Szingapúr közel 50 millió dolláros központtal gyorsítja az AI-alapú biogyártást

Nemzeti központ az NUS vezetésével

A National Centre for Engineering Biologyt (NCEB) a Szingapúri Nemzeti Egyetem, az NUS látja vendégül, és a központot a Nanyang Technological University, a Singapore Institute of Technology, a Temasek Polytechnic, a Nanyang Polytechnic, valamint az Agency for Science, Technology and Research partnerségével hozták létre.

A központot és új kutatási létesítményét 2026. október 5-én avatták fel. A rendezvény díszvendége Desmond Lee oktatási miniszter, valamint a társadalmi szolgáltatások integrációjáért felelős miniszter volt.

Az NCEB a mérnöki biológia alapjait és technológiáit fejleszti. Célja, hogy élő rendszereket lehessen kiszámíthatóbban megtervezni és felhasználni speciális vegyipari termékek fenntartható előállítására. A központot a National Research Foundation támogatta a Research, Innovation and Enterprise 2025 terv részeként, egy 2023-tól hét évre odaítélt, közel 50 millió szingapúri dolláros NRF Mid-sized Grant révén.

Az AI tervezi, a laboratórium teszteli a biológiai rendszereket

Az NCEB három kutatási terület köré szervezi munkáját: a gépi tanulásra épülő prediktív biotervezés, a speciális vegyipari termékek mérnöki biológiával történő előállítása, valamint a fejlett biofoundry, vagyis automatizált biológiai kutatási infrastruktúra fejlesztése.

A központ olyan tervezési szabályokat és modelleket akar létrehozni, amelyekkel a kutatók még a megépítésük előtt előre jelezhetik a módosított biológiai rendszerek működését. Ehhez közös adatbázisokat és automatizált kísérleti platformokat fejlesztenek, amelyek nagy mennyiségű, szabványosított adatot állítanak elő. Az így kapott eredményeket különböző laboratóriumok között is össze lehet hasonlítani, illetve AI-modellek betanítására lehet használni.

Az NCEB kiemelt projektje az AI-guided Engineering Biology for Sustainable Specialty Chemicals. A program olyan mikroorganizmusokat és enzimeket fejlesztene, amelyek megújuló alapanyagokból állítanak elő speciális vegyületeket. Az első célpontok a funkcionális zsírsavak, amelyek több iparágban is használatosak.

A folyamatban az AI-alapú szintetikusbiológiai platformok új enzim- és útvonalterveket javasolnak. Az Advanced BioFoundry ezeket nagy számban építi meg és teszteli, az eredményeket pedig közös adatszabványok szerint rögzíti, majd visszatáplálja a modellekbe. A központ szerint így minden kísérleti kör javíthatja a következő tervezési ciklust.

A kutatási eredményeket pilotüzemi szinten is tesztelik

Az NCEB létesítményét a Design, Build, Test, Learn, vagyis Tervezés, Építés, Tesztelés, Tanulás ciklusára építették. Az egy emeleten kialakított munkafolyamat négy összekapcsolt zónából áll: egy számítási és adatkezelési területből, egy hagyományos laboratóriumból, az automatizált Advanced BioFoundryból, valamint egy biotermelési területből.

A biofoundry robotizált folyadékkezelőket, automata telepkiválasztót, inkubátorokat és mikrolemez-olvasókat kapcsol össze. A rendszerrel sok biológiai tervet lehet párhuzamosan felépíteni és szűrni. Az egysejteket apró cseppekbe zárják, amelyek miniatűr reakcióedényként működnek, majd teljesítményük alapján válogatják ki a legjobb termelőket.

A létesítményben folyadékkromatográfiás és tömegspektrometriás, valamint gázkromatográfiás és tömegspektrometriás rendszerek mérik, hogy az egyes módosított sejtek mit állítanak elő. Laboratóriumi bioreaktorokkal és integrált fermentációs, illetve utófeldolgozási rendszerrel azt is vizsgálják, hogy a ígéretes tervek termelési körülmények között is működnek-e.

A Singapore Institute of Technologyval közösen létrehozott Bioprocessing Innovation Platform a laboratóriumi felfedezések ipari méretű gyártás felé vezető útját támogatja. A platform pilotüzemű fermentációt, utófeldolgozást, folyamatoptimalizálást, méretnövelési vizsgálatokat és technológiai demonstrációt biztosít.

Több mint 150 kutató dolgozik a programon

Az NCEB elosztott nemzeti központként működik, és a partnerintézményekben több mint 150 kutató, hallgató és szakmai munkatárs vesz részt a munkában. A központ további mintegy 50 pozíció betöltésére toboroz, többek között vezető kutatókat, posztdoktori kutatókat, doktoranduszokat, műszaki és mérnöki szakembereket, laboratóriumi támogatókat és központi menedzsmentmunkatársakat.

A digitális háttér része az AI-Augmented Synthetic Biology Database, azaz a SynBioDB, amely a biológiai és kísérleti adatok szabványosítását szolgálja. Ide tartozik a Synthetic Biology AI Designer, a SynDe nevű biológiai tervezési platform, valamint az EFI@NCEB, egy biztonságos enzim-informatikai platform is.

Az NCEB a központ szerint az AI-alapú tervezést, az automatizált kísérletezést és a pilotüzemű bioprocesszálást egyetlen kutatási környezetben kapcsolja össze. Ez a résztvevő intézmények számára közös adat- és kísérleti infrastruktúrát biztosít, a hallgatóknak pedig kutatási lehetőségeket kínál.