Subventions et contributions gouvernementales

La production de virus adéno-associés (VAA) s’effectue normalement par transfection transitoire de cellules HEK 293. Il est donc important de déterminer les mécanismes moléculaires, au sein de ces cellules, qui sont critiques pour une production virale élevée. Ce projet consistera donc à effectuer un criblage pangénomique visant à isoler de tels gènes hôtes. La stratégie expérimentale s’appuie sur la régulation positive des gènes cellulaires par CRISPR-dCasa et l’identification de ces gènes dont la surexpression provoque une augmentation de la production de VAA. L’objectif à long terme de ce projet est d’utiliser ces résultats pour modifier génétiquement des cellules 293SF-3F6 afin de générer une cellule productrice capable de produire des VAA avec un haut rendement.

De nouvelles technologies sont en cours de développement pour recueillir l’énergie offerte par les sources renouvelables, mais il reste des défis énormes à surmonter. Le caractère intermittent des sources d’énergies renouvelables, la perturbation des infrastructures et des chaînes de valeur basées sur les combustibles fossiles — omniprésentes —, la forte dépendance à l’égard de certains éléments rares ou donnant lieu à des conflits, la difficulté de refermer le cycle du carbone, l’intensification draconienne nécessaire en matière de production d’énergie distribuée et la nécessité de disposer de combustibles très énergétiques, mais non carbonés pour les transports longue distance ne représentent qu’un petit nombre des défis rencontrés dans les secteurs clés de l’économie. Les procédés de production d’électricité à partir de plasma offrent des solutions nouvelles et extensibles pour la transition puisqu’ils sont beaucoup plus écologiques pour l’extraction, la synthèse, la conversion, le recyclage et l’utilisation des matériaux et de l’énergie. Les processus catalytiques dans un réacteur à plasma, qui combinent les conditions de réaction uniques au plasma avec la cinétique chimique accélérée induite par le catalyseur, sont très prometteurs pour le remplacement de certains procédés industriels à grande échelle tels que la synthèse de l’ammoniac, la fixation de l’azote et la production de gaz de synthèse ainsi que pour l’introduction de nouveaux procédés. Ce projet tirera parti de l’expertise du CNRC en matière de synthèse de supports catalytiques, en l’occurrence des nanotubes de nitrure de bore (NTNB) fabriqués sous plasma, et l’expertise du responsable de la réserve de projets en matière de plasma-catalyse, pour synthétiser de nouveaux catalyseurs à base de NTNB et développer des sources et des procédés extensibles utilisant les plasmas, ciblant en particulier la synthèse de l’ammoniac et le reformage à sec du méthane.

Les bioréacteurs jouent un rôle de premier plan dans la fabrication des produits biologiques. Leur conception a été bien décrite pour les fermentations traditionnelles axées sur la production de biomolécules simples, mais leur exploitation reste très empirique pour ce qui est de la production de produits biologiques complexes à partir de systèmes eucaryotes tels que des cellules humaines HEK-293. La production de produits biologiques en bioréacteur s’effectue dans un contexte complexe nécessitant des expertises étendues et approfondies qui ne sont pas systématiquement décrites dans la littérature scientifique ou technique reconnue. De plus, les produits biologiques tels que les exosomes et les vecteurs viraux (virus adéno-associés ou VAA) sont des structures biologiques complexes qui se sont récemment avérées très utiles dans le traitement d’un certain nombre de cancers et de maladies héréditaires. Leur production en bioréacteur sur le plan des quantités et qualités requises pour les besoins précliniques et cliniques limite considérablement leur utilisation et leur développement en tant qu’outils thérapeutiques. C’est donc une occasion d’intégrer les connaissances cumulées dans les bases de données et d’exploiter les progrès réalisés dans le domaine de l’IA pour accélérer la conception et l’optimisation du système de production de ces deux produits biologiques clés (exosomes et VAA) par l’installation et l’exploitation du jumeau numérique d’un bioréacteur physique, relié à celui-ci par un ensemble de capteurs assurant une communication constante entre les deux systèmes.

