Projekti / Programi
Morska in mikrobna biotehnologija
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.08 |
Tehniške in tehnološke vede |
Okoljska biotehnologija |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
Biotehnologija; mikrobna biotehnologija; morsko okolje; ekstremna okolja; glive; aktinobakterije; biofilmi; bioinformatika; biomateriali; biodegradacija; onesnaževanje; zdravje in blaginja; glikobiologija; protimikrobna sredstva; odkrivanje novih aktivnosti; testi bioaktivnosti.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
24. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
Podatki za razpise ARIS (
04.04.2019 - Programski razpis,
arhiv
)
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
368 |
11.810 |
9.620 |
26,14 |
| Scopus |
376 |
13.792 |
11.423 |
30,38 |
Raziskovalci (15)
Organizacije (3)
Povzetek
Raziskovalni program ""Morska in mikrobna biotehnologija"" se osredotoča na morska in ekstremna okolja, povezana z nizko vodno aktivnostjo, ki so večinoma neraziskana, neizkoriščena in podvrednotena. Naša vizija je postati vodilni v širši regiji v razvoju biotehnologije iz morskih in ekstremnih okolij. V ta namen bomo povezali raziskovalne in ostale interesne skupine z ustanovitvijo nacionalnih in mednarodnih mrež sodelovanj, ki se bodo spopadale z akutnimi družbenimi izzivi ter nudile konkretne nove in inovativne rešitve, izdelke in procese. Naši dosežki bodo temeljili na izvirnem ""4B pristopu"" (Biodiverziteta-Biofilmi-Bioinformatika-Bioaktivnost): 1. Biodiverziteta: Nadaljevali bomo s svojim pionirskim delom pri opisovanju mikrobne raznolikosti morskega in z njim povezanih ekstremnih okolij, tako naravnih kot antropogenih. Osredotočili se bomo na glive in aktinobakterije - dve skupini z največjim biotehnološkim potencialom. Z ekstremofilnimi glivami delamo že več kot dve desetletji in bomo to delo nadaljevali in razširili v programu, medtem ko je preučevanje aktinobakterij na nacionalni še v povojih. Naprej bomo razvijali pogoje za izolacijo in gojenje ter odkrite mikrobne vrste shranili v največji svetovni zbirki ekstremofilnih gliv Ex, ki jo je ustanovila in z njo upravlja članica programske ekipe. 2. Biofilmi: Mikroorganizmi v biofilmih razvijejo odpornost proti zdravljenju z razkužili ali antibiotiki, kar povzroča težave v zdravstvu in industriji. Program bo prvi na nacionalni ravni preučeval sestavo, nastanek in uničenje morskih biofilmov. Biofilme bomo uporabljali v naslednjih primerih: (i) uničenje neželenega biološkega obraščanja in biofilmov, ki vsebujejo patogene, z oblikovanjem novih proti-biofilmskih strategij, (ii) uporaba biofilmov kot vira novih mikroorganizmov, novega razumevanja medorganizemskih interakcij in novih bioaktivnih spojin s širokim biotehnološkim potencialom. 3. Bioinformatika: Izraba biotehnoloških potencialov preučevanih mikroorganizmov bo olajšana z integriranim pristopom bioinformatike, biostatistike in kemijskih presejalnih analiz. Tako bomo postavili postopke za analizo podatkov iz -omskih ved, integracijo podatkov, statistično modeliranje, analize omrežij, učinkovito vizualizacijo in vključitev fizikalno-kemijskih lastnosti v modele. Slednje bo izboljšalo interpretacijo rezultatov in biološko odkrivanje ter trajnostno biotehnološko izkoriščanje naravnih virov. 4. Bioaktivnost: Z uporabo biomase in biomolekul iz makro- in mikroorganizmov bomo identificirali nove bioprodukte v boju proti velikim družbenim izzivom: izboljšanje zdravja in počutja (vključno z iskanjem novih antibiotikov), agroživilstvo (od vil do vilic), valorizacija odpadkov. To bo omogočilo trajnostni razvoj in zagon krožnega gospodarstva. Posebej se bomo osredotočili na encimske sisteme za biorazgradnjo odpornih antropogenih onesnažil, kot so plastični polimeri.
