«СОЗДАНИЕ СОВМЕСТНОГО ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ “НАНОБИОТЕХЦЕНТР” ПО РАЗРАБОТКЕ И ПРОИЗВОДСТВУ УНИКАЛЬНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ, ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ И ДРУГИХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

Руководитель проекта: Казарян Лессинг, к. ф.-м. н.
Общая стоимость проекта: Согласуется с партнером-инвестором
Срок исполнения проекта: 3-5 лет (в зависимости от вложенных средств)
Место выполнения проекта: Республика Армения, Ереван; Страна, город место нахождения партнера

Аннотация проекта

Даже в простой бактериальной клетке E.coli размером в 2-3 микрона в течение жизненного цикла (30-50 мин.) происходит порядка 5.000 - 10.000 типов химических реакций, в которых участвуют десятки или даже сотни тысяч веществ. Измерение в течение жизненного цикла клетки концентрации даже нескольких типов веществ, представляет собой большую сложность. Измерение же в течение жизненного цикла клетки концентрации сотен, тысяч или десятков тысяч веществ в настоящее время кажется невероятным. Невероятным кажется также многоуровневое, т. е. одновременное дифференцированное управление различными типами субпопуляций (идентичное множество клеток) периодических или непрерывных суспензионных клеточных культур в процессе культивирования, биосинтеза или биотрансформации. В настоящее время при традиционном управлении процессами клеточной суспензионной культуры, выращиваемой в ферментере, не учитывается непрерывно изменяющийся состав типов субпопуляций. В результате этого управление периодической и непрерывной суспензионной клеточной культурой не является высокоэффективным, а количество произведенного продукта далеко от возможного максимума. Разработанные нами методы и способы позволяют преодолеть как эти проблемы (измерение и управление), так и многие другие трудности, связанные с количественным определением и управлением процессами, происходящими на уровне одиночных клеток и на уровне различного типа субпопуляций суспензионной клеточной культуры. Ядром предлагаемых способов является разработанный нами многофункциональный дискретный математический аппарат, основанный на принципе обратных задач. Данный аппарат аналогичен математическому аппарату рентгеноструктурного анализа, где на основе доступных косвенных измерений (по дифракции рентгеновских лучей) определяются недоступные параметры (атомная структура кристаллического вещества). Аналогично, по значениям доступных параметров суспензионной культуры, измеряемых общеизвестными и широко распространенными методами, определяются и прогнозируются недоступные параметры: возрастной состав клеток популяции; распределение клеток популяции по траекториям роста численности их клонов; значения параметров процессов, происходящих на уровне одиночной клетки; значения параметров процессов, происходящих на уровне отдельных клонов. Однако в отличие от кристаллов различных веществ суспензионная культура клеток чрезвычайно неустойчива. В ней непрерывно меняется состав субпопуляций клеток (распределение клеток по возрасту и клонам, по длительности жизненных циклов), а в каждой из клеток происходит множество различных процессов. Более того, наши эксперименты с суспензионной культурой E.coli свидетельствуют, что даже в двух идентично выращенных одинаковых суспензионных культурах клетки имеют различную длительность жизненного (клеточного) цикла. Так, в одном эксперименте она составляет 40 мин, в другом − 55 мин. Соответственно, различаются и количественные показатели химических процессов, происходящих на уровне одиночных клеток в течение их жизненного цикла. Следовательно, каждое культивирование суспензионных клеточных популяций должно управляться по текущим параметрам процессов, происходящих на уровне одиночных клеток, и по параметрам субпопуляций клеток. На основе вышеупамянутого математического аппарата, созданного в НПЦ “Армбиотехнология”, разработан принципиально новый подход к управлению биотехнологическими процессами, позволяющий по значениям доступных параметров суспензионных культур, которые в основном измеряются в биотехнологических процессах (концентрация клеток, глюкозы/сахарозы, NH3, O2, CO2; оптическая плотность, to, pH), с большой точностью определять и достоверно прогнозировать недоступные параметры (возрастной состав клеток популяции; значения параметров молекулярных процессов, происходящих на уровне одиночной клетки, различных возрастных субпопуляций, суспензионной культуры в целом и т. д.) Исключительно важным преимуществом предлагаемого подхода является возможность его технической реализации на серийном оборудовании и стандартных измерительных приборах. Разработаны высокоэффективные методы, которые позволяют на базе серийных приборов создать пять типов высокотехнологичных автоматизированных комплексов, предназначенных для: a) измерения и прогнозирования количественных показателей неограниченного числа биохимических, физиологических и других процессов, происходящих в течение жизненного цикла одиночных микроорганизмов, клеток растений и млекопитающих, выращиваемых в виде суспензионных культур; б) управления процессами культивирования и биосинтеза целевого продукта с использованием параметров процессов одиночных клеток и субпопуляций клеток суспензионных культур, выращиваемых периодическим или непрерывным способом; в) разработки в автоматическом режиме технологического регламента биосинтеза целевого продукта суспензионными культурами определенных штаммов-продуцентов в промышленных условиях. Автоматизированные комплексы предназначены для широкого использования в биотехнологической и фармацевтической промышленности, в области экологии, токсикологии, космической биологии и медицины. Они могут быть использованы также в медико-биологических и сельскохозяйственных исследованиях. Разработанное направление уникально и не имеет аналогов за рубежом, что позволит в ближайшее время после начала производства быть монополистами в определенных нишах международного рынка по ряду отраслей, а имеющийся технологический задел может обеспечить лидерство в этом новом направлении и на более продолжительный период времени. Экспертиза созданного математического аппарата и проверка разработанных способов и методов производилась в Армении и России: в различных НИИ, научных центрах, ВУЗ-ах, лабораториях и в промышленных условиях. (См. “Заключения проведенных ранее экспертиз” и Приложения I, Приложения II, Приложения III, Приложения V.) Проект по созданию Нанобиотехцентра сроком исполнения 3-5 лет в 2012 г. был рассмотрен на собрании Британского национального научного комитета и Королевского научного комитета. Получен положительный отзыв. Кроме предложения по созданию совместного Нанобиотехцентра, предлагаемый Проект предусматривает также другие формы сотрудничества с потенциальными инвесторами, биотехнологическими, фармацевтическими, приборостроительными и другими предприятиями и организациями.



  • +18
    H: +25°
    L: +13°
    Yerevan
    Wednesday, 29 May
    See 7-Day Forecast
    Thu Fri Sat Sun Mon Tue
               
    +27° +29° +29° +30° +29° +34°
    +13° +14° +13° +16° +20° +15°
    ©