Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Computerstøttet design af cellefabrikker

Overordnede kursusmål

Kurset fokuserer på den moderne tilgang og metoder til design og analyse af cellefabrikker ved brug af modeller og data-drevne metoder. Målet med kurset er at give den studerende en fundamental forståelse af samspillet mellem de mange forskellige intracellulære reaktioner i cellefabrikker, og specielt hvordan flux gennem de forskellige biosynteseveje er reguleret. Der vil være et særligt fokus på biosynteseveje, der leder til industrielt relevante produkter såsom primære metabolitter, antibiotika, industrielle enzymer og farmaceutiske proteiner. Et centralt aspekt af kurset er modellering af cellefabrikker for at hjælpe til med at identificere optimale strategier for introduktion af målrettede genetiske ændringer i mikroorganismerne for at frembringe bedre produktionsstammer. Analyse af samspillet mellem forskellige cellulære reaktioner er et centralt element i kurset, og værktøjer til karakterisering af stammer på et systemisk niveau, ved integrering af -omics data, samt design vil blive beskrevet. Med udgangspunkt i en række forskellige modelleringsværktøjer, vil de studerende lære at modellere og designe cellefabrikker primært ved brug af programmering.

See course description in English

Læringsmål

  • Beskrive rollen af designstadiet i cellefabriksudviklingscyklussen, og hvordan design interagerer med de andre stadier i cyklussen (Build, Test og Learn).
  • Analysere cellefabrikker ved hjælp af Python-kode i samarbejde med andre studerende, 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 modelintegration, samt hvordan data fra disse analyser kan anvendes i designet af cellefabrikker.
  • Anvende genomskala modeller i designstadiet til udvikling af optimerede cellefabrikker.
  • Bygge genomskala metaboliske modeller og bruge dem til at forudberegne cellefabrikkens evner.
  • Beskrive hvordan machine-learning modeller trænes til design af cellefabrikker med eksempler.
  • Udarbejde en strategi til at optimere en cellefabrik baseret på viden om metabolismen, kvantitativ fysiologi samt omics data.

Kursusindhold

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 i bioindustrien. Der lægges særligt fokus på design stadiet af cellefabrikker, og kursus giver særligt overblik i følgende emner: Introduktion til design af cellefabrikker. Oversigt over metabolske synteseveje. Regulering af synteseveje. Eksempler på design af cellefabrikker. Metabolsk flux analyse: Teori og eksempler. 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.

Anbefalede forudsætninger

27460/22111/22110/22101, Grundlæggende programmeringsfærdigheder i Python, R eller lignende programmeringssprog (loops, conditionals, basic data types som lister, dictionaries etc.) er kraftigt anbefalet.

Undervisningsform

Forelæsninger, gruppeopgaver, seminarer og beregningsopgaver

Bemærkninger

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.).
Sammen med kursus 27460 (Syntesebiologi) giver dette kursus en samlet forståelse for hele Design-Build-Test-Learn cyklussen, der bruges i udvikling af cellefabrikker. Kursus 27460 giver en basal forståelse af Syntesebiologi og molekylærbiologiske metoder til gensplejsning af produktionsorganismer. Dette kursus komplimenterer 27460, og de to kurser kan tages enten før, undervejs eller efter hinanden.
Der findes mulighed for at lave et praktisk projekt som opfølgning til gruppeopgaven i 3-ugers perioden i kursus 27432.

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog

Engelsk

Varighed

13 uger

Institut

Bioengineering

Sted

DTU Lyngby Campus

Kursus ID 27410
Kursustype Kandidat
Semesterstart Uge 35
Semester slut Uge 48
Dage tirs 13-17
Pris

7.500,00 kr.

0 pladser tilbage

Tilmelding