Diseño y ensamblaje de microorganismos para la industria

Curso

Diseño y ensamblaje de microorganismos para la industria

Departamento de Ingeniería Biomédica
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Diseño y ensamblaje de microorganismos para la industria

Este curso pretende enseñar al estudiante los más recientes avances en ingeniería microbiana mediante la explicación de métodos modernos de ingeniería genética, biología sintética y biotecnología industrial. Se discutirá como estas áreas del conocimiento se pueden integrar para facilitar el diseño y ensamblaje de microorganismos de relevancia industrial. El curso iniciará con una breve introducción de cada una de estas áreas del conocimiento y sus conceptos principales con el fin de entender los principios de diseño por biología sintética. El estudiante aprenderá técnicas modernas de edición y ensamblaje del ADN, así como diversas estrategias para la regulación de la expresión genética. Por ejemplo, se discutirán los diferentes métodos de transformación, inserción, mutación, expresión y edición de genes y métodos de última generación como el concepto de biobricks desing, CRISPR/Cas9 y Gibson Assembly.

También, se enseñarán las bases moleculares para el diseño de circuitos biológicos, y se presentarán en detalle cada una de las ventajas de las plataformas de expresión de compuestos de valor agregado más populares en biotecnología industrial (e.  g. Escherichia  coli y Saccharomyces  cerevisiae). Se presentarán ejemplos de varios compuestos de valor agregado novedosos que han sido exitosamente producidos en estos organismos plataforma (e.g. fármacos, aditivos, etanol, ácidos débiles, biogás, enzimas, entre otros) y como los biólogos sintéticos modernos actualmente construyen diversos microorganismos y circuitos como una solución costo efectiva a diversos problemas sociales, ambientales y de salud. Finalmente, se discutirán los retos de innovación tecnológica en Colombia para la implementación de estas tecnologías y sus potenciales impactos.

El objetivo final del curso es que el estudiante aprenda a diseñar su propia red regulatoria sintética en un organismo modelo considerando las diversas maneras en que este diseño se podría aplicar para solucionar un problema tecnológico real de relevancia para el país.
 

Dirigido a

Este curso está dirigido a estudiantes y profesionales egresados de las áreas de biología, química, química farmacéutica, ingeniería química, ingeniería biomédica, microbiología, y afines. También está dirigido a profesionales del sector industrial (industria biomédica, farmacéutica y de alimentos) e interesados en el desarrollo y mejoramiento de microorganismos y bioprocesos de microbiología industrial. 

Objetivos

Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de:
  • Familiarizarse con los conceptos de ingeniería microbiana, ingeniería metabólica, biología sintética y biotecnología industrial.
  • Entender en detalle los diversos métodos de diseño, ensamblaje, edición y regulación del ADN que se pueden aplicar a la construcción de organismos relevantes para la industria.
  • Dominar los principios, parámetros y restricciones más relevantes que se deben considerar para el diseño y construcción de rutas de expresión artificiales en organismos modelos mediante el uso de herramientas de biología sintética.
  • Identificar las plataformas de expresión de compuestos de valor agregado más populares en biotecnología industrial.
  • Identificar los principales problemas tecnológicos de relevancia para el país que podrían ser resueltos mediante el uso de microorganismos que expresen circuitos biológicos sintéticos.

Metodología

Al comienzo de cada sesión se llevará a cabo una presentación por parte del profesor, seguida de una discusión sobre lecturas previamente asignadas (i.e. artículos publicados en revistas de alto reconocimiento) y la realización lecturas dirigidas y espacios de discusión. El curso incluirá cinco sesiones sincrónicas. En la última sesión se desarrollará un taller (mini-proyecto de investigación), el cual deberá ser discutido y sustentado ante el grupo.

Contenido

1. Introducción a la ingeniería microbiana, ingeniería metabólica, biología sintética y biotecnología industrial.

2. Plataformas populares para la expresión de compuestos de valor agregado en biotecnología industrial.

3. Fundamentos metodológicos y conceptuales para el diseño y ensamblaje de redes genéticas artificiales I.

4. Fundamentos metodológicos y conceptuales para el diseño y ensamblaje de redes genéticas artificiales II.

5. -Fundamentos metodológicos y conceptuales para la edición, regulación y control de la expresión genética en organismos diseñados.
-Retos de innovación tecnológica en Colombia para la implementación de estas tecnologías y sus potenciales impactos. 

6. Taller (mini proyecto) de diseño y ensamblaje de organismos red regulatoria sintética en un organismo modelo considerando las diversas maneras en que este diseño se podría aplicar para solucionar un problema tecnológico real de relevancia para el país.

Profesores

Miguel Ángel Fernández Niño PhD

Biólogo egresado de la Universidad Nacional de Colombia con Maestría en Bioquímica de la misma institución. Realizó su doctorado en Ingeniería Bioquímica en la Jacobs University Bremen (Alemania), participado activamente en el proyecto europeo: Integral Engineering of Acetic Acid Tolerance in Yeast (INTACT). Actualmente es investigador postdoctoral en el grupo de Diseño de Productos y Procesos del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Los Andes. Tiene una amplia experiencia en biología sintética, ingeniería genética, biotecnología molecular, análisis de microfluídica, Quorum Sensing y heterogeneidad célula-célula. Actualmente se encuentra desarrollando una plataforma para la expresión de rutas metabólicas para la producción de compuestos de valor agregado en organismos modelos incorporando datos de modelación in silico aplicando el concepto de Biobricks en E. coli.