FMRG: Bio: Enabling Cell-Free Engineering and Biomanufacturing of Bacteriophages as a Universal Platform for Tailorable Bioactive Materials

FMRG:生物:使噬菌体的无细胞工程和生物制造成为可定制生物活性材料的通用平台

基本信息

  • 批准号:
    2228971
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 243.06万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-10-01 至 2026-09-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Purified protein synthesis machinery can create proteins outside the cell. Cell-free synthesis (CFS) can produce proteins that would otherwise disrupt or kill the cell that produced it. Vaccines have been produced using CFS. Synthesizing more complex structures, like bacteriophages, remains to be investigated and accomplished. Phages are a resource of a variety of bioactive materials. Their natural function is to infect specific bacteria. They could be reprogrammed to kill bacteria resistant to antibiotics. They could kill food-borne pathogens and treat bacterial infections, to name two important applications. The objective of this project is to develop the CFS technology required to produce phages flexibly and with high fidelity. Educational efforts involving the Cold Spring Harbor Laboratory DNA Learning Center will focus on developing and delivering curricular material. Topics critical to integrating CFS of phages into the biomanufacturing ecosystem will be emphasized. Developed for high school and college students, these materials will bolster the development of an agile bioeconomy workforce.The CFS of phages has not been exploited commercially. Basic research advances are needed that will enable the cell-free biomanufacturing of phages. The project will deliver knowledge on phage synthesis across species and on phage genomes. This fundamental knowledge will guide the engineering of phages with broader host ranges, by developing a one-pot next generation sequencing (NGS)-based approach for determining gene essentiality in phage and identification of permissive loci. The objective of the project is to lay the foundation for the cell-free engineering and biomanufacturing of phages, the largest family of antimicrobials. Efforts will address four limitations to the current production of phages: (i) the need for bioreactors of dangerous pathogens such as Salmonella or Listeria to produce; (ii) the likelihood of generating phage-resistant pathogenic strains; (iii) the need for many purification steps, which drives up the cost of phage production; and (iv) bottlenecks surrounding large DNA transformation into cells to produce the phage. The tools and knowledge developed can be readily used to tackle societal problems such as the emergence of antibiotic-resistant microbes. The phages included in the project are related to the pathogens Salmonella and Listeria monocytogenes (Lmo), two of the most significant pathogens in the U.S. To explore alternative solutions, several E. coli CFS systems will be optimized as effective, safe platforms for phage synthesis, complementary to a Gram-positive CFS system prepared from pathogen substitutes for Lmo.This Future Manufacturing award was supported by the Chemical, Bioengineering, Environmental and Transport Systems Division (ENG/CBET), the Division of Engineering Education and Centers (ENG/EEC), the Office of the Assistant Director (ENG/OAD), and the Division of Undergraduate Education (EHR/DUE).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
纯化的蛋白质合成机器可以在细胞外创造蛋白质。无细胞合成(CFS)可以产生蛋白质,否则会扰乱或杀死产生它的细胞。已经使用CFS生产了疫苗。合成更复杂的结构,如噬菌体,仍有待研究和完成。噬菌体是多种生物活性物质的来源。它们的天然功能是感染特定的细菌。它们可能会被重新编程,以杀死对抗生素具有抗药性的细菌。它们可以杀死食源性病原体和治疗细菌感染,这是两个重要的应用。该项目的目标是开发所需的CFS技术,以灵活和高保真地生产噬菌体。冷泉港实验室DNA学习中心的教育工作将集中在开发和提供课程材料上。将强调将噬菌体的CFS整合到生物制造生态系统中的关键主题。这些材料是为高中生和大学生开发的,将支持灵活的生物经济工作力量的发展。噬菌体的CFS尚未进行商业开发。需要基础研究进展,使噬菌体的无细胞生物制造成为可能。该项目将提供有关跨物种的噬菌体合成和噬菌体基因组的知识。这一基础知识将通过开发一种基于一锅下一代测序(NGS)的方法来确定噬菌体中的基因重要性和鉴定允许的基因座,从而指导具有更广泛宿主范围的噬菌体工程。该项目的目标是为噬菌体的无细胞工程和生物制造奠定基础,噬菌体是最大的抗菌剂家族。将努力解决目前噬菌体生产的四个限制:(1)生产沙门氏菌或李斯特菌等危险病原体的生物反应器的需要;(2)产生抗噬菌体致病菌株的可能性;(3)需要许多纯化步骤,这推高了噬菌体生产成本;(4)大DNA转化为细胞生产噬菌体的瓶颈。开发的工具和知识可以很容易地用于解决社会问题,如出现具有抗生素耐药性的微生物。项目中包含的噬菌体与美国最重要的两种病原体--沙门氏菌和单核细胞增生性李斯特氏菌(LMO)有关。为了探索替代解决方案,几种大肠杆菌CFS系统将被优化为有效、安全的噬菌体合成平台,以补充由病原体替代品制备的革兰氏阳性CFS系统。这个未来的制造奖项得到了化学、生物工程、环境和运输系统司(ENG/CBET)、工程教育和中心司(ENG/EEC)、助理主任办公室(ENG/OAD)、这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Vincent Noireaux其他文献

