השבוע, הקרן הלאומית למדע הודיעה על הענקת מענק של שש שנים בסך 22 מיליון דולר לאוניברסיטת UC סנטה ברברה במסגרת תוכנית הביויציקה שלה להקמת ה-BioFoundry לפטריות קיצוניות ויוצאות דופן (ExFAB), שיתוף פעולה בראשות UC סנטה ברברה (UCSB), יחד עם UC Riverside (UCR), ו-Cal Poly Pomona (CPP). ExFAB מקימה את בית היציקה הביולוגית הראשונה במדינה המתמקדת בחיידקים קיצוניים שלא מנוצלים ברובם ולא נחקרו. הפרס של UCSB הוא אחד מחמישה מענקים בלבד שנעשו במסגרת תוכנית BioFoundry של NSF במהלך מחזור מימון זה, שהעניק סך של 75 מיליון דולר לחמש האוניברסיטאות שנבחרו.
"הקמפוס שלנו נרגש לקבל את המימון בעל החזון הזה מהקרן הלאומית למדע, המשקף את החוזק המחקרי והחדשנות של עמיתינו הפועלים על פני דיסציפלינות ומוסדות לקידום ביוטכנולוגיה וביו-הנדסה", אמר קנצלר UCSB, הנרי ט. יאנג.
אנו מברכים את פרופסור או'מאלי ואת כל צוות הקמפוס שלנו, ומודים למישל על מנהיגותה של המאמץ החלוצי הזה. הקמפוס שלנו ידוע בתרבות שלנו של עבודה משותפת בחוד החנית, ואנו מצפים בציפייה גדולה לתגליות שיימצאו באמצעות ה-BioFoundry כאשר עמיתינו חוקרים גבולות חדשים בעולם של חיידקים קיצוניים."
הנרי טי יאנג, קנצלר, אוניברסיטת קליפורניה – סנטה ברברה
"אנחנו מאוד נרגשים כי המימון הזה מאפשר לנו לבנות תשתית שלאף אחד, במיוחד באקדמיה, לא הייתה גישה אליה בעבר", אמרה מנהלת ExFAB, מישל או'מאלי, פרופסור להנדסה כימית וביו-הנדסה ב-UCSB. "המתקן מאפשר לנו לפתוח את ההבטחה לדור חדש של ביולוגיה סינתטית – כזו שמתמקדת בפיתוח ביוטכנולוגיה חדשה ממיקרואורגניזמים קיצוניים ויוצאי דופן המצויים בטבע".
ExFAB תתמקד בפיתוח טכניקות ללמוד מהמיקרואורגניזמים היותר יוצאי דופן של הטבע, המכונים "קיצוניים" בכך שהם אינם תואמים להרגלי גדילה ותנאי תרבות סטנדרטיים במעבדה. ייתכן שיש להם דרישות תזונתיות חריגות, גדלים בטמפרטורות גבוהות או נמוכות במיוחד, ואפילו גדלים ללא חמצן, כל זה מקשה על לימודם עם ציוד מעבדה קיים.
"המיקרואורגניזמים הקיצוניים הללו מתריסים בהבנה הנוכחית שלנו בביולוגיה, אך לעתים קרובות הם מארחים תכונות שאנו רוצים לרתום לביוטכנולוגיה – כמו אנזימים שלועסים פסולת, או מסלולים שמייצרים מוצרים יקרי ערך ותרופות חדשות. כעת, עם ה-ExFAB, משתמשים מקום להביא את המיקרובים ה'מוזרים' שלהם כדי לחקור אותם ולעשות אבטיפוס לביוטכנולוגיה חדשה ממה שהם לומדים", אמר או'מאלי, שהוא מומחה מוביל בהנדסת אנאירובים כדי להפוך פסולת לדלק, כימי או חומרים מבוססי ביו בר-קיימא יותר. .