Pomen za razvoj znanosti
Ocean, morja in z njimi povezana ekstremna okolja pokrivajo več kot 80% Zemljine površine, a še vedno ostajajo neodkrita in neizkoriščena. Ta okolja niso monotona in so podvržena široki paleti fizikalnih, kemijskih in bioloških spremenljivk. Skozi milijarde let evolucije so se organizmi prilagodili preživetju v takih ekstremnih razmerah z razvojem oblik in funkcij, ki jim omogočajo tako preživetje kakor tudi dobro uspevanje v teh okoljih. Zato so morska in ekstremna okolja ter njihovi organizmi vedno bolj prepoznani kot območja visokega potenciala za odkrivanje nove biološke pestrosti in novih aplikacij. Ključni družbeni izzivi zahtevajo večje naložbe v iskanje novih organizmov in njihovih produktov, da bi zagotovili nove alternative in prototipe za ublažitev vplivov podnebnih sprememb, izboljšane procese pri proizvodnji hrane krme, nova zdravila, omilitvene ukrepe za onesnaževanje s plastiko in druge namene. V tem smislu je raziskovalni program ""Morska in mikrobna biotehnologija"" edinstven: osredotočili se bomo na morska in ekstremna okolja ter organizme z visokimi biotehnološkimi potenciali. Naša vizija je postati vodilna in povezovalna skupina za morsko biotehnologijo na širšem transnacionalnem območju, ki bo privabljala nacionalna in mednarodna sodelovanja z namenom ponujanja rešitev za akutne družbene izzive in zagotovljanja konkretnin rešitev, izdelkov in procesov. Ta pomemben cilj bomo dosegli našim edinstvenim ""4B pristopom"" (Biodiverziteta-Bioilmi-Bioinformatika-Bioaktivnost): 1. Biodiverziteta: Mikrobna pestrost mnogih morskih in ekstremnih habitatov še ni bila sistematično raziskana. Kot prva skupina v Sloveniji se bomo osredotočili na mikroorganizme z največjim biotehnološkim potencialom: aktinobakterije in glive. Tarčno preučevanje aktinobakterij je novo, obenem pa bomo nadaljevali s pionirskim delom na področju opisovanja mikrobne pestrosti naravnih in antropogenih ekstremnih okolij. Povečali bomo število mikrobnih vrst, shranjenih v največji svetovni zbirki ekstremofilnih gliv, izboljšali pogoje gojenja in ustreznim deležnikom dali na voljo velik vir biotske pestrosti. 2. Biofilmi: Organizacija mikroorganizmov v biofilme je njihova strategija preživetja in zaščite. Biofilmi kot taki predstavljajo zdravstveni in industrijski problem. Mikroorganizmi v biofilmih razvijejo mehanizme odpornosti proti zdravljenju z razkužili ali antibiotikom. Naša skupina bo preučevala sestavo, mehanizme nastajanja in razširjanja biofilmov. Ta nova znanja bodo imela dva namena: (i) odstranjevanje biofilmov s površin (npr. v okolici hrane ali v medicinskih okoljih, na ladijskih trupih) in preprečevanje ponavljajočih se izbruhov zaradi prisotnosti oportunističnih patogenov v biofilmih, (ii) identifikacija in uporaba bioaktivnih molekul in biopolimerov iz biofilmov (npr. glikani in druge izvencelične polimerne snovi, sekundarni metaboliti). 3. Bioinformatika: Biotehnološko znanje bo združeno z bioinformatiko, biostatistiko in kemijo. Tako bomo optimizirali postopke za analizo podatkov -omskih znanosti, integracijo podatkov, statistično modeliranje, analizo omrežij, učinkovito vizualizacijo in vključitev fizikalno-kemijskih lastnosti v modele za boljšo interpretacijo rezultatov . 4. Bioaktivnost: Z uporabo biomase in biomolekul iz makro- in mikroorganizmov (valoriziranih tudi iz odpadkov) bomo prepoznali nove bioaktivnosti in njihovo uporabo v različnih industrijah kot so agroživilska. Osredotočili se bomo tudi iskanju rešitev za zmanjševanje onesnaževanja s plastiko. Naš 4B pristop sledi temeljnemu pristopu iskanja odgovorov na izzive z uporabo naravnih virov. Predvidevamo razvoj na podhranjenih področij na nacionalni ravni, in sicer odkrivanje in uporaba snovi iz morskih okolij, glikobiologija in izkoriščanje ekstremofilov. Naš raziskovalni program zajema vse aktivnosti, ki so bile predlagane v Strateškem načrtu za razvoj in inovacije evropske morske biotehnologije iz leta 2016, in vključuje: 1. Raziskovanje morskih (in z njim povezanih ekstremnih) okolij za odkrivanje njihove biološke pestrosti in kot vir novih spojin, aktivnosti in procesov. Prispevek k znanosti: novi biotehnološko pomembni organizmi, protokoli vzorčenja, biokemijska karakterizacija, novi testi bioaktivnosti, nove biomolekule. 