Ten Years of the Synthetic Biology Summer Course at Cold Spring Harbor Laboratory
冷泉港实验室合成生物学暑期课程十周年
  • DOI:
    10.1021/acssynbio.4c00276
  • 发表时间:
    2024-09-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.900
  • 作者:
    Karmella A. Haynes;Lauren B. Andrews;Chase L. Beisel;James Chappell;Christian E. Cuba Samaniego;John E. Dueber;Mary J. Dunlop;Elisa Franco;Julius B. Lucks;Vincent Noireaux;David F. Savage;Pamela A. Silver;Michael Smanski;Eric Young
  • 通讯作者:
    Eric Young
細胞区画内のセルフリー遺伝子発現における液液相分離現象とぬれ効果
液-液相分离现象和润湿对细胞室内无细胞基因表达的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    加藤 修三;David Garenne;Vincent Noireaux;前多 裕介
  • 通讯作者:
    前多 裕介
Building Synthetic CellsFrom the Technology Infrastructure to Cellular Entities
构建合成细胞——从技术基础设施到细胞实体
  • DOI:
    10.1021/acssynbio.3c00724
  • 发表时间:
    2024-04-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.900
  • 作者:
    Lynn J. Rothschild;Nils J. H. Averesch;Elizabeth A. Strychalski;Felix Moser;John I. Glass;Rolando Cruz Perez;Ibrahim O. Yekinni;Brooke Rothschild-Mancinelli;Garrett A. Roberts Kingman;Feilun Wu;Jorik Waeterschoot;Ion A. Ioannou;Michael C. Jewett;Allen P. Liu;Vincent Noireaux;Carlise Sorenson;Katarzyna P. Adamala
  • 通讯作者:
    Katarzyna P. Adamala
Tailor-made genetic codes
定制化的遗传密码
  • DOI:
    10.1038/nchem.2484
  • 发表时间:
    2016-03-22
  • 期刊:
  • 影响因子:
    20.200
  • 作者:
    Michael C. Jewett;Vincent Noireaux
  • 通讯作者:
    Vincent Noireaux
超高強度レーザーによる量子ビーム科学
使用超高强度激光的量子束科学
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    加藤修三;David Garenne;Vincent Noireaux;前多裕介;桐山 博光,宮坂 泰弘,眞柴 雄司,中新 信彦,近藤 康太郎,今 亮,福田 祐仁,西内 満美子,ピロジコフ アレキサンダー,匂坂 明人,小倉 浩一,神門 正城
  • 通讯作者:
    桐山 博光,宮坂 泰弘,眞柴 雄司,中新 信彦,近藤 康太郎,今 亮,福田 祐仁,西内 満美子,ピロジコフ アレキサンダー,匂坂 明人,小倉 浩一,神門 正城

Vincent Noireaux的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Vincent Noireaux', 18)}}的其他基金

