Descrizione del progetto
Produzione basata su microrganismi di terapie di origine vegetale
Gli alcaloidi monoterpeni indolo (MIA, monoterpenoid indole alkaloid) sono metaboliti delle piante caratterizzati da un’ampia diversità. Oltre 2 000 di questi hanno origine da un precursore comune. I farmaci antitumorali irinotecano, vinblastina e vincristina rappresentano alcune delle poche terapie consolidate a base di MIA presenti sul mercato. L’obiettivo finale del progetto MIAMi, finanziato dall’UE, è quello di sviluppare nuovi strumenti e metodologie volti a chiarire la complessità dei percorsi biosintetici nelle piante e a ottimizzare la loro produzione nei microrganismi. I ricercatori intendono creare tecnologie basate su percorsi per la scoperta di terapie di origine vegetale e della loro biosintesi adattate a ospiti tracciabili a livello genetico e producibili in modo sostenibile. Ciò consentirà la rifattorizzazione e la caratterizzazione fenotipica di oltre 1 000 percorsi di MIA al fine di aumentare la produzione negli lieviti. L’obiettivo attuale del progetto è sintetizzare tre sostanze chimiche basate su MIA e 15 analoghi di MIA.
Obiettivo
Plants produce some of the most potent human therapeutics and have been used for millennia to treat illnesses. The monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) are plant secondary metabolites that show a remarkable structural diversity and pharmaceutically valuable biological activities with more than 2,000 MIAs derived from the common precursor strictosidine. However, because most MIA chemicals do not have their biosynthetic pathways elucidated and MIA-producing plants are not genetically trackable, MIAs are under-represented in recently introduced medicines. In the consortium for Refactoring of Monoterpenoid Indole Alkaloids in Microbial Cell Factories (MIAMi) our main objective is to develop sustainable microbial production of new human therapies for the benefit of the European biotech industry, human health, and the environment. To do so, MIAMi will i) develop a new approach for MIA biosynthetic pathway discovery in plants founded on supervised learning algorithms based on omics data sampled from > 20 MIA producing plants, ii) contribute to standardisation of bioengineering by development of SOPs for characterisation of > 100 DNA elements for control of gene expression, protein interactions, and sub-cellular localisation, iii) build a public parts repository and Bio-CAD for forward engineering of compartmentalised biosynthetic pathway designs in yeast, and iv) apply automated genome engineering to prototype > 1,000 new-to-nature MIA biosynthetic pathway designs in order to identify robust designs for scale-up microbial MIA production processes, and evaluate the environmental benefits and risks compared to existing value chains. The excellent, interdisciplinary and inter-sectorial consortium will showcase the use of the new approaches and standardised data inventory to produce both commercially available and new-to-market MIAs rauwolscine, tabersonine and alstonine in yeast, and finally test their bioactivity as new cancer and psychosis treatment drug leads.
Campo scientifico
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligencemachine learningsupervised learning
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsDNA
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- medical and health sciencesclinical medicineoncology
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsgenomes
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
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Meccanismo di finanziamento
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