design, konstruktion og analyse

2019/2020

Kursusinformation
Cell factories: Design, engineering and analysis
Engelsk
10
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
E4 (tirs 13-17, fre 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger, gruppeopgaver, seminarer og beregningsopgaver
13-uger
E4A, F4A, Eksamener går over to dage, så en ekstra dag kan blive inddraget enten før eller efter den angivne eksamensdag
Mundtlig eksamen og bedømmelse af opgave(r)
Skriftlig gruppeopgave (25%), Peer-evaluering (5%), Mundtlig eksamen uden forberedelse (70%). Alle eksamensspørgsmål er tilgængelige senest 2 uger før eksamen. Den skriftlige opgave samt peer-evalueringen skal bestås for at gå til mundtlig eksamen.
Alle hjælpemidler er tilladt
7-trins skala , ekstern censur
27034/2741627611/36611/22111 , Kendskab til og forståelse for fundamentale dele af fermenteringsteknologiske processer og bioteknologiske produkter produceret ved hjælp af mikroorganismer. Kendskab til de generelle principper for bioteknologiske processer. Kendskab til cellulær metabolisme.
Rasmus John Normand Frandsen , Bygning 223, Tlf. (+45) 4525 2708 , rasf@bio.dtu.dk
Christopher Workman , Lyngby Campus, Bygning 223, Tlf. (+45) 4525 2700 , cwor@dtu.dk
27 Institut for Bioteknologi og Biomedicin
I studieplanlæggeren
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
Overordnede kursusmål
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 systemniveau vil blive beskrevet.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Beskrive de forskellige dele af cell factory engineering-cyklussen og disses samspil.
  • Beskrive koncepterne bag metabolsk flux analyse, og diskutere fordele og ulemper ved anvendelse af forskellige metoder.
  • Beskrive principperne der anvendes i transkriptom, proteom og metabolom analyse og hvordan data fra disse analyser kan anvendes i design af cellefabrikker.
  • Beskrive hvordan der opstilles metabolismemodeller, inklusive black-box modeller, MFA-modeller, MCA-modeller samt genom-skala modeller.
  • Diskutere hvordan metabolismemodeller 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 er rettet mod bioteknologistuderende, men 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 praktisk projekt som opfølgning til gruppeopgaven i 3-ugers perioden i kursus 27432.
Sidst opdateret
02. juli, 2019