Cette semaine, la National Science Foundation a annoncé l'attribution d'une subvention de 22 millions de dollars sur six ans à l'UC Santa Barbara dans le cadre de son programme BioFoundries pour la création de la BioFoundry for Extreme and Exceptional Fungi, Archaea and Bacteria (ExFAB), une collaboration dirigée par l'UC Santa Barbara (UCSB), en collaboration avec l'UC Riverside (UCR) et Cal Poly Pomona (CPP). ExFAB établit la première biofonderie du pays qui se concentre sur des microbes extrêmes largement inexploités et inexplorés. La subvention de l'UCSB est l'une des cinq seules subventions accordées dans le cadre du programme BioFoundry de la NSF au cours de ce cycle de financement, qui a accordé un total de 75 millions de dollars aux cinq universités sélectionnées.
« Notre campus est ravi de recevoir ce financement visionnaire de la National Science Foundation, qui reflète la force de recherche et l'innovation de nos collègues qui travaillent dans différentes disciplines et institutions pour faire progresser la biotechnologie et la bio-ingénierie », a déclaré le chancelier de l'UCSB, Henry T. Yang.
Nous félicitons le professeur O'Malley et toute notre équipe du campus, et remercions Michelle pour son leadership dans cet effort pionnier. Notre campus est connu pour sa culture de travail collaboratif à la pointe de la technologie, et nous attendons avec impatience les découvertes qui seront faites grâce à la BioFoundry alors que nos collègues exploreront de nouvelles frontières dans le monde des microbes extrêmes.
Henry T. Yang, chancelier, Université de Californie – Santa Barbara
« Nous sommes extrêmement enthousiastes car ce financement nous permet de construire une infrastructure à laquelle personne, en particulier dans le milieu universitaire, n'avait accès auparavant », a déclaré Michelle O'Malley, directrice de l'ExFAB et professeure de génie chimique et de bio-ingénierie à l'UCSB. « L'installation nous permet de concrétiser la promesse d'une nouvelle génération de biologie synthétique, axée sur le développement de nouvelles biotechnologies à partir de micro-organismes extrêmes et inhabituels trouvés dans la nature. »
ExFAB se concentrera sur le développement de techniques permettant d'apprendre des micro-organismes les plus inhabituels de la nature, qualifiés d'« extrêmes » dans la mesure où ils ne se conforment pas aux habitudes de croissance et aux conditions de culture standard en laboratoire. Ils peuvent avoir des besoins nutritionnels inhabituels, se développer à des températures extrêmement élevées ou basses, et même se développer sans oxygène, ce qui les rend difficiles à étudier avec les équipements de laboratoire existants.
« Ces micro-organismes extrêmes défient notre compréhension actuelle de la biologie, mais ils présentent souvent des caractéristiques que nous souhaitons exploiter pour la biotechnologie – comme des enzymes qui broient les déchets ou des voies qui permettent de fabriquer des produits de valeur et de nouveaux médicaments. Désormais, grâce à l'ExFAB, les utilisateurs ont un endroit où apporter leurs microbes « étranges » pour les étudier et prototyper de nouvelles biotechnologies à partir de ce qu'ils ont appris », a déclaré O'Malley, qui est un expert de premier plan en ingénierie des anaérobies pour transformer les déchets en carburants, produits chimiques ou matériaux biosourcés plus durables.
Bien que d’innombrables avancées aient été réalisées en biologie synthétique, qui consiste à concevoir des « parties » de la nature, telles que l’ADN, les protéines et même des organismes entiers, pour leur donner de nouvelles fonctions,
Le domaine s’est concentré sur les micro-organismes faciles à cultiver, à domestiquer et à proliférer dans des conditions de laboratoire standard. Pourtant, les microbes domestiqués sont souvent dépourvus des caractéristiques que les chercheurs souhaitent exploiter le plus pour la biotechnologie. Les produits biologiques les plus réussis dans la nature sont presque entièrement fabriqués par des micro-organismes inhabituels qui ont des habitudes de croissance uniques et sont peu maniables. Pour exploiter le pouvoir des microbes extrêmes, ExFAB exploitera la biologie synthétique en concevant une instrumentation inédite, de nouveaux flux de travail robotisés et une technologie alimentée par l’apprentissage automatique.
ExFAB concentrera ses efforts sur trois thèmes de recherche – bioremédiation, biosynthèse et règles de vie – pour concevoir des microbes capables de relever des défis environnementaux tels que le nettoyage des PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées) et d'autres « produits chimiques éternels », la production durable de matériaux à base de silice, le recyclage et la réutilisation des matériaux carbonés et la promotion de cycles productifs de carbone et d'azote dans les sols et les habitats marins.
