Biologija, računarstvo i inženjerstvo se spajaju u Schällemätteliju

Odsjek za biosisteme Politehničkog univerziteta u Cirihu spreman je u Bazelu u inovativnoj zgradi BSS lokalnog kampusa Life Sciences

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Nova zgrada Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u sklopu kampusa prirodnih nauka u Schällemätteli: inovativno sjedište D-BSSE (Odjel za nauku o biosistemima i inženjerstvo), u obliku petougla, nalazi se u blizini Biozentruma, Pharmazentrum, u DBM-u, kao i u Dječijoj bolnici i Univerzitetskoj bolnici u Bazelu (Foto: Erich Meyer)

U Švicarskoj je ideja da ETH Zurich osnuje Odsjek za biosisteme u Bazelu dugo vremena izgledala neostvarivo.

Danas nalazi svoje mjesto u novoj zgradi gdje su granice između biologije, računarstva i inženjerstva zamagljene i istraživači se sve više fokusiraju na medicinske primjene.

Prve posetioce nove zgrade BSS očekuje impresivan pogled.

Odmah nakon recepcije, uronjeni ste u iznenađujuće lagan i prozračan prostor, impresivan atrijum preplavljen svjetlom i na vrhu prozirnog staklenog krova.

Na kraju ovog ogromnog ulaza, spiralno stepenište vijuga do gornjih spratova.

Stiče se utisak o beskonačnom broju linija povezivanja, ali to je apsolutno namjerno: to je strategija koju su arhitekte osmislile kako bi potaknule komunikaciju i interakciju između istraživačkih grupa.

U ovom trenutku, predvorje je krcato studentima koji putuju rancem, od kojih se neki kreću krivudavom stazom do udobnog bistroa.

Istraživači koji čekaju lift zaustavljaju se na kratki razgovor prije nego što se popnu do svojih radnih stanica.

Jedinstvena lokacija i BIOS+ brend za institute IRB, IOR i EOC

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalne politehnike u Cirihu u Bazelu sa Renatom Parom
Renato Paro je profesor emeritus na Odsjeku za nauku o biosistemima i inženjerstvo na Federalnom institutu za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
(Foto: ETH Zurich)

Renato Paro: “Ova zgrada predstavlja kulminaciju jednog izuzetnog putovanja”

U centru atrijuma nalaze se Renato Paro e Sven Panke.

Bivši, sada profesor emeritus molekularne biologije, i dalje je vidno impresioniran arhitektonskim konceptom.

“Kada uđem u zgradu BSS-a i vidim sve te urede, laboratorije i zajedničke istraživačke platforme, čini mi se da je svo vrijeme i trud koji smo uložili u stvaranje našeg odjela zaista vrijedilo.”kaže.

Imenovan za prvog direktora Centra za nauku o biosistemima i inženjerstvo (C-BSSE) 2006. godine, Renato Paro je kasnije postao jedna od pokretača u stvaranju Odsjeka za nauku i inženjerstvo biosistema (D-BSSE) na ETH.

“Za mene ova nekretnina predstavlja kulminaciju izuzetnog putovanja”, tvrdi on.

Fotogalerija, inauguracija istraživačkog centra "Belli".

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu sa Svenom Pankeom
Sven Panke je šef Odsjeka za nauku o biosistemima i inženjerstvo na Federalnom institutu za tehnologiju u Zürichu u Bazelu
(Foto: ETH Zurich)

Sven Panke: „Na svakom spratu mešavina istraživačkih grupa, a ne tematskih oblasti“

„Od faze projektovanja, naš cilj je bio da napravimo zgradu u kojoj sve različite komponente podstiču interakciju i naučnu razmenu“, nastavlja Panke.