Les nouvelles techniques d’optimisation telles que la rétro-ingénierie nanophotonique sont des outils prometteurs qui sont susceptibles de réduire considérablement la taille des composants photoniques passifs en silicium tout en préservant leurs fonctionnalités et leurs performances. Bien que les résultats publiés fassent état de divers dispositifs miniaturisés de validation de principe ayant une taille et un rapport d’aspect prédéterminés, leurs performances actuelles sont inférieures à ce qui est disponible sur le marché et les conceptions sont très peu interprétables. Dans ce contexte, les outils de l’IA peuvent être mis à contribution pour aider à déterminer des motifs récurrents dans l’espace multidimensionnel de conception grâce à l’analyse d’une base de données regroupant des concepts simulés qui oriente la recherche de meilleures performances et éclaire le comportement de l’espace de conception en dévoilant ses particularités et ses limites. Au bout du compte, l’utilisation d’outils basés sur l’IA permettra de faire progresser la miniaturisation des composants photoniques intégrés en silicium sans compromettre leurs performances ni leur manufacturabilité.

Nous utiliserons la cryomicroscopie électronique (Université McGill) et la technique d’échange hydrogène/deutérium couplé à la spectrométrie de masse pour étudier le mécanisme selon lequel les anticorps se lient au récepteur du facteur de croissance 1 analogue à l’insuline (IGF-1R) et traversent la barrière hématoencéphalique. Des modèles sophistiqués des interactions entre récepteurs et anticorps seront créés et utilisés pour décrypter les mécanismes moléculaires qui amorcent cette traversée.

Ce projet sera axé sur la caractérisation des processus menant à la production de CH4 à partir de CO2 et sur l’amélioration de la cinétique de cette conversion et consistera à modifier (fonctionnaliser) des cathodes à base de carbone avec i) des électrocatalyseurs nanostructurés en métal non noble et ii) des groupes fonctionnels organiques.

Bien qu’il y ait une prise de conscience environnementale croissante à l’égard des déchets plastiques, il y a néanmoins un manque de compréhension des procédés de transformation physicochimique de ceux-ci. L’objectif du présent projet de recherche conjoint est de comprendre la transformation et l’agglomération naturelles des particules microplastiques dans les cours d’eau canadiens. En utilisant la quantification des microplastiques à l’état d’ultra-traces de McGill, appuyée par d’autres technologies, le devenir environnemental des microplastiques sera étudié dans des microcosmes, dans différentes conditions. Le projet de collaboration entre l’Université McGill et le CNRC soutient deux scientifiques et aidera le CNRC à mettre au point des technologies de surveillance avancées, des modèles numériques et des outils d’aide à la décision. Ces outils faciliteront également une meilleure gestion de la qualité de l’eau, appuyant directement le programme Océans du CNRC et le programme du gouvernement canadien visant à réduire et à atténuer l’impact environnemental des plastiques dans les cours d’eau.

Petites séquences d’ADN à simple brin, les aptamères peuvent être notamment utilisés pour la détection biologique, les thérapies cellulaires, l’immunothérapie et les substituts aux anticorps dans les thérapies. Ils sont petits, très stables, et une fois conçus, reproductibles en un nombre illimité de copies exactes. Toutefois, le processus de conception des aptamères est chronophage et coûteux (p. ex., SELEX) et une optimisation poussée est nécessaire pour ajuster leurs caractéristiques de liaison et améliorer leur spécificité. Pour relever ces défis, des méthodes d’intelligence artificielle (IA) seront mises au point pour augmenter et accélérer la conception des aptamères. Le projet permettra de développer des capacités d’IA d’une grande utilité pour toute une série d’objectifs de recherche sur la thérapie cellulaire et génique dans les années à venir du programme Défi « Technologies de rupture au service des thérapies géniques et cellulaires ». À court terme, le projet exploitera un ensemble de données d’environ 1000 aptamères en cours de synthèse comme candidats pour une plateforme de capteurs de