Kroz dugogodišnje istraživanje u oblasti biohemije i biotehnologije ostvarujemo izuzetne rezultate i to posebno u bioremedijaciji, biotehnologiji hrane, biomaterijalima i biogorivima, a u cilju očuvanja životne sredine uz uvažavanje principa zelene hemije i inženjerstva i koncepta biotehnologije. Nekoliko proizvoda u čijem smo istraživanju, razvoju i plasiranju na tržište Republike Srbije učestvovali pobedilo je i na Takmičenjima za najbolju tehnološku inovaciju. Organizovani smo u nekoliko grupa.
Grupu za mikrobiološku hemiju i biotehnologiju (GMBH) čine nastavnici i istraživači sa Hemijskog fakulteta i Centra za hemiju IHTM-a, Univerziteta u Beogradu. GMBH je osnovao pokojni profesor Jovan Vučetić 1964. godine. Od 2000. godine rukovodilac grupe je prof. dr Miroslav M. Vrvić sa Hemijskog fakulteta.
Oblasti istraživanja:
GMBH se bavi istraživanjima u sledećim oblastima
- izolovanje i karakterizacija mikroorganizama;
- produkcija i karakterizacija mikrobnih biološki aktivnih supstanci (antibiotici, polisaharidi, enzimi, biosurfaktanti);
- proučavanje i razvoj novih infant formula sa posebnim svojstvima u odnosu na bifidogeni efekat i antioksidacionu aktivnost;
- proučavanje i primena dejstva tionskih bakterija na sulfidne supstrate;
- biodegradacija i biotransformacija ugljovodonika nafte i halogenovanih organskih supstanci;
- primena bioremedijacije u cilju eliminacije opasnih toksičnih supstanci iz životne sredine;
- ekotoksikologija (Aliivibrio fisheri, Daphnia magna), testovi biodegradabilnosti;
- razvoj novih materijala na bazi biopolimera za upotrebu u prehrambenoj industriji i zaštiti životne sredine.
Grupa za eksperimentalnu biohemiju, enzimologiju i biotehnologiju (prof. Vujčića) se bavi uglavnom dvema grupama enzima - hidrolazama i oksidoreduktazama i njihovom primenom u biotehnologiji. Glavni izvori ovih enzima su gljive i bakterije (poznati producenti kao i prirodni izolati) koji ih prirodno sekretuju ili su genetski modifikovani da proizvode rekombinante enzime. Kako su enzimi iz ove dve klase glavni enzimi koji se koriste za iskorišćavanje biomase, u cilju postizanja zaokruženog i održivog procesa konverzije biomase orijentisani smo ka produkciji, prečišćavanju, karakterizaciji i poboljšanju enzima. Inovativna enzimska rešenja potencijalno mogu da unaprede efikasno iskorišćavanje biomase i tako značajno doprinesu tranziciji u bio-zasnovanu ekonomiju nuđenjem tehnologija koje ne štete životnoj sredini za dobijanje biogoriva, vrednih hemikalija i materijala iz biomase. Otkrivanje i karakterizacija novih enzima i procesa pruža osnovu za razvoj enzimske tehnologije za poboljšanu iskoristljivost obnovivih sirovina koje su kako agroindustrijske sirovine tako i otpadni industrijski materijali.
Oblasti istraživanja:
- Amilaza iz Bacillus licheniformis koja digestuje koncentrovani sirovi skrob (novi razvoj u polju dobijanja bioetanola iz skroba).
- Produkcija industrijski važnih enzima iz Trichoderma sp. i Aspegillus sp. za dobijanje bioetanola i dijetetskih vlakana.
- Razvijanje sofisticiranih metoda za identifikaciju kompleksnosti izoenzimskih formi u smeši enzima koje proizvode mikrobi.
- Stabilizacija enzima tehnikama proteinskog inženjeringa kao i imobilizacijama na inertnim nosačima i/ili hemijskom modifikacijom.
- Praćenje biološke aktivnosti malih molekula kroz interakcije sa DNA spektrofluorimetrijskim i elektroforetskim metodama.
Lakaze i peroksidaze koje uklanjaju fenolna jedinjenja i boje iz otpadnih voda i primena u degradaciji lignina.
Grupa vanr. prof. Radivoja Prodanovića se bavi dirigovanom evolucijom lignocelulitičkih enzima, u koje spadaju celobiozo dehidrogenaza, celulaze, lignin i mangan peroksidaze. Celobiozo dehidrogenaza pripada oksido-reduktaznim enzimima i učestvuje u degradaciji ligninskih komponenti zajedno sa lignin odnosno mangan peroksidazom. Celulaze učestvuju u degradaciji celuloze, nakon čega se dobijaju celobiozne jedinice koje potom služe kao supstrat celobiozo dehidrogenazi. Dirigovanom evolucijom pomenutih enzima želimo da dobijemo mutante koji ce imati povećanu aktivnost prema supstratima, ali i povećanu stabilnost pri različitim uslovima. Grupa se pored dirigovane evolucije bavi i high-throughput skriningom i proteinskim inženjeringom.