Ove godine će preuzeti uzde katedre i često klimati glavom dok govori, ističući kako su svi prisutni profesori konstantno doprinosili izgradnji nečeg lijepog po originalnom konceptu: „Odlučili smo da svaki sprat treba da ima mešavinu istraživačkih grupa, a ne organizovan po predmetnim oblastima.“

Video, "lak" sjedišta instituta EOC, IOR i IRB

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Zasvođena staklena i čelična kupola unose obilje prirodne svjetlosti u veliko unutrašnje dvorište zgrade BSS u kampusu za prirodne nauke Schällemätteli u blizini Basela
(Foto: Alessandro Della Bella/ETH Zurich)

Eksperimentalna biologija, teorijsko računanje i bioinženjering u bliskom kontaktu

Odjel je podijeljen u tri glavna područja (eksperimentalna biologija, teorijska računska biologija i bioinženjering), a na svakom spratu zgrade smještena je mješavina eksperimentalnih biologa, bioinformatičara i bioinženjera, koji rade u susjednim uredima i laboratorijama.

„Ubrzo smo shvatili da je jedna od glavnih prednosti D-BSSE-a da sva tri ova istraživačka područja dovedu pod jedan kišobran kako bismo ohrabrili grupe da međusobno komuniciraju. A sada kada smo svi pod istim krovom, još je lakše miješati se i komunicirati.", kaže Panke.

“Ovo je interdisciplinarnost na djelu i privlači istraživače iz cijelog svijeta".

U Bellinzoni je super pol izvrsnosti u nauci o životu

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju u zgradi BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu sa Nikom Beerenwinkelom
Niko Beerenwinkel je redovni profesor računarske biologije na Odsjeku za nauku o biosistemima i inženjerstvo na ETH Zurich u Bazelu
(Foto: ETH Zurich)

Istraživači iz 42 zemlje, slučajevi Nika Beerenwinkel i Tanje Stadler

D-BSSE trenutno zapošljava naučnike iz 42 različite zemlje.

Bioprocesna laboratorija Svena Pankea, na primjer, na istom je nivou kao i grupa koju vodi Niko Beerenwinkel.

Obojica snažno podržavaju specijalnu misiju odeljenja, koja nastoji da kombinuje osnovna istraživanja u životnim naukama sa pristupom matematike i računarskih nauka, a istovremeno uključuje tehnološku i inženjersku komponentu.

Panke je specijalizovan za tehnike minijaturizacije za bioprocesni inženjering, koje se mogu koristiti za otkrivanje i sintetičku kontrolu poboljšanih varijanti ćelija.

Beerenwinkel, s druge strane, kombinuje matematiku, informatiku i veštačku inteligenciju sa biologijom i medicinom.

Primjene njegovih računskih metoda uključuju sposobnost karakterizacije i opisivanja virusnih bolesti na molekularnom nivou.

Njegovi modeli su se pokazali kao veoma koristan alat tokom pandemije koronavirusa.

Zajedno s Tanjom Stadler, profesoricom računske evolucije na D-BSSE i predsjedavajućim Švicarske Scientific Advisory Group za COVID-19, odigrao je važnu ulogu u nastojanjima da se identifikuju nove varijante virusa i da se prati njihova evolucija i širenje.

U Luganu inovativna raskrsnica između ljudskih i prirodnih nauka

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu sa Tanjom Štadler
Tanja Stadler je zamjenica šefa Odsjeka za nauku o biosistemima i inženjerstvo na Federalnom institutu za tehnologiju u Zürichu u Bazelu
(Foto: ETH Zurich)

Ćelije, organoidi i mikroorganizmi sa svojstvima koja se ne nalaze u prirodi

Rad istraživača D-BSSE zasniva se na osnovama sistemske biologije.

Njegov cilj je stvoriti holističko razumijevanje funkcioniranja stanica, organa i organizama te vremenskih i biohemijskih procesa koji ih održavaju u životu.

Da bi ga proučavali, istraživači obično koriste velike skupove podataka, generirane visokopropusnim tehnologijama kao što su DNK sekvenceri, kao i matematički modeli i kompjuterske simulacije.