בעוד אינספור התקדמות התרחשה בביולוגיה סינתטית, הכוללת הנדסה של "חלקים" של הטבע, כמו DNA, חלבונים ואפילו אורגניזמים שלמים, כדי שיהיו להם פונקציות חדשות,
התחום התמקד במיקרואורגניזמים שקל לגדל, לביות ולהתרבות בתנאי מעבדה סטנדרטיים. עם זאת, חיידקים מבויתים לרוב חסרים את התכונות שחוקרים רוצים לנצל הכי הרבה עבור ביוטכנולוגיה. המוצרים הביולוגיים המוצלחים ביותר בטבע בנויים כמעט לחלוטין על ידי מיקרואורגניזמים יוצאי דופן בעלי הרגלי גדילה ייחודיים ובלתי מנוצלים. כדי לפתוח את כוחם של חיידקים קיצוניים, ExFAB תשתמש בביולוגיה סינתטית על ידי תכנון מכשור ראשון מסוגו, זרימות עבודה רובוטיות חדשות וטכנולוגיה המופעלת על ידי למידת מכונה.
ExFAB תמקד את מאמציה בשלושה נושאי מחקר -; ביולוגית, ביוסינתזה וכללי חיים -; לעצב מיקרובים שיכולים להתמודד עם אתגרים סביבתיים כמו ניקוי PFAS (חומרי פר ופוליפלואורואלקיל) ושאר "כימיקלים לנצח", ייצור בר-קיימא של חומרים מבוססי סיליקה, מיחזור ושימוש חוזר בחומרי פחמן, וקידום של מחזורי פחמן וחנקן יצרניים בקרקע ובבתי גידול ימיים.
"UCSB היא מובילה עולמית בקידום מדע רב-תחומי, ברמת מרכז", אמר אומש מישרה, דיקן המכללה להנדסה UCSB. "אנו גאים מאוד לארח את ה-ExFAB, מכיוון שהוא מאחד מספר חוזקות ברחבי הקמפוס שלנו בפעם הראשונה – ממדע ימי ועד הנדסה כימית וביו-הנדסה. הפרס הנכבד הזה של NSF מעלה את הפרופיל של הקמפוס שלנו ומשמש מוקד עבור המשך השקעה בביוטכנולוגיה וביו-הנדסה ב-UCSB."
"ExFAB מספקת הזדמנות מרגשת לפתוח את הביולוגיה הסינתטית למגוון העצום של חיידקים שהטבע מספק", הוסיף מנהל שותף של ExFAB, איאן ווילדון, פרופסור להנדסת סביבה כימית ב-UCR, שהוא מומחה בביולוגיה סינתטית והנדסת חיידקים לא קונבנציונליים. . "המוקד הנוכחי של הביולוגיה הסינתטית היה לפתח גישות חדשות להנדסת מספר קטן של חיידקים בשימוש נפוץ. מתקן זה ירחיב באופן דרמטי גישה זו על ידי מתן אפשרות לביולוגיה סינתטית בכל חיידק."
הכשרת כוח אדם מגוון
בנוסף להנעת פריצות דרך מדעיות חדשות, ExFAB תקים תוכניות חינוכיות ייחודיות כדי להכשיר ולמשוך את כוח העבודה העתידי בביוטכנולוגיה. ExFAB יגייס סטודנטים לתואר שני באוניברסיטת קליפורניה סטייט (CSU) להשתתף בהתמחות מחקר בת עשרה שבועות ב-UCSB או UCR, במהלכה הם יקבלו הכשרה לפיתוח מקצועי ויעבדו בקהילה מדעית באוניברסיטה R1 (עתירת מחקר). ExFAB תציע גם בית ספר קיץ להכשרה וגיוס משתמשים חדשים.
