Titlu Proiect: Platforma MICROoarray având ca element sensitiv drojdie modificată genetic pentru detectarea COLORimetrică / fluorescentă a PATogenilor
Acronim: µ-COLOR-PAT
Program/ Tip proiect: PNCDI IV - Program 5.7 - Parteneriat pentru Inovare, Subprogramul 5.7.1 Parteneriate pentru competitivitate. Proiect Experimental Demonstrativ
Contract nr. 118PED/2025 (cod proiect PN-IV-P7-7.1-PED-2024-1625)
Durata proiectului: 05/05/2025 - 04/05/2027.
Buget: 807.962 Lei (746.162 lei de la bugetul de stat si 61.800 lei co-finantare)
Autoritate contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării – UEFISCDI (www.uefiscdi.gov.ro)
Instituţie coordonatoare: Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologii – IMT Bucureşti (www.imt.ro)
Director proiect: Dr. Melania Banu (melania.banu@imt.ro)
Instituţie partenera: GENETIC LAB S.R.L.
Responsabil partener: Dr. Lorand Savu

Proiectul μ-COLOR-PAT își propune să dezvolte un biochip microarray cu celule de drojdie vii, adaptabil, ieftin și ușor de manevrat, pentru detectarea colorimetrică și fluorescentă a agenților patogeni microbieni. Biochip-ul microarray constă dintr-o suprafață nanostructurată care sprijină imobilizarea celulelor de drojdie care exprimă receptori pentru proteine specifice patogenului și o genă reporter pentru detectarea colorimetrică și fluorimetrică. Pe chip vor fi imobilizate celulele vii de drojdie folosind substraturi precum hidrogeluri depuse pe PDMS și siliciu nanostructurat impregnat cu medii celulare. Probele biologice lichide vor fi aplicate direct pe suprafața chip-ului pentru testare. Tulpinile de drojdie care răspund la un anumit agent patogen vor prezenta o schimbare de culoare și emisie fluorescentă, permițând atât detectarea infecției, cât și identificarea tulpinilor patogene. Echipele de cercetare, cu experiență în tehnologii microarray și nanomateriale (IMT-București) și metode de biologie moleculară (GeneticLab), sunt încrezătoare că scopul proiectului este realizabil.

Melania Banu, Melania Banu , https://www.brainmap.ro/melania-ana-popescu

Lorand Savu, https://www.brainmap.ro/lorand-savu

Scopul proiectulului μ-COLOR-PAT este de a dezvolta un nou biochip, ușor de manevrat, pentru detecția colorimetrică/fluorimetrică a patogenilor microbieni. În acest scop, echipa de cercetare va urmări atingerea următoarelor obiective:

I – Depunerea celulelor de drojdie vii pe suprafețe nanostructurate.

• Rezultatul primului obiectiv se materializează în dezvoltarea unui biochip a cărui suprafață permite spotting-ul (depunerea) cu celule de drojdie vii într-o manieră ordonată, fără contaminare încrucișată de la un spot la altul.

II – Transformarea celulelor de drojdie pentru a exprima receptori heterologi pentru proteine specifice patogenilor.

• Atingerea acestui obiectiv se materializează într-un biosenzor cu celule întregi (whole-cell biosensor) care răspunde la proteinele specifice patogenilor printr-o schimbare de culoare și semnalizare fluorescentă.

III – Depunerea drojdiei modificate pe biochipul nanostructurat.

• Cel de-al treilea obiectiv are ca rezultat biochipul microarray propriu-zis pentru detecția simultană a mai multor patogeni prin răspuns de culoare/fluorescență.

IV – Testarea biochipului microarray pe probe sintetice și clinice.

• Atingerea acestui obiectiv furnizează informații pentru evaluarea performanței testului, cum ar fi: limita de detecție (LoD), precizia (Ac), specificitatea (Sp) și sensibilitatea (Se).

Etapa 1: Proiectare și testare protocoale de biologie moleculară
Activitățile specifice Etapei 1 sunt:
A. 1.1. Proiectare suprafață nanostructurată și fabricare de structuri preliminare
A.1.2. Proiectarea modificărilor genetice pentru elementul sensitiv al drojdiei
A.1.3. Redactare, publicare articol ISI/ participare la conferințe/ cursuri
Rezultate etapă: Configurare măști, proiect de flux tehnologic, o lucrare la conferință,
A. 1.1. Proiectare suprafață nanostructurată și fabricare de structuri preliminare
Proiectarea suprafețelor nanostructurate joacă un rol central în facilitarea aderenței și imobilizării uniforme a celulelor de drojdie, optimizarea interacțiunii dintre mediul de creștere și celulele imobilizate, precum și în menținerea viabilității celulare pe durata funcționării biochip-ului. Comparativ cu substraturile plane convenționale, materialele nanostructurate, precum siliciul poros (pSi) sau polimerii nanostructurați, asigură o creștere semnificativă a suprafeței disponibile, dimensiuni ajustabile ale porilor și proprietăți fizico-chimice îmbunătățite.

Fig. 1: Formarea perlelor de alginat

Fig. 2: Imaginile SEM și distribuțiile privind morfologia suprafețelor de siliciu macroporos obținut prin corodare electrochimică la densitate de curent constantă (20 mA/cm²) și HF:DMF (1:1 v/v) ca soluție de corodare.

A.1.2. Proiectarea modificărilor genetice pentru elementul senzitiv al drojdiei
Avem în vedere construirea a două casete de expresie: (1) o casetă care exprimă gena receptor STE2 sub promotor inductiv și (2) o casetă care exprimă gena reporter spisPink (BBa_K1033932) sub promotor inductibil la feromonul α:

• Caseta 1: Promotor GAL1/10 – STE2 – Terminator CYC1. 
• Caseta 2: Promotor FUS1 – spisPink – Terminator ACT1.