ELEGANCE

Abstrakt:

Biokatalýza, tedy využití enzymů pro chemické transformace, představuje alternativu k udržitelné výrobě léčiv, chemikálií a materiálů. Díky řízené evoluci lze enzymy upravovat tak, aby vykazovaly zlepšené vlastnosti. Škálovatelnost bioprocesů je však omezena nedostatečným porozuměním funkci enzymů a také tzv. „valley of death“, tedy mezerou ve financování mezi základním a aplikovaným výzkumem. 

S podporou programu Marie Skłodowska-Curie Actions si projekt ELEGANCE klade za cíl vytvořit akademický vzdělávací program založený na experimentálních a výpočetních metodách, jako jsou data science a umělá inteligence, pro návrh integrovaných multi-parametrických enzymů a bioprocesů. Jeho hlavním cílem je připravit novou generaci odborníků vybavených potřebnými odbornými i přenositelnými dovednostmi, kteří budou schopni rozvíjet datově řízenou biokatalýzu a urychlit vývoj bioprocesů. 

V současnosti čelí svět řadě globálních výzev, jako jsou změna klimatu, znečištění vody, degradace půdy, vyčerpávání zdrojů a neudržitelná výroba. Biotechnologie mohou nabídnout řadu řešení těchto problémů. Jedním z nich je vývoj udržitelných bioprocesů, které jsou klíčovou součástí evropské Zelené dohody. Enzymy představují přírodní katalyzátory, které stojí v centru těchto transformací, protože umožňují realizaci komplexních biokatalytických reakcí. Biokatalýza postupně nahrazuje tradiční organickou chemii v řadě procesů díky své vyšší účinnosti a zároveň nižší produkci odpadu, jak dokládá množství ocenění EPA Green Chemistry Awards udělených enzymatickým procesům. Díky řízené evoluci proteinů (Nobelova cena 2018) lze enzymy přizpůsobit novým průmyslovým podmínkám v bioreaktorech. 

Přesto však přetrvává řada výzev, které omezují škálovatelnost bioprocesů, zejména kvůli nedostatečnému porozumění funkci enzymů a absenci efektivních strategií pro řešení komplexní víceparametrické optimalizace enzymů i bioprocesů. K překlenutí této mezery, označované jako „valley of death“ (tj. výrazný investiční rozdíl mezi základním a aplikovaným výzkumem), projekt ELEGANCE nabízí unikátní vzdělávací program kombinující nejmodernější experimentální a výpočetní přístupy, včetně data science a umělé inteligence, pro rychlejší návrh lepších enzymů a bioprocesů. Hlavním cílem je vychovat novou generaci odborníků vybavených klíčovými odbornými i přenositelnými dovednostmi, kteří přispějí k transformaci biokatalýzy v datově řízenou disciplínu a urychlí vývoj bioprocesů, čímž zároveň pomohou předcházet výzvám spojeným s „valley of death“. Projekt ELEGANCE se zaměří na enzymy katalyzující vysoce selektivní oxyfunkcionalizační reakce, které nejsou dosažitelné současnými chemickými technologiemi, a které mají ekologický i ekonomický potenciál pro podporu přechodu k cirkulární bioekonomice v mnoha průmyslových odvětvích. 

Tento projekt získal finanční podporu z programu Evropské unie „Horizont Evropa“ v rámci výzvy HORIZON-MSCA-2024-DN-01 na základě grantové dohody č. 101226960.