Grupa Uroša Anđelkovića osnovana 2023. godine u okviru IHTMa. Grupa radi u novoosnovanoj laboratoriji za biotehnologiju proteina, proteomiku i glikomiku (Lab 636, III sprat zgrade na Studentskom trgu broj 12-16) u saradnji sa domaćim i inostranim istraživačima.
Glavni ciljevi grupe:
- istraživanja i razvoj radi podizanja nivoa tehnološke spremnosti Savalicina - novog antivirusnog proteina
- istraživanja i razvoj novih metoda visokoprotočne analize proteinskih biomarkera rane faze u ljudskoj krvi
- uvođenje u srpsku naučnu zajednicu i promocija tehnologija proteomike bazirane na masenoj spektrometriji sa primenom u osnovnim istraživanjima i kliničkoj praksi, i visokoprotočnih tehnologija analize glikoma.
Savalicin je novi protein koji snažno in vitro inhibira HIV-1 i druge patogene viruse sa omotačem HSV-1, HSV-2, Influenca A, SARS-CoV-2. Savalicin je kandidat za antivirusni biološki lek širokog spektra. Otkriven je na IHTM i HF u saradnji sa partnerima iz Slovenije, Nemačke, Hrvatske i Crne Gore. Tehnologija primene Savalicina kao topikalnog antivirusnog mikrobicida je u ranoj fazi. Istraživanja i razvoj su usmereni na podizanje nivoa tehnološke spremenosti uključujući pretkliničke in vivo studije. Razvoj Savalicina predstavlja pionirski pokušaj razvoja biološkog leka u Srbiji. Savalicin je prvi kandidat za biološki lek nastao kao rezultat naučnih istraživanja u Srbiji zaštićen međunarodnom patentnom prijavom. Patentnu prijavu WIPO je prihvatio i objavio 2023. godine. Tehnologija je licencirana inovativnoj startap kompaniji SavAntiVir. SavAntiVir organizuje finansijske, materijalne i kadrovske uslove sa ciljem komercijalizacija pronalaska.
Razvijamo strategije za primenu Savalicina u prevenciji i tretmanu infekcija izazvanih polno prenosivim (HIV-1, HSV-1, i HSV-2) i respiratornim (Influenca A i SARS-CoV-2) virusima, i virusnim zoonozama (Avian Influenza). Proučavamo strukturu Savalicina i interakcije sa virusima, ćelijama, proteinima i glikanima.
Biomarkeri - merljivi pokazatelji fizioloških stanja, specifični pokazatelji bolesti i efekata farmakološkog tretmana osnov su visoko kvalitetne brige za pacijente i personalizovane medicine. Krv predstavlja najsveobuhvatniji uzorak najčešće korišćen u dijagnostici. Uprkos ogromnom potencijalu proteinskih biomarkera iz krvi broj novo uvedenih u kliničku praksu je svega 50ak tokom proteklih 30 godina. Ovaj podatak ukazuje na probleme u pristupima za otkrivanje proteinskih biomarkera, trenutnom konceptu proteinskih biomarkera, tehnologiji i metodama pogodnim za kliničko praćenje proteinskih biomarkera.
Razvoj tehnologija tečne hromatografije i masene spektrometrije i proteomskih pristupa bazirananih na masenoj spektrometriji otvara put za analizu velikog broja proteina (1.000-10.000) u kratkom vremenu (3-15 minuta) i zadovoljavanju uslova za uvođenje u široku kliničku praksu. Kvalitet podataka o proteotipu koje dobijamo od maseno spektrometrijske analize zavisi od kvaliteta uzorkovanja, kvaliteta pripreme uzoraka i kvaliteta specijaliste koji upravlja nanoLC-MS/MS sistemom. Kompleksnost sastava krvne plazme čine: broj proteina (preko 10.000 proteina, procenjeno preko 70.000 proteoformi), dinamički opseg (do 12 redova veličine), i visoko zastupljeni proteini plazme (20 proteina čini 96% proteinske mase krvne plazme). Razlikovanje fizioloških od patofizioloških stanja ogleda se u kvalitativnom i kvantitativnom profilu proteotipa, PPI, i vremenskoj zavisnosti sastava proteotipa.
Skupa, tehnološki i biološki faktori čine pronalaženje proteinskih biomarkera rane faze izazovnim. Razvijamo strategije pripreme uzoraka krvi koje će omogućiti detekciju niskozastupljenih proteina i proteoformi. Strategije koje se razlikuju od SISCAPA i CPLL. Primenom novih strategija u kombinaciji sa tečno hromatografskim sistemima povezanim sa masenim spektrometrima poslednje generacije istražujemo mogućnost da otključamo dijagnostički potencijal skriven u niskozastupljenim proteinima krvi i velikom broju objavljenih proteina kandidata za biomarkere za koje se u ovom momentu smatra da imaju slabe kliničke performanse (senzitivnost i specifičnost).