2. Proizvodnja in predelava biomase. Osredotočili se bomo na mikrobno biomaso iz biofilmov in uporabo odpadne biomase. Slednja bo valorizirana bodisi z neposrednimi aplikacijami bodisi z encimi in procesi, izvorno prisotni pri ekstremofilnih mikroorganizmih. Prispevek k znanosti: novi procesi za prispevek h krožnemu gospodarstvu in k zmanjševanju odpadkov / onesnaževanja. 3. Inovacija / diferenciacija izdelkov. Predlagali bomo nove aplikacije za spojine iz organizmov iz morskih in drugih ekstremnih habitatov. Osredotočili se bomo na beljakovine, vključno z encimi, pigmente v prehrani ljudi in živali, protimikrobna sredstva, industrijsko rabo, kozmetiko, farmacevtske izdelke, osebno nego, agroživilski sektor in druge. Prispevek k znanosti: razvoj postopkov za predprocesiranje in uporabo spojin iz morskih in ekstremofilnih organizmov. 4. Dostop tehnologij in infrastrukture. Člani raziskovalnega programa bomo ohranili svoje izvrstno mednarodno sodelovanje. Vodja programa void tudi prve evropsko mreže za morsko biotehnologijo, ki je organizirana v okviru COST akcije Ocean4Biotech. Člani te mreže sodelujejo z izmenjavo osebja, opreme in sodelovanja pri pripravi različnih mednarodnih projektnih predlogov. Prispevek k znanosti: raziskovalne publikacije, skupni projektni predlogi, soustvarjanje znanja in prenos mednarodnega strokovnega znanja v Slovenijo.
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen za razvoj znanosti Način izvajanja aplikativnih znanosti se hitro spreminja in raziskovalne skupine morajo ohranjati svojo prilagodljivost, da, med drugim, rešujejo družbene izzive kot so zdravje, dobro počutje, podnebne spremembe, agroživilstvo. Za naslavljanje teh izzivov morajo raziskovalne skupine ohranjati svojo znanstveno odličnost in vlagati v razvoj inovativnih produktov in procesov. Potrebno je iskati nove organizme in njihove biomolekule, ki lahko pomembno vplivajo na farmacevtsko, agroživilsko ali kozmetično industrijo. To zahteva oblikovanje novih raziskovalnih sodelovanj, specializiranih za biodiverziteto in odkrivanje metabolnih mehanizmov, zlasti z študijem ekstremnih okolij kot dragocenega vira za biološko odkrivanje. S tem namenom smo povezali člane raziskovalnega programa, kjer bomo ohranjali znanje o organizmih, njihovih biomolekulah in potrjenih bioaktivnostih. Pomembno osnovo našega raziskovalnega programa predstavlja dejstvo, da je upravljavski sektor oblikovanja politik priznal edinstven položaj morske biotehnologije, ki predstavlja ogromen, a še neizkoriščen potencial. Naša raziskovalna skupina, ki se bo specializirala za morsko biotehnologijo, bo tako omogočila razvoj te znanstvene discipline v Sloveniji. Vpliv na gospodarski razvoj Krožno gospodarstvo je novejši gospodarskega koncept t.i. zaprte zanke, ki prehaja iz linearnega modela proizvodnje in porabe na uporabo krožnega modela, kjer je vire mogoče ponovno uporabiti ali (bio) razgraditi ter jih tako ponovno vključiti nazaj v sistem (Kershaw et al., 2020, Trends Biotechnol.). Krožno gospodarstvo je t.i. top-down priporočilo, uvedeno v EU kot pomembna strategija, ki zagotavlja za napredek v gospodarski rasti (Leipold et al., 2018, J. Clean. Prod.). Vendar pa krožno gospodarstvo še ni doseglo predvidenih kazalnikov razvoja v Evropi. Zato je naložba v morske in mikrobne biotehnološke koncepte, ki se