Computerstøttet design af cellefabrikker

• Beskrive de forskellige dele af cell factory engineering-cyklussen og disses samspil.
• Designe og analysere cellefabrikker ved hjælp af Python-kode i samarbejde med andre, samt anvende en moderne databaseret tilgang til at foretage reproducerbare beregningsbaserede analyser
• Beskrive koncepterne bag metabolsk flux analyse, og diskutere fordele og ulemper ved anvendelse af forskellige metoder.
• Beskrive principperne der anvendes i omics (transkriptom, proteom, metabolom og fluxom) analyse og model-integration, samt hvordan data fra disse analyser kan anvendes i designet af cellefabrikker.
• Beskrive hvordan der opstilles metabolismemodeller, inklusive black-box modeller, MFA-modeller, MCA-modeller samt genom-skala modeller.
• Beskrive hvordan machine-learning modeller trænes til design af cellefabrikker.
• Diskutere hvordan metabolismemodeller kan anvendes i design af optimale cellefabrikker.
• Udarbejde en strategi til at optimere en cellefabrik baseret på viden om metabolismen, kvantitativ fysiologi samt omics data.

Kurset giver en oversigt over design af cellefabrikker med en række eksempler på gennemførsel af målrettede ændringer i cellers metabolisme (ved hjælp af gensplejsning), der har ført til nye produkter, forbedret produktivitet, bedre råstofudnyttelse, mindsket miljøbelastning etc. Endvidere gives der en gennemgang af de redskaber, der kan benyttes til karakterisering af cellers metabolisme og overordnede funktion. Kurset omhandler følgende emner: Introduktion til design af cellefabrikker. Oversigt over metabolske synteseveje. Støkiometri. Regulering af synteseveje. Eksempler på design af cellefabrikker. Metabolsk flux analyse: Teori og eksempler. Anvendelse af C(13)-mærkede substrater til identifikation af synteseveje og bestemmelse af kulstoffluxe. Omics data integration med metabolismemodeller. Case stories vil bruges for at illustrere de forskellige emner. De studerende vil arbejde selvstændigt med eksempler, og med en større gruppeopgave der vil blive præsenteret både mundtligt og skriftligt og som går på at foreslå innovative strategier til design af en cellefabrik for et virkeligt eksempel.

27460/27611/36611/22111/22110/27827, Kendskab til og forståelse af fundamentale dele af fermenteringsteknologiske processer og bioteknologiske produkter produceret ved hjælp af mikroorganismer. Kendskab til de generelle principper for bioteknologiske processer. Kendskab til cellulær metabolisme.
Grundlæggende programmeringsfærdigheder i Python, R eller lignende programmeringssprog (loops, conditionals, basic data types som lists, dictionaries etc.) er kraftigt anbefalet.

Forelæsninger, gruppeopgaver, seminarer og beregningsopgaver

Kurset er rettet mod bioteknologistuderende, men kan følges af studerende med en kemiteknisk baggrund, der ønsker en introduktion til aspekter omkring bioinformatik og optimering af biokatalysatorer.
Grundlæggende viden om Python (eller andre programmeringssprog) er kraftigt anbefalet (loops, conditionals, basic data types som lists, dictionaries etc.).
Der findes mulighed til at lave et praktisk projekt som opfølgning til gruppeopgaven i 3-ugers perioden i kursus 27432.