7 research outputs found
Control engineering in synthetic biology: a case study
No full textSynthetic biology is a field of study placed on the bioengineering world aiming to rationally engineer the biological processes that take place inside the living organisms to endow cells and organisms with new useful functionalities. This field of study is based on the design and development of synthetic gene circuits that will give rise to the desired novel functions. In this work, the toggle-switch, which is one of the possible cases that are currently under development will be thoroughly studied. Not only the theoretical study of its mathematical model, but also the aim of controlling it by its introduction into a multicellular feedback control strategy will be the main aspects treated.La Biologia Sintetica es un campo de estudio situado en el mundo de la Bioingenieria con el objectivo de aplicar principios ingenieriles en los procesos biologicos que tienen lugar dentro los organismos vivos para desarrollar nuevas funcionalidades. Este campo de estudio se basa en el diseño y desarrollo de circuitos geneticos sinteticos que den lugar a estas nuevas funcionalidades. En este trabajo, el genetic toggle switch, que es uno de los posibles casos que estan actualmente bajo desarrollo, será estudiado en profundidad. No solo des de el punto de vista teorico sobre su modelo matemático, sinó también con el objectivo de controlarlo introduciendolo en una estrategia de control de realimentación basada en una población multicelular.La Biologia Sintètica és un camp d'estudi situat al món de la Bioenginyeria amb l'objectiu d'aplicar principis enginyerils en els processos biològics que tenen lloc dins els organismes vius per desenvolupar noves funcionalitats. Aquest camp d'estudi es basa en el disseny i desenvolupament de circuits genètics sintètics que donen lloc a aquestes noves funcionalitats. En aquest treball, el genetic toggle switch, que és un dels possibles cases que estan actualment sota desenvolupament, serà estudiat en proifunditat. No només des del punt de vista teòric sobre el seu model matemàtic, sinó també amb l'objectiu de controlar-lo introduint-lo en una estratègia de control de realimentació basada en una població multicel·lular
Control engineering in synthetic biology: a case study
No full textSynthetic biology is a field of study placed on the bioengineering world aiming to rationally engineer the biological processes that take place inside the living organisms to endow cells and organisms with new useful functionalities. This field of study is based on the design and development of synthetic gene circuits that will give rise to the desired novel functions. In this work, the toggle-switch, which is one of the possible cases that are currently under development will be thoroughly studied. Not only the theoretical study of its mathematical model, but also the aim of controlling it by its introduction into a multicellular feedback control strategy will be the main aspects treated.La Biologia Sintetica es un campo de estudio situado en el mundo de la Bioingenieria con el objectivo de aplicar principios ingenieriles en los procesos biologicos que tienen lugar dentro los organismos vivos para desarrollar nuevas funcionalidades. Este campo de estudio se basa en el diseño y desarrollo de circuitos geneticos sinteticos que den lugar a estas nuevas funcionalidades. En este trabajo, el genetic toggle switch, que es uno de los posibles casos que estan actualmente bajo desarrollo, será estudiado en profundidad. No solo des de el punto de vista teorico sobre su modelo matemático, sinó también con el objectivo de controlarlo introduciendolo en una estrategia de control de realimentación basada en una población multicelular.La Biologia Sintètica és un camp d'estudi situat al món de la Bioenginyeria amb l'objectiu d'aplicar principis enginyerils en els processos biològics que tenen lloc dins els organismes vius per desenvolupar noves funcionalitats. Aquest camp d'estudi es basa en el disseny i desenvolupament de circuits genètics sintètics que donen lloc a aquestes noves funcionalitats. En aquest treball, el genetic toggle switch, que és un dels possibles cases que estan actualment sota desenvolupament, serà estudiat en proifunditat. No només des del punt de vista teòric sobre el seu model matemàtic, sinó també amb l'objectiu de controlar-lo introduint-lo en una estratègia de control de realimentació basada en una població multicel·lular
Control engineering in synthetic biology: a case study
No full textSynthetic biology is a field of study placed on the bioengineering world aiming to rationally engineer the biological processes that take place inside the living organisms to endow cells and organisms with new useful functionalities. This field of study is based on the design and development of synthetic gene circuits that will give rise to the desired novel functions. In this work, the toggle-switch, which is one of the possible cases that are currently under development will be thoroughly studied. Not only the theoretical study of its mathematical model, but also the aim of controlling it by its introduction into a multicellular feedback control strategy will be the main aspects treated.La Biologia Sintetica es un campo de estudio situado en el mundo de la Bioingenieria con el objectivo de aplicar principios ingenieriles en los procesos biologicos que tienen lugar dentro los organismos vivos para desarrollar nuevas funcionalidades. Este campo de estudio se basa en el diseño y desarrollo de circuitos geneticos sinteticos que den lugar a estas nuevas funcionalidades. En este trabajo, el genetic toggle switch, que es uno de los posibles casos que estan actualmente bajo desarrollo, será estudiado en profundidad. No solo des de el punto de vista teorico sobre su modelo matemático, sinó también con el objectivo de controlarlo introduciendolo en una estrategia de control de realimentación basada en una población multicelular.La Biologia Sintètica és un camp d'estudi situat al món de la Bioenginyeria amb l'objectiu d'aplicar principis enginyerils en els processos biològics que tenen lloc dins els organismes vius per desenvolupar noves funcionalitats. Aquest camp d'estudi es basa en el disseny i desenvolupament de circuits genètics sintètics que donen lloc a aquestes noves funcionalitats. En aquest treball, el genetic toggle switch, que és un dels possibles cases que estan actualment sota desenvolupament, serà estudiat en proifunditat. No només des del punt de vista teòric sobre el seu model matemàtic, sinó també amb l'objectiu de controlar-lo introduint-lo en una estratègia de control de realimentació basada en una població multicel·lular
Multicellular feedback control of a genetic toggle-switch in microbial consortia
Get PDF© 2021 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.We describe a multicellular approach to control a target cell population endowed with a bistable toggle-switch. The idea is to engineer a synthetic microbial consortium consisting of three different cell populations. In such a consortium, two populations, the Togglers, responding to some reference input, can induce the switch of a bistable memory mechanism in a third population, the Targets, so as to activate or deactivate some additional functionalities in the cells. Communication among the three populations is established by orthogonal quorum sensing molecules that are used to close a feedback control loop across the populations. The control design is validated via in-silico experiments in BSim, a realistic agent-based simulator of bacterial populations.Postprint (author's final draft
Multicellular feedback control of a genetic toggle-switch in microbial consortia
Get PDF© 2021 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.We describe a multicellular approach to control a target cell population endowed with a bistable toggle-switch. The idea is to engineer a synthetic microbial consortium consisting of three different cell populations. In such a consortium, two populations, the Togglers, responding to some reference input, can induce the switch of a bistable memory mechanism in a third population, the Targets, so as to activate or deactivate some additional functionalities in the cells. Communication among the three populations is established by orthogonal quorum sensing molecules that are used to close a feedback control loop across the populations. The control design is validated via in-silico experiments in BSim, a realistic agent-based simulator of bacterial populations.Postprint (author's final draft