razvijajo v skladu s krožnim gospodarstvom, odlična priložnost za ustvarjanje preboja. Uporaba organizmov, tehnologij in procesov, ki jih bomo razvijali v okviru raziskovalnega programa, se bodo lahko uporabljali v mnogih novih vrednostnih verigah. To lahko znatno prispeva k pospešitvi evropskega biogospodarstva. Vendar pa obstajajo vrzeli v komunikaciji in sodelovanju med znanstveno skupnostjo in industrijskim sektorjem, kar je ključnega pomena za napredek na stopnji tehnološke pripravljenosti. Zato je nujno (i) razumeti pomen vzpostavitve sodelovanja in (ii) ohraniti to mreženje med obema sektorjema. Člani raziskovalnega programa bomo ohranili obstoječa partnerstva z industrijo z uporabo t.i. push-pull mehanizma, kjer bo poglavitno vodilo nastajajoči družbeni izzivi in raziskave z najbolj obetavnimi rezultati. Potrebo po napredku na področju morske in mikrobne biotehnologije potrjujejo številne sedanje svetovne, evropske in nacionalne strategije, ki priporočajo naložbe v to razburljivo področje. Na globalni ravni povečanje obsega raziskav in inovacij, ki se osredotočajo na življenje pod vodo, vpliva na cilje trajnostnega razvoja ZN na področju hrane, zdravja, inovacij, gospodarske rasti in podnebnih sprememb. Poleg tega se z letom 2021 začenja desetletje oceanskih znanost v okviru ZN, ki stimulira trajnostni razvoj, hkrati pa opozarja na varovanje oceanskih virov. Na evropski ravni je morska biotehnologija prednostno področje v vseh novejših evropskih strategijah, kot so Strategija o bioekonomiji, Strategija modre rasti in Strateška agenda za inovacije in raziskave v okviru Evropske tehnološke platforme za trajnostno kemijo. Poročilo o strategiji pametne specializacije in modri biotehnologiji v Evropi, ki sta ga objavila DG MARE in JRC, je za Slovenijo izjemnega pomena, saj je bila izbrana kot ena izmed treh evropskih pilotnih primerov. Na nacionalni ravni pa vsebino, ki jo zajema raziskovalni program, lahko vključimo v slovensko strategijo pametne specializacije. Člani raziskovalnega programa bomo, kadarkoli bo možno, še naprej soustvarjali te strategije z nacionalnimi in evropskimi oblikovalci politik, s čimer bomo premostili vrzel v sodelovanju med raziskovalno in upravljavsko skupnostjo. Vpliv na družbeni in kulturni razvoj Morska biotehnologija ima pomemben vpliv na socialno-ekonomsko in okoljsko trajnost. 1. Hrana in krma. Svetovna človeška populacija narašča in naj bi do leta 2050 dosegla 9 milijard. Skladno s tem naraščanjem pa je potrebno poiskati nove vire hrane in krme, kakor tudi izboljšati njihovo pridelavo. 2. Zdravje in blaginja. Splošna pričakovana življenjska doba se povečuje, kar je povezano z naraščajočo zahtevo po ohranjanju kakovosti življenja. V zadnjih 30 letih so morska in druga ekstremna okolja postala zakladnice za iskanje novih naravnih izdelkov. Naše raziskave bodo spodbujale načelo OneHealth, ki priznava medsebojno povezanost ljudi, živali, rastlin in njihovega skupnega okolja. 3. Blažitev onesnaževanja. Raziskovalni program bo zagotovil delujoče alternative za odstranjevanje in nadomeščanje (predvsem plastičnih) onesnažil. 4. Ekosistemske storitve. Poleg ekološke vloge in kot ponudnik nove biomase in biomolekul lahko morsko okolje zagotavlja kulturnih ekosistemske storitve, ki vključujejo interakcijo z znanstveno skupnostjo in splošno javnostjo (za izobraževalne ali zabavne namene, kot sta kulturna dediščina ali zabava). 5. Člani raziskovalnega programa, ki so vsi izkušeni komunikatorji znanosti, organizatorji javnih prireditev in vključeni v akademsko mentorstvo in poučevanje, bodo zagotavljali stalen prenos znanja na vse stopnje delovne dobe in strokovnega znanja. Organizirali bomo prvo mednarodno konferenco o morski biotehnologiji, ki bo postala tudi platforma za izmenjavo idej in vzpostavitev novih partnerstev.
