Ръководител: проф. д-р Роберт Пенчовски

каб. 363
Адрес: бул. Драган Цанков №8, гр. София, България, ПК 1164,
Биологически Факултет на Софийски Университет “Св. Климент Охридски”,

тел.: 02 816 73 40
e-mail: robert.penchovsky@biofac.uni-sofia.bg

Лабораторията по Синтетична биология и Биоинформатика е създадена през 2023г. под ръководството на проф. д-р Роберт Пенчовски. В нея той предава своя опит и знания, придобити в Европа и САЩ, които преплита с иновативни подходи в реални и успешни проучвания в областта на Синтетичната биология и Биоинформатиката. Това е предпоставка за отличната реализация на студентите, посредством техните придобитите знания и практически умения във важни области от Съвременната Биология, Фармация и Медицина.

Проф. д-р Роберт Пенчовски изнася лекция за автоматизирана селекция на ДНК в каскадни микрофлуидни камери на конференцията DNA7, USF, Тампа, Флорида, САЩ

До момента, проф. Пенчовски е ръководител на 13 проекта, по-голямата част от които финансирани с големи бюджети. Това позволява на студентите му и младите учени, под неговото ръководство, да се докоснат до съвременната наука на територията на Биологически Факултет, Софийски Университет “Св. Климент Охридски” и да участват в проучвания, които са високо оценени от импактирани списания като: Nature Biotechnology, Nature Methods, ACS Synthetic Biology, RSC Chemistry World и др. Например, проектът „Дизайн и експериментално валидиране на химерни антисенс олигонуклеотиди като антибактериални агенти“ (договор ДН13/14/20.12.2017 г. с ФНИ) е един от най-успешните проекти в България. Резултатите от него са представени в 20 публикации с импакт фактор 56 точки, Q1-4 -254 и повече от 90. Докторантите и младите учени, участващи в проекта представиха 2 презентации и 4 постера на 3 международни конференции - https://www.uni-sofia.bg/index.php/novini/novini_i_s_bitiya/nauchen_proekt_po_bioinformatika_razkriva_nova_tehnologiya_za_otkrivane_na_antibiotici. Атестат за методичната работа на ръководителя на лабораторията е и това, че за последните 5 години, 6 млади учени, защитиха своите докторски тези под ръководството на проф. Пенчовски. За последните 12 години, 7 магистри по Молекулярно (Генно) и Клетъчно инженерство и 9 магистри по Генетика и Геномика на английски и български език защитиха своите магистърски тези. Сред тях има хора от 5 различни националности.

Към настоящия момент, в лабораторията има двама зачислени докторанти – Антония Георгиева и Ваня Дякова.

Доктарантите Ваня Дякова и Антония Георгиева провеждат експерименти в Лабораторията по Синтетична биология и Биоинформатика.

През 2021г. Антония спечели Първа награда от националния конкурс "Млади и енергични учени" в категория докторанти, а през 2022г. бе отличена с второ място в състезанието за стартиращи фирми EWA 2022 в България, организирано от Регионална агенция по предприемачество и иновации.

Част от лабораторията е и гл. ас. д-р Мартина Трайковска, която показва задълбочен интерес в областта на Синтетичната биология още по време на своето следване. Под ръководството на проф. Пенчовски, тя защитава магистърската си, а след това и докторска теза. През последните 5 години успешно води упражнения по дисциплините: „Молекулярна генетика“, „Синтетична биология“, “Въведение в Биоинформатиката” и „Биоинформатика и Молекулярна еволюция“ и ръководи научни проекти с насоченост към дизайна на антисенс олигонуклеотиди, които да се насочват към участъци от множествено-резистентни патогенни бактерии инфектиращи човек.

Гл. ас. д-р Мартина Трайковска в Лабораторията по Синтетична Биология и Биоинформатика, Биологически Факултет, СУ “Св. Климент Охридски”. Снимката е използвана в нейно интервю за сп. Business Global, бр. 6 (34).

