Strony realizujące projekt: Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza (PRz), Uniwersytet we Wiedniu (BOKU), Uniwersytet w Magdeburgu (OVGU)
Czas trwania projektu: 36 miesięcy
Przyznane środki: 1,802,740.00 PLN (strona polska), 3,000,000.00 EUR (cały projekt)
Projekt pt. „Ciągły proces krystalizacji białek” kierowany przez prof. dr hab. inż. Dorotę Antos we współpracy z naukowcami z Niemiec oraz Austrii będzie pracować nad nową metodą wydzielania i oczyszczania białek rekombinowanych (niezbędnych np. w diagnostyce medycznej czy zastosowaniach terapeutycznych) opartą na krystalizacji, która umożliwi ich produkcję w sposób zrównoważony i wydajny, przy niższych kosztach. Opracowana metoda ma zwiększyć dostępność tych białek dla krajów o średnich i niskich dochodach, aby mogły również korzystać z postępu współczesnej medycyny.
Uzyskany projekt jest efektem wieloletniego doświadczenia oraz znacznego dorobku naukowego grupy badawczej kierowanej przez prof. Antos w zakresie poruszanej w projekcie tematyki naukowej.
Tematyka projektu:
Białka bioaktywne o wysokiej czystości są obecnie niezbędne w diagnostyce biomedycznej i zastosowaniach terapeutycznych. Rosnący popyt na takie białka na świecie powoduje zapotrzebowanie na ekonomiczny i szybki sposób ich wytwarzania. Białka o takich właściwościach powinny stać się dostępne także dla krajów o niskich i średnich dochodach, aby one również mogły korzystać z postępu współczesnej medycyny.
Celem projektu Concrys jest opracowanie nowej metody wydzielania i oczyszczania białek rekombinowanych opartej na krystalizacji, umożliwiającej produkcję białek w sposób zrównoważony i wydajny, przy znacznie tańszej ekonomice w porównaniu z technologią chromatografii, której zastosowanie jest obecnie wymagane w celu osiągnięcia limitów jakościowych. Procesy chromatograficzne są wysoce selektywne, ale często stanowią wąskie gardło oraz czynnik kosztogenny całej produkcji ze względu na niską wydajność oraz wysoką cenę żywic chromatograficznych. Zaletami krystalizacji są niskie koszty, wysoka wydajność i sprawność oczyszczania.
Grupa badawcza z Katedry Inżynierii Chemicznej i Procesowej pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Doroty Antos opracowała koncepcję krystalizacji z wymuszoną konwekcją (FCC), jako alternatywę dla stosownych obecnie technik krystalizacji.
W tym procesie pożądane warunki krystalizacji osiąga się poprzez kontrolowane usuwanie wody z roztworu białka w łagodnych warunkach temperaturowych. Do tej pory proces ten był realizowany wyłącznie w sposób okresowy w skali laboratoryjnej, bez możliwości jego zastosowania w produkcji przemysłowej. W ramach Concrys koncepcja FCC zostanie rozszerzona na tryb ciągły (CFCC), w którym mieszadło mechaniczne zostanie zastąpione śrubą Archimedesa, która zapewni skuteczne i jednocześnie łagodne warunki mieszania. Potencjał procesu CFCC opiera się na jego efektywnym połączeniu z produkcją białek rekombinowanych w ciągłej hodowli komórek bakteryjnych (CRPP).
W ramach trójstronnej współpracy na Uniwersytecie we Wiedniu (BOKU) zostanie opracowana nowa technologia oparta na produkcji białek oddzielonej od wzrostu, dzięki której możliwe będzie ciągłe wytwarzanie białek przy użyciu niedrogiej pożywki hodowlanej.
W trakcie realizacji Concrys opracowane będą ramy projektowania procesu CFCC i jego integracja z CRPP. Projektowanie będzie opierać się na szczegółowym modelu dynamiki procesu, który zostanie opracowany przez zespół badawczy z Uniwersytetu w Magdeburgu (OVGU). Model będzie uwzględniać najważniejsze zjawiska mające wpływ na proces: wymianę masy i ciepła, warunki hydrodynamiczne, termodynamikę i kinetykę krystalizacji oraz rozkład wielkości kryształów.
Realizacja projektu przyniesie kolejną ważną korzyść, jaką będzie pogłębienie wiedzy na temat mechanizmu krystalizacji białek, który nie jest dobrze poznany. Aby osiągnąć te cele, w projekcie połączy się wiedzę specjalistyczną z zakresu inżynierii chemicznej PRz (wiedza procesowa w zakresie krystalizacji białek), BOKU (znajomość technologii ekspresji bakteryjnej) i OVGU (wiedza w zakresie modelowania złożonych procesów technologicznych).
- - - - -
Konkurs OPUS to największy program grantowy NCN, który w swojej jesiennej odsłonie umożliwia ubieganie się o finansowanie projektów realizowanych przez naukowców we współpracy międzynarodowej w ramach programu Weave. Program upraszcza ścieżkę ubiegania się o środki na dwu- lub wielostronną współpracę badawczą z naukowcami z Austrii, Czech, Niemiec, Słowenii, Szwajcarii, Luksemburga i Belgii-Flandrii. Ostatnie projekty LAP sfinansowane w konkursie OPUS 26+LAP/Weave to projekty dwustronne z udziałem naukowców z Niemiec i dodatkowym udziałem naukowców z Austrii i Czech w przypadku projektów trójstronnych. Wnioski te były oceniane przez zespoły ekspertów Narodowego Centrum Nauki razem z innymi wnioskami w konkursie OPUS 26, w ramach procedury agencji wiodącej. Wyniki zatwierdziła niemiecka Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), która będzie finansować prace zespołów z Niemiec, a także Czech Science Foundation finansująca zespoły czeskie oraz Austrian Science Fund finansujący zespoły z Austrii.
Więcej o projekcie:
https://www.ncn.gov.pl/aktualnosci/2024-11-15-ostatnie-wyniki-opus26-lap-weave
