Использование модельного подхода в биотехнологии и биоинженерии

Насколько эффективно работает тот или иной биотехнологический процесс и используемые в нем биологические объекты? Что можно сделать, чтобы повысить эти показатели? Ответить на эти вопросы зачастую весьма непросто. В первую очередь это связано с тем, что для получения ответов на подобные вопросы требуется провести масштабные исследования, характеризующие изучаемый объект с разных сторон, интегрировать эти разнородные данные в единое описание и интерпретировать их с учетом требований поставленной задачи.

С первой частью данной проблемы во многих случаях ученым удалось справиться, так как за более чем тридцатилетнюю историю развития биотехнологии удалось накопить немало знаний, методов и экспериментальных данных о наиболее важных компонентах биотехнологического производства. Однако вопрос об интерпретации и комплексном анализе этих данных до сих пор открыт. Для ответа на этот вопрос мы предлагаем использовать методы системной биологии, а именно модельный подход к анализу различных типов экспериментальных данных.

Использование модельного подхода в современной биотехнологии позволяет решать ряд прикладных задач.

На сегодняшний день в нашем Институте разработаны математические модели наиболее значимых с точки зрения биотехнологии организмов. Среди них можно назвать такие модельные объекты, как:



Пример №1 - Увеличение производительности штаммов-продуцентов

thumb_strain_improve2.jpgБыла разработана программа генных модификаций штамма-продуцента Escherichiacoli, производящего один из компонентов препарата азидотимидин. Для этой цели, мы разработали кинетическую модель биосинтеза пиримидинов, верифицировали ее различными экспериментальными данными и на основе этой модели сделали девять предсказаний по генетической модификации существующего промышленного штамма. Практическая реализация этой программы на 23% увеличила выход этого лекарственного компонента в производственном масштабе.

Подробнее...
 
Пример №2 - Увеличение производительность биотехнологического производства при помощи создания специализированного программного обеспечения

thumb_pacs_0.jpg Очень часто промышленное производство лекарственных препаратов и/или их ингредиентов основано на работе какого-либо фермента, катализирующего синтез того или иного компонента. Производство лекарственных препаратов в промышленных масштабах с использованием ферментов часто требует оптимизации процессов, идущих в биореакторе. В самом деле, на разных стадиях производственного цикла параллельно с требуемым веществом могут производиться разные побочные вещества, загрязняющие конечный продукт и уменьшающие его выход. Более того, фермент в процеессе каталитического цикла может инактивироваться или работать не в оптимальном для себя режиме. Таким образом, для увеличения эффективности производства требуется грамотное управление процессами, происходящими в реакторе на каждой стадии технологического цикла. Этого можно добиться, используя специализированное программное обеспечение, который должен отвечать, по крайней мере, двум основным требованиям – принимать в рассмотрение все особенности производственного процесса, а также детально учитывать механизм работы фермента. В нашем институте разработана методика, позволяющая учесть все эти факторы.

Подробнее...
 


Загрузить

Статистика

1.
DBSolve руководство пользователя (Программное обеспечение/DbSolve Optimum)
161
2.
Математическое моделирование в системной фармакологии (Информационные материалы/Учебные курсы)
90
3. 82
4.
ИСБСПб. Результаты и научный опыт (Информационные материалы/Презентации)
81
5. 38