EU har bevilget 6,3 mio. euro til projektet DD-DeCaf, som koordineres af Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability. Formålet er at udvikle et computerværktøj, der gør det muligt for biotekvirksomheder at designe og konstruere cellefabrikker hurtigere end i dag. Med værktøjet vil det på sigt blive lettere at fremstille bæredygtige biokemikalier og sundere fødevarer.
I dag kan mange af de værdifulde molekyler, som anvendes i for eksempel plastikbleer, kosmetik og fødevarer, produceres af cellefabrikker, det vil sige gensplejsede mikrober som bagegær og E. coli.
Desværre er det i dag meget kompliceret, tidskrævende og dyrt at designe og gensplejse mikrober, så de kan fremstille store mængder af et givent biokemikalie.
Data, der samlet set kaldes ’omik’ (f.eks. viden om DNA og cellens proteiner) gør det muligt for forskerne at undersøge cellens molekylære komponenter og signalveje. Men hidtil har biotekindustrien ikke haft de nødvendige værktøjer til at udnytte omik-dataene effektivt.
Formålet med DD-DeCaf-projektet er derfor at udvikle et brugervenligt webbaseret computerprogram, der indsamler alle data og vurderer konsekvenserne af specifikke ændringer i cellens genom.
”Biotekindustrien har et stort behov for et computerbaseret designværktøj, som gør dem i stand til at simulere, hvordan en celle vil opføre sig, hvis den gensplejses på en bestemt måde – på samme måde som ingeniører designer og tester bygninger, inden de opfører dem,” siger koordinator på DD-DeCaf-projektet, professor Markus Herrgard fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain) på DTU.
Behov for en intuitiv brugergrænseflade
"Biotekindustrien har et stort behov for et computerbaseret designværktøj, som gør dem i stand til at simulere, hvordan en celle vil opføre sig, hvis den gensplejses på en bestemt måde"
professor Markus Herrgard fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability
Det webbaserede computerprogram skal have en intuitiv brugergrænseflade, der gør det muligt selv for ikke-eksperter at foretage dataanalyse gennem interaktive billeder, der er indbyrdes forbundne.
”Tanken er at bygge et værktøj, som industrien nemt kan bruge og tilpasse deres særlige behov. I dag har vi mange data og meget viden om, hvordan de biologiske signalveje inde i industrielle mikroorganismer fungerer. Det gør os i stand til at anvende matematiske modeller til at simulere effekten af genændringer og på den måde bane vejen for en mere rationel tilgang til design af cellefabrikker,” siger forsker Nikolaus Sonnenschein fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability.
Værktøjet bidrager derfor til at reducere omkostningerne ved at udvikle cellefabrikker, så cellerne kan konkurrere med såkaldte petrokemiske processer, hvor kemikalierne udvikles fra olie.
Værktøjet vil blive testet af industrien
Tre små og mellemstore bioinformatikvirksomheder – Biobyte i Tyskland, SilicoLife i Portugal og Genialis i Slovenien – vil deltage i udviklingen af softwareværktøjerne.
Samtidig vil to industrielle biotekpartnere – DTU's spin-off Biosyntia og det multinationale hollandske selskab DSM med over 20.000 ansatte – anvende værktøjet i to virkelige cellefabrikprojekter og dermed løbende vurdere værktøjets anvendelighed og brugervenlighed fra to meget forskellige brugerperspektiver.
”Vi får en masse værdifuld feedback fra industrien om, hvad der virker, og hvad programmerne mangler. På denne måde kan vi løbende forbedre og tilpasse værktøjet til industriens behov,” siger Nikolaus Sonnenschein.
Biosyntia udvikler bakteriestammer og gæringsprocesser, som gør det muligt at fremstille en række B-vitaminer til fødevarer, foder og lægemidler i cellefabrikker og dermed på en bæredygtig måde.
”Med værktøjet bliver det meget lettere at analysere komplekse biologiske data. Platformen vil være af stor værdi for selskaber som Biosyntia, og vil i sidste ende vil det kunne sætte skub i udviklingen af cellefabrikker til gavn for sundhed og miljø,” siger Hans Genee, medstifter af Biosyntia.
DD-DeCaf kan føre til sundere mad
Formålet med DD-DeCaf er også at undersøge samspillet mellem mikrober. Menneskets tarme indeholder fx mange forskellige mikroorganismer, der interagerer og konkurrerer med hinanden.
Hvis visse celletyper begynder at dominere tarmfloraen, eller hvis cellesamfundene bekæmper hinanden, kan det føre til tarmsygdomme. Men hvis forskerne kan beskrive samspillet ved hjælp af beregninger, kan industrien udvikle stoffer til fødevarer og lægemidler med gavnlige virkninger på tarmen.
Læs mere om projektet på dd-decaf.eu.