Esta línea se enfoca en el estudio de dos grandes áreas. La primera es la de ingeniería metabólica desde la optimización de redes metabólicas, ingeniería genética, biosíntesis de compuesto de alto valor y bioseparaciones. La segunda es la biotecnología a nivel celular, con temas que van desde genómica, microbioma, ingeniería de tejidos hasta biología sintética.

Esta línea cuenta con modernos laboratorios de biotecnología molecular, sala de biorreactores, entre otros equipamientos avanzados.

Ingeniería metabólica de levaduras para la producción sustentable de aromas y sabores

Busca diseñar, construir y optimizar factorías celulares microbianas para producir y escalar aromas y sabores naturales de interés para la industria de alimentos, bebidas y cosmética.

Se emplean técnicas avanzadas para cumplir con el objetivo de bioproducción de compuestos naturales. Para este fin, se utilizan las siguientes herramientas de la ingeniería metabólica:

• Selección de la factoría celular microbiana más apropiada para la expresión de las vías biosintéticas del compuesto de interés.
• Diseño de la vía metabólica e identificación de genes involucrados en la vía a partir de la literatura y bases de datos.
• Construcción de módulos transcripcionales apra la expresión de la vía biosintética en la factoría celular mediante técnicas de ingeniería genética de última generación (Golden Gate, Gibson assembly, CRISPR/Cas9).
• Evaluación de la productividad, rendimiento y concentración de producto de las cepas recombinantes obtenidas mediante cultivos en matraces y en biorreactores. Optimización de sistema fed-batch de cultivo.
• Análisis de los resultados obtenidos y selección de nuevos targets mediante el empleo de modelos estequiométricos a escala genómica e ingeniería de proteínas.
• Nueva iteración del ciclo de Diseño- Construcción-Evaluación- Análisis a partir de los resultados obtenidos del ciclo anterior.

Biotecnología de alimentos, genómica y biología de sistemas aplicada al microbioma intestinal.

Se trabaja en cuatro áreas principales: a) determinación y modelamiento de interacciones microbianas mediadas por prebióticos; b) simulación del impacto de la dieta en el microbioma intestinal mediante biorreactores; c) diseño de biosensores y microorganismos terapéuticos para enfermedades inflamatorias; d) diseño de consorcios microbianos mediante modelos metabólicos con actividades anti-inflamatorias y protectoras.

Biología sintética

Análisis de sistemas genéticos complejos. Se estudian las redes de regulación genética que afectan la fisiología y efectos regulatorios de la célula. Estas interacciones complejas no están bien caracterizadas y necesitan ser estudiadas para un diseño ingenieril dinámico óptimo. Se desarrollan métodos analíticos basados en fluorescencia de multicanal y modelamiento tanto matemático como biofísico para caracterizar el comportamiento de las conexiones en las redes de genes. El objetivo es extraer parámetros genéticos para construir modelos que predigan la dinámica de la red.

Ingeniería de tejidos

Confección y caracterización de matrices poliméricas (scaffolds) construidos mediante la técnica de electrospinning. Cultivo celular de células troncales de músculo (línea celular C2C12) en scaffolds construidos a partir de distintos polímeros biocompatibles. Electroestimulación de células C2C12 en scaffolds de polímeros conductores biocompatibles para la diferenciación celular en músculo esquelético.

Ingeniería metabólica computacional, biología de sistemas y optimización de procesos

Se busca desarrollar nuevos métodos y herramientas computacionales que permitan entender y predecir de forma precisa el comportamiento metabólico en factorías celulares. Con la ayuda de estas herramientas, se espera poder rediseñar y optimizar los procesos metabólicos naturales de forma de generar nuevos procesos biotecnológicos más sustentables. Está enfocada al diseño racional del metabolismo celular con el interés de generar nuevos procesos biotecnológicos más sustentables y con potencial de escalamiento. Para alcanzar estos objetivos, se integran técnicas estadísticas y de optimización típicas en ingeniería de procesos y se aplican para generar modelos matemáticos que guíen el diseño y desarrollo de las factorías celulares y los procesos biotecnológicos requeridos.

En relación a la biología de sistemas también se modela el metabolismo aplicado a comunidades microbianas,  estudiando cómo las comunidades microbianas interactúan a nivel metabólico con distintas algas de interés nacional (el huiro (Macrocystis pyrifera) y el pelillo (Gracilaria chilensis)), buscando puntos de interacción para  proponer estrategias de cultivo sustentable de estas algas y dejar de explotar praderas naturales para exportación de su biomasa.

Bioprocesos sustentable, biocatálisis industrial y biorrefinerías

Desarrollo de bioprocesos sustentables empleando enzimas y microorganismos como biocatalizadores. Se busca optimizar los bioprocesos trabajando en la ingeniería del biocatalizador, ingeniería del medio de reacción, junto con la búsqueda e integración de procesos de separación de productos. En lo que respecta a la ingeniería del biocatalizador se trabaja con diferentes metodologías de estabilización de los biocatalizadores, para poder reusarlos y aplicarlos a diferentes configuraciones de biorreactores como biorreactores por lotes, lotes alimentados y continuos. Con respecto a la ingeniería del medio de reacción se evalúa, por ejemplo, la aplicación solventes verdes y el desarrollo de sistemas de bifaces líquidas y gaseosas dependiendo del tipo de biotransformación. También se tiene en cuenta la separación de los productos de interés, usando diferentes metodologías de separación y diferentes modalidades como discontinuas, semicontinuas y continuas

 Académicos