Научно-изследователска дейност

Членовете на лабораторията водят курсове, които обхващат теми от Молекулярната биология, Геномиката, Генното инженерство, Синтетичната биология, Изчислителната биология и Биоинформатиката, водени на студенти бакалаври, магистри и следдипломна квалификация (СДК). Следва описание на дисциплините и специалностите, пред които се четат:

Курсове, четящи се на бакалаври:

• „Молекулярна генетика“ (задължителен) за студенти IV курс от специалност Молекулярна биология
• „Въведение в Биоинформатиката“ (задължителен) за студенти III курс от специалност Агробиотехнология

Курсове, четящи се на магистри:

• „Биоинформатика и Молекулярна еволюция“ (задължителен) за студенти I курс от магистърска програма Генетика и Геномика (на английски и на български език) и Генно и клетъчно инженерство (на български език)
• „Синтетична биология“ (задължителен) за студенти I курс от магистърска програма Генетика и Геномика (на английски и на български език) и Генно и клетъчно инженерство (на български език)
• „Геномика“ (задължителен) за студенти I курс от магистърска програма Генетика и Геномика (на английски и на български език) и Генно и клетъчно инженерство (на български език)

СДК: Съвременни аспекти на биологията: Биоинформатика, Геномика и Синтетична биология”:

СДК с ръководител проф. Роберт Пенчовски, представлява групова или индивидуална форма на обучение за студенти, бакалаври и магистри, от всички специалности с минимално изискване диплома за „професионален бакалавър” или всяка друга по-висока образователна степен включително „бакалавър”, „магистър”, или „доктор”. Тя е особено продходяща за специалисти в областите на природо-математическите науки, медицината и фармацията, които искат да получат задълбочени познания във важни направления в развитието на съвременната биология като Биоинформатика, Геномика и Синтетична биология. Продължителността на обучението е 6 месеца в индивидуална или групова задочна форма на обучение. Завършилите програмата ще придобият теоретични знания и практически умения в едни от най-актуалните области на съвременните природни науки, а именно Биоинформатика, Синтетична биология и Геномика.

Лабораторни експерименти. Оборудване и реактиви

Лабораторията притежава пълното необходимо оборудване, както и всички необходими реактиви, за провеждане на лабораторни експерименти. Бързите и точни систематизирани биоинформатични подходи, в комбинация с валидираните експериментални методи, позволяват точното планиране на проучванията, както и тяхното своевременно и ефективно приложение.

Основни части от оборудването в Лабораторията по Синтетична Биология и Биоинформатика.

Екзогенен контрол на генна експресия: В лабораторията се разработват нови универсални стратегии за екзогенен контрол на генната експресия, препрограмиране на клетъчната съдба и противоракови терапии. Създават се сложни мрежи за контрол на генната експресия (нашия плазмид pRS414ge-секвенция), които прилагат алостерични рибозими, наречени дизайнерски рибопревключватели. Те функционират като Булеви логически порти, както in vitro, така и in vivo, усещайки присъствието на предварително дефинирани олигонуклеотиди (къси ДНК и РНК фрагменти). Всички дизайнерски рибопревключватели, с широки приложения във фармацевтичната и биотехнологичната индустрия.

Високо производителен скрининг на ключови РНК или белтъци: В лабораторията прилагаме и разработената от нас стратегия за изчислителен високопроизводителен скрининг на ключови РНК или белтъци с известни 3D-структури за разработване на лекарства. Подходът използва силно паралелни изчислителни платформи и може бързо да тества милиони химични съединения, като значително намалява ресурсите, изразходвани за откриване на лекарство.

РНК биология и рибопревключватели: След експерименталното тестване на предполагаемата функция на некодиращите РНК и участието в разработването на високопроизводителни скринингови масиви за откриване на антибактериални лекарства с помощта на РНК мишени, проф. Пенчовски продължава проучванията си в областта на дизайна на антисенс олигонуклеотиди, които таргетират участъци от генома на бактерията, с цел постигане на бактериостатичен или бактерициден ефект.

Биосензорно инженерство: Проф. Пенчовски разработва биосензори, базирани на дизайнерски рибопревключватели за молекулярна диагностика и изчисления. Такива биосензори функционират като наноустройства, които усещат наличието на предварително дефинирани молекулярни сигнали и изпълняват сложни логически схеми. Интегрирането на тези биосензори с микропоточни реактори е много обещаващ подход с моите аналитични приложения към нанобиотехнологиите.

Биоинформатични приложения: В лабораторията на проф. Пенчовски задълбочено се работи по отношение на оптимизиране работата на учените и по тази причина към момента имаме проектирани 15 основни и много полезни аплета за биоинформатика, база данни за основните рибопревключватели и програми за изчислителен дизайн на алостерични рибозими (https://penchovsky.atwebpages.com/applications.php)