Sistemska biologija također igra važnu ulogu u drugoj istraživačkoj liniji D-BSSE.

Ovo je sintetička biologija, čiji je glavni cilj da proizvede ćelije, organoide i mikroorganizme sa novim svojstvima koja se ne nalaze u prirodi, od kojih mnoga nude potencijalne medicinske koristi.

Najviši neboder u Švicarskoj je hram inovacija

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Nova zgrada Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u sklopu kampusa prirodnih nauka u Schällemätteli: inovativno sjedište D-BSSE (Odjel za nauku o biosistemima i inženjerstvo), u obliku petougla, nalazi se u blizini Biozentruma, Pharmazentrum, u DBM-u kao i u Dječijoj bolnici i Univerzitetskoj bolnici u Bazelu
(Foto: Erich Meyer)

Vodeći: vakcine i antitela za sintetičku imunologiju i tehnologije laboratorija na čipu

Rad D-BSSE u bioinženjeringu, koji koristi DNK za regulaciju ćelija i organizama, ima jednako praktičan cilj.

Konkretni rezultati ovog istraživanja uključuju vakcine i antitijela za sintetičku imunologiju, kao i ćelijske implantate koji mogu pomoći u borbi protiv metaboličkih poremećaja, te minijaturizirane platforme kao što su lab-on-chip tehnologije.

“Dva pionirska područja rada našeg odeljenja u Bazelu su bioinženjering i računarska nauka o podacima”, kaže Panke, koji je od 2009. godine dio Odsjeka za biosistemske nauke i inženjerstvo.

“Ima smisla da našim studentima pokažemo i prednosti kombinovanja ove dvije komponente.”

Video, futuristički toranj 2 sjedišta Rochea u Bazelu

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Sintetička biologija ključna je istraživačka oblast novog odjela integriranih studija Federalnog instituta za tehnologiju u Zürichu u Schällemätteli blizu Basela.
(Foto: Alessandro Della Bella/ETH Zurich)

ETH ideja je proklijala 2000. godine uprkos skepticizmu ciriške štampe

Ideja o stvaranju istraživačkog instituta za bionauku u ETH Baselu počela je da klija 2000. godine.

Gledajući unazad, jasno je koliko je ova vizija bila hrabra.

Jednako pronicljiva je bila i odluka ETH Zuricha da transformiše D-BSSE u zasebno odjeljenje u Bazelu 2007. godine i da mu obezbijedi sigurno dugoročno finansiranje.

Naravno, evolucija Odsjeka za nauku o biosistemima i inženjerstvo nije uvijek bila ružičnjak: 2003. godine, na primjer, Neue Zürcher Zeitung je u nekim člancima izvijestio da je projekt stvaranja ispostave ETH u gradu na Rajni nailazio na poteškoće. .

Novine su izrazile čuđenje planovima ETH Zuricha da u Bazelu stvori punopravni odjel za bioinženjering ili biomedicinski inženjering: “Ovako velika ideja izgleda gotovo neostvariva.”

No skepticizam novinara pokazao se neosnovanim.

Inovacije i nauke o životu? Budućnost… „malo blago“ Aargaua

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Nova zgrada Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u sklopu kampusa prirodnih nauka u Schällemätteli: inovativno sjedište D-BSSE (Odjel za nauku o biosistemima i inženjerstvo), u obliku petougla, nalazi se u blizini Biozentruma, Pharmazentrum, u DBM-u kao i u Dječijoj bolnici i Univerzitetskoj bolnici u Bazelu
(Foto: Erich Meyer)

Od lokacije Rosental do zgrade BSS-a sadašnjeg kampusa prirodnih nauka

Sljedeća faza razvoja D-BSSE-a dogodila se prelaskom sa lokacije Rosental u zgradu BSS-a na Schällemätteli Life Sciences Campusu.

