Sistema lab-on-chip com campo magnético para microreatores de síntese cell-free de proteínas

• Processo: 19/00047-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de outubro de 2019 - 30 de junho de 2020
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Ricardo Filipe das Neves Lima Pereira
• Beneficiário: Ricardo Filipe das Neves Lima Pereira
• Empresa Sede: Biolinker Biologia Sintética Eireli
• CNAE: Comércio varejista de outros produtos novos não especificados anteriormente ; Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Município: Cotia
• Pesquisadores associados: Mario Ricardo Gongora Rubio
• Bolsa(s) vinculada(s): 20/00447-9 - Sistema lab-on-a-chip com campo magnético para microreactores de síntese cell-free de proteínas., BP.TT; 19/24048-9 - Sistema lab-on-a-chip com campo magnético para microreactores de síntese cell-free de proteínas, BP.PIPE
• Assunto(s): Campo magnético Biologia sintética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: campos magnéticos | Cell-free protein systems | imobilização protéica | Lab-on-chip | Biologia sintética

Resumo

No presente projeto, visamos o desenvolvimento e adequação de um sistema miniaturizado e integrado com ênfase na otimização de campos magnéticos e ser usado no processo lab-on-chip que será comercializado pela BioLinker Biologia Sintética Ltda. (CNPJ-31.021.329/0001-62). O projeto "lab-on-chip integrated protein synthesis" nasce da necessidade de inovação para elevar a qualidade de pesquisa, facilitando o trabalho e reduzindo o número de etapas na produção e purificação de proteínas para centros de pesquisas no mundo. "Cell-free protein synthesis" (CFPS) é uma técnica que vem sendo usada na pesquisa para flexibilizar e reduzir o tempo gasto na produção de proteínas tanto em nível de estudo básico como em níveis de estudos aplicados (Carlson, Gan, Hodgman, & Jewet, 2014). Os avanços tecnológicos e a aplicação moderna da biotecnologia para obtenção e modelagem de novas estruturas químicas permitidas através da CFPS são de uma grande magnitude e impacto (M. Stech et al., 2017). A microfluídica é uma tecnologia de uso na manufatura avançada que visa miniaturizar processos, assim como permitir a compartimentalização em estruturas de microchips com fácil controle e possibilidade de automação. Além disso a escolha da microfluídica vem da possibilidade de redução dos custos com reagentes que são necessários ser adicionadas aos extratos reativos que elevam o custo da produção (Li et al, 2014). Por fim, a possibilidade de criação de fluxo renovável de nutrientes na câmara reativa permitindo a reciclagem dos nutrientes, simulando uma célula artificial e aumentando a eficiência da quantidade protéica produzida (Dittrich, Jahnz, & Schwille, 2005) são os grandes objetivos deste trabalho. Nesse contexto, pretendemos criar um modelo lab-on-chip que otimize a produção e biossíntese de proteínas recombinantes que em geral são produzidas em 4 etapas distintas e complexas - biotransformação, seleção clonal, expansão e purificação da proteína alvo. O uso da microfluídica na integração das reações de transcrição e tradução, seguida do sistema de purificação em desenvolvimento no PIPE fase 1, 2017/22801-6, em um sistema integrado em linha com detecção e quantificação através de biosensores em ciclos de síntese da proteína, são uma estratégia de inovação e melhoria da produção protéica. Tentativas de criação de sistemas que otimizem a produção de proteinas usando microfluidicas já se tem relatos (Georgi et al., 2016; Jackson & Fan, 2007; Marlitt Stech, Quast, Sachse, Schulze, & Wüstenhagen Stefan Kubick, 2014). Os aspectos promissores da inovação vem sendo explorandos e ao nosso conhecimento, somos os primeiros a buscar métodos de modificação genetica nas enzimas da transcrição utilizando-se magnetismo para produção de lab-on-chip de sintese proteica. Através do uso da microfluídica é relatado a possibilidade de redução dos custos em até 100x na concentração de reagentes (Whitesides, 2006). Para tanto, a empresa planeja utilizar da tecnologia de lab-on-chip que será desenvolvido através de parcerias com o Prof. Mario Ricardo Gongora Rubio, Pesquisador Sênior do laboratório de Micromanufatura do Instituto de Pesquisa Tecnológicas-IPT, São Paulo-Brasil em co-execução com profissionais da Biolinker. Um dos grandes avanços do uso de microfluídica na produção de microreatores na biotecnologia advém da possibilidade de fácil automação do processo final, produção rentável e redução dos reagentes para mesma quantidade produzida com uso de insumos de relativo baixo valor e versatilidade de uso. (AU)