"סטודנטים רבים ב-CSU רוצים להיכנס לתכניות בתעשייה או לתכניות דוקטורט, אבל חסר להם את הניסיון באוניברסיטאות R1", אמר ג'יימי סניידר, פרופסור חבר למדעי הביולוגיה ב-CPP. "הזדמנות זו תאפשר להם לעבור הכשרה על ציוד אוטומטי שהם ככל הנראה ימצאו בתעשייה וליצור אינטראקציה עם סטודנטים לתואר שלישי, פוסט-דוקטורנטים, טכנאי מעבדה ומדענים בכירים במעבדות R1. ExFAB יאפשר לנו ליצור מסלולים נוספים לסטודנטים, שאולי לא ירגישו מיוצגים בשטח, לעבור לכוח העבודה בביוטכנולוגיה".
כל שלוש האוניברסיטאות המשתתפות הן מוסדות שירות היספניים (HSIs) ומוסדות שירות של ילידים אמריקאים ילידי אמריקה הפסיפי (AANAPISI).
עבודת היסוד
UCSB הניח את הבסיס ל-ExFAB חודשים לפני הגשת בקשה לתוכנית BioFoundries של NSF כאשר O'Malley, באמצעות המכון לביוטכנולוגיות שיתופית של UCSB (ICB) קיבלה מענק של 9.85 מיליון דולר דרך תוכנית המכשור למחקר של אוניברסיטת ההגנה של אוניברסיטת ההגנה (DURIP). המימון אפשר לאוניברסיטה לרכוש זרימת עבודה של הרכבה רובוטית וכלים אנליטיים כדי לאפשר ביולוגיה סינתטית אוטומטית.
"ההשקעה החדשה והמרגשת של ה-NSF מכירה בבולטות המחקרית הגוברת של UCSB בתחום הביולוגיה הסינתטית ומתבססת על ההשקעה האחרונה של משרד המחקר של הצבא", אמר פרופסור להנדסה כימית בראד צ'מלקה, מנהל שותף של ICB. "פרס ה-NSF הזה מרחיב באופן אקספוננציאלי את תרבות המחקר הבין-תחומית של UCSB בביולוגיה, מדעי החומרים, הפיזיקה, הכימיה וההנדסה, אשר תיהנה וניתן לצפות שתזרז חידושים ויישומים חדשים בביוטכנולוגיה."
מכון קליפורניה למדע וחדשנות (CNSI) ב-UCSB ינהל ויתאם את פעולות ה-ExFAB בכל שלושת הקמפוסים ויספק בית לביופיה החדשה של UCSB במימון NSF.
"CNSI גאה להיות הבית של ExFAB ולספק תמיכה בסיסית שתגביר את ההשפעה של חידושי ExFAB", אמר מנהל שותף של CNSI, קרייג הוקר, פרופסור לחומרים ולכימיה וביוכימיה. "החבילה הייחודית של מכשור חדשני שלא ניתן למצוא במקומות אחרים תאפשר תרגום לטכנולוגיות שיתמודדו ישירות עם כמה מהאתגרים הגדולים ביותר של המדינה, עם כוח עבודה שמוכן ומסוגל להשתמש בחידושים הללו".
משתמשים חיצוניים מהתעשייה ומהאקדמיה יכולים לגשת ל-ExFAB BioFoundry בשתי דרכים: משלוח ישיר של דגימות לטיפול מלא על ידי הצוות, או הדרכה באתר ושימוש משותף בציוד עם הצוות. מנהיגות שואפת להשלים לפחות 100 פרויקטים של משתמשים במהלך שש השנים הראשונות, לפי הערכה שיותר ממחציתם יהיו פרויקטים חיצוניים.
"בתור גאוצ'ו והנציג הגאה של העלמה שלי בקונגרס, אני ממש נרגש לראות את הקרן הלאומית למדע מכירה ביכולת החדישה של UCSB להוביל ב-BioFoundry הראשון מסוגו עם אוניברסיטאות אחרות בקליפורניה", העיר חבר הקונגרס סאלוד קרבחאל. "השקעה זו לא רק תשאיר את UCSB בחזית מדעי הביולוגי והביו-הנדסה, אלא תיצור משרות הייטק חדשות בעלות שכר טוב בחוף המרכזי ותאשר שוב שקליפורניה היא המקום מספר אחת למחקר בעולם כולו".