Kako sistemska biologija i sintetička biologija dobijaju na snazi ​​i znanje u ovim oblastima nastavlja da napreduje, sve je veći naglasak na prevođenju osnovnih nalaza istraživanja u medicinske primjene.

“Danas, sistemska biologija često ima tako duboko razumijevanje kako ćelija funkcionira da može pružiti većinu informacija za kontrolu ključnih procesa unutar ćelije.”, objašnjava Paro.

“Koristeći ovu stručnost, sintetički biolozi mogu reprogramirati ćeliju da izvrši novi zadatak. U budućnosti bi se ove reprogramirane ćelije mogle koristiti u terapeutske svrhe."

4,2 milijarde franaka više od razvojnog centra Sisslerfeld

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Infografika o rođenju i izgradnji zgrade BSS u Bazelu od trenutka začeća 2003. do stvarnog otvaranja 2024.
(Ilustracija: ETH Zurich)

Uspjeh translacijskog istraživanja u okvirima dobre proizvodne prakse

Ali takve ćelije se mogu koristiti kod pacijenata samo ako su proizvedene u skladu sa najstrožim farmakološkim standardima.

Prije selidbe D-BSSE nije imao potrebnu infrastrukturu za ovu namjenu, ali je nova zgrada BSS opremljena objektom GMP, odnosno dobre proizvodne prakse.

“To znači da sada možemo prijeći na translacijsku fazu našeg istraživanja”, kaže Paro.

“Radeći pod GMP uslovima, možemo poboljšati reprogramirane ćelije i pročistiti ih kako bi se mogle koristiti u kliničkim ispitivanjima.”

Koliko vrijedi sektor znanosti o životu u Švicarskoj koja govori talijanski?

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Nova zgrada Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u sklopu kampusa prirodnih nauka u Schällemätteli: inovativno sjedište D-BSSE (Odjel za nauku o biosistemima i inženjerstvo), u obliku petougla, nalazi se u blizini Biozentruma, Pharmazentrum, u DBM-u kao i u Dječijoj bolnici i Univerzitetskoj bolnici u Bazelu
(Foto: Erich Meyer)

Liječenje uz pomoć Univerzitetske i Univerzitetske bolnice u Bazelu

Novom GMP ili strukturom dobre proizvodne prakse upravlja ETH Zurich u saradnji sa Univerzitetom u Bazelu i Univerzitetskom bolnicom u Bazelu.

Istraživačima pruža rigorozno kontrolirano okruženje za proizvodnju proizvoda za terapiju gena, stanica i tkiva koji ispunjavaju regulatorne zahtjeve za klinička ispitivanja na ljudima.

Ova evolucija ka translacijskom istraživanju također je olakšana novom lokacijom D-BSSE-a na kampusu prirodnih znanosti u Schällemätteli, koji se nalazi u neposrednoj blizini Univerzitetske bolnice u Bazelu, Univerzitetske dječje bolnice u Bazelu i Biocentruma Univerziteta u Basel.

Odsjek za biomedicinu na Univerzitetu u Bazelu i Istraživački centar za zdravlje djece u gradu Rajna također planiraju izgradnju novih prostorija u blizini.

Ova blizina bi trebala dodatno ubrzati prevođenje bioloških istraživanja u medicinske primjene.

Ključna inovacija biomedicinske četvrti Mirandola

Zgrada BSS kampusa prirodnih nauka Federalnog instituta za tehnologiju u Zürichu u Bazelu

Sve o Odsjeku za nauku o biosistemima i inženjerstvo na ETH Zurich u Bazelu

Inženjerska kompjuterska biologija: od matematičke teorije do ćelija ljudskog tela, u istraživanju unutar zgrade BSS Federalnog instituta za tehnologiju u Cirihu u Bazelu
Zasvođena staklena i čelična kupola unose puno prirodnog svjetla u veliko unutrašnje dvorište zgrade BSS u Schällemätteli Life Sciences Campusu u blizini Basela (Foto: Alessandro Della Bella/ETH Zurich)