« L'UCSB est un leader mondial dans la promotion de la science multidisciplinaire au niveau du centre », a déclaré Umesh Mishra, doyen de l'UCSB College of Engineering. « Nous sommes extrêmement fiers d'accueillir l'ExFAB, car il réunit pour la première fois plusieurs forces de notre campus, des sciences marines au génie chimique et à la bio-ingénierie. Cette récompense importante de la NSF rehausse le profil de notre campus et sert de point focal pour un investissement continu dans la biotechnologie et la bio-ingénierie à l'UCSB. »
« ExFAB offre une opportunité passionnante d'ouvrir la biologie synthétique à la vaste diversité de microbes que la nature nous offre », a ajouté Ian Wheeldon, codirecteur d'ExFAB, professeur de génie chimique environnemental à l'UCR, expert en biologie synthétique et en ingénierie de microbes non conventionnels. « L'objectif actuel de la biologie synthétique est de développer de nouvelles approches pour l'ingénierie d'un petit nombre de microbes couramment utilisés. Cette installation élargira considérablement cette approche en permettant la biologie synthétique dans n'importe quel microbe. »
Former une main-d'œuvre diversifiée
En plus de favoriser de nouvelles avancées scientifiques, ExFAB mettra en place des programmes éducatifs uniques pour former et attirer la future main-d'œuvre en biotechnologie. ExFAB recrutera des étudiants en master de la California State University (CSU) pour participer à un stage de recherche de dix semaines à l'UCSB ou à l'UCR, au cours duquel ils recevront une formation de développement professionnel et travailleront au sein d'une communauté scientifique dans une université R1 (à forte intensité de recherche). ExFAB proposera également une école d'été pour former et recruter de nouveaux utilisateurs.
« De nombreux étudiants de la CSU souhaitent intégrer l'industrie ou des programmes de doctorat, mais n'ont pas l'expérience d'un environnement universitaire R1 », a déclaré Jamie Snyder, professeur associé de sciences biologiques au CPP. « Cette opportunité leur permettra d'être formés sur des équipements automatisés qu'ils trouveront probablement dans l'industrie et d'interagir avec des étudiants en doctorat, des postdoctorants, des techniciens de laboratoire et des scientifiques expérimentés dans les laboratoires R1. ExFAB nous permettra de créer encore plus de voies pour que les étudiants, qui ne se sentent peut-être pas représentés dans le domaine, puissent accéder au marché du travail en biotechnologie. »
Les trois universités participantes sont des institutions au service des Hispaniques (HSI) et des institutions au service des Américains d'origine asiatique et des Amérindiens des îles du Pacifique (AANAPISI).
Les bases
L'UCSB a posé les bases de l'ExFAB plusieurs mois avant de postuler au programme BioFoundries de la NSF, lorsque O'Malley, par l'intermédiaire de l'Institute for Collaborative Biotechnologies (ICB) de l'UCSB, a reçu une subvention de 9,85 millions de dollars du programme d'instrumentation de recherche de l'université de défense (DURIP) du ministère de la Défense. Le financement a permis à l'université d'acheter un flux de travail d'assemblage robotisé et d'outils d'analyse pour permettre la biologie synthétique automatisée.
« Ce nouvel investissement prometteur de la NSF reconnaît l'importance croissante de la recherche de l'UCSB dans le domaine de la biologie synthétique et s'appuie sur l'investissement récent de l'Army Research Office », a déclaré Brad Chmelka, professeur de génie chimique et codirecteur de l'ICB. « Cette subvention de la NSF élargit de manière exponentielle la culture de recherche interdisciplinaire de l'UCSB en biologie, science des matériaux, physique, chimie et ingénierie, qui bénéficiera et devrait catalyser de nouvelles innovations et applications en biotechnologie. »
Le California Institute of Science and Innovation (CNSI) de l'UCSB gérera et coordonnera les opérations ExFAB sur les trois campus et abritera la nouvelle biofonderie financée par la NSF de l'UCSB.
« Le CNSI est fier d'abriter ExFAB et de fournir un soutien fondamental qui augmentera l'impact des innovations d'ExFAB », a déclaré Craig Hawker, codirecteur du CNSI, professeur de matériaux, de chimie et de biochimie. « La suite unique d'instruments de pointe que l'on ne trouve nulle part ailleurs permettra de les traduire en technologies qui répondront directement à certains des plus grands défis du pays, avec une main-d'œuvre à la fois prête et capable de mettre ces innovations en pratique. »
Les utilisateurs externes issus de l'industrie et du monde universitaire peuvent accéder à l'ExFAB BioFoundry de deux manières : par l'envoi direct d'échantillons pour une manipulation complète par le personnel, ou par une formation sur site et une utilisation conjointe de l'équipement avec le personnel. La direction vise à réaliser au moins 100 projets d'utilisateurs au total au cours des six premières années, estimant que plus de la moitié seront des projets externes.
« En tant que Gaucho et fier représentant de mon alma mater au Congrès, je suis vraiment ravi de voir la National Science Foundation reconnaître la capacité de pointe de l'UCSB à diriger cette première BioFoundry en son genre avec d'autres universités californiennes », a fait remarquer le député Salud Carbajal. « Cet investissement permettra non seulement à l'UCSB de rester à l'avant-garde des biosciences et de la bio-ingénierie, mais aussi de créer de nouveaux emplois de haute technologie bien rémunérés sur la côte centrale et de réaffirmer que la Californie est le premier lieu de recherche au monde. »