BBSRC-NSF/BIO: Real-time Nanosensing of Membrane Protein Assembly in a TXTL Synthetic Cell System
BBSRC-NSF/BIO:TXTL 合成细胞系统中膜蛋白组装的实时纳米传感
  • 批准号:
    2017932
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: ProteoCell: The Fat-Free Cell
合作研究:ProteoCell:无脂肪细胞
  • 批准号:
    1934496
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Construction of DNA Programmed Minimal Cells with Membrane Mechanosensitive Functions
合作研究:具有膜机械敏感功能的DNA编程最小细胞的构建
  • 批准号:
    1613677
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Standard Grant
In vitro informational approach to biopolymer network dynamics
生物聚合物网络动力学的体外信息方法
  • 批准号:
    0750133
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

骨胶原(Bio-Oss Collagen)联合龈下喷砂+骨皮质切开术治疗 根分叉病变的临床疗效研究
  • 批准号:
    2024JJ9542
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
智能双栅调控InSe Bio-FET可控构筑与原位细胞传感机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于通用型 M13-Bio 噬菌体信号放大的动态 光散射免疫传感检测平台的建立及机制研究
  • 批准号:
    Q24C200014
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
2D/2D BiO2-x/graphyne异质结光热活化过硫酸盐降解水体中抗生素的机理研究
  • 批准号:
    LY23E080003
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
BIO促进脂肪来源干细胞修复急性心肌梗死的作用及机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Z型异质结“(金属氧化物MOx@薄层碳TC)/BiO1-xCl”的可控构筑及其光催化性能的研究
  • 批准号:
    22005126
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
6-BIO 抗肝脏衰老的作用与作用机制研究
  • 批准号:
    19ZR1438800
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于MOFs热解构建薄层碳包覆的BiO1-xX基Z型异质结及其光催化水氧化苯制苯酚反应的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
可回收MFe2O4/二维 (BiO)2CO3 复合纳米矿物材料光降解再生水中顽固型有机物机理
  • 批准号:
    41877481
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

FMRG: Bio: Enabling Technologies for Biomanufacturing Extracellular Vesicle-Based Therapeutics
FMRG:生物:基于细胞外囊泡的生物制造治疗的使能技术
  • 批准号:
    2328276
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Standard Grant
New bio-based and sustainable raw materials enabling circular value chains of high performance lightweight biocomposites
新型生物基可持续原材料可实现高性能轻质生物复合材料的循环价值链
  • 批准号:
    10070588
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    EU-Funded
New bio-based and sustainable raw materials enabling circular value chains of high performance lightweight biocomposites
新型生物基可持续原材料可实现高性能轻质生物复合材料的循环价值链
  • 批准号:
    10063851
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    EU-Funded
R-LIGHTBIOCOM: New bio-based and sustainable raw materials enabling circular value chains of high performance lightweight biocomposites
R-LIGHTBIOCOM:新型生物基可持续原材料,实现高性能轻质生物复合材料的循环价值链
  • 批准号:
    10053924
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    EU-Funded
Enabling the Design of Advanced Hybrid Bio-Nanonetworks
实现先进混合生物纳米网络的设计
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06874
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
BBSRC-NSF/BIO - Host immune suppression as a key adaptation enabling bacterial symbioses
BBSRC-NSF/BIO - 宿主免疫抑制是实现细菌共生的关键适应
  • 批准号:
    BB/W001632/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Research Grant
Enabling the Design of Advanced Hybrid Bio-Nanonetworks
实现先进混合生物纳米网络的设计
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06874
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Enabling the Design of Advanced Hybrid Bio-Nanonetworks
实现先进混合生物纳米网络的设计
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06874
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Enabling the Design of Advanced Hybrid Bio-Nanonetworks
实现先进混合生物纳米网络的设计
  • 批准号:
    RGPIN-2019-06874
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Meeting: BIO-IOS Enabling Discovery through Genomic Tools (EDGE) Program's Awardee Meeting to be held 29 April 2019 in Alexandria (VA)
会议:BIO-IOS 通过基因组工具实现发现 (EDGE) 计划的获奖者会议将于 2019 年 4 月 29 日在亚历山大(弗吉尼亚州)举行
  • 批准号:
    1921266
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 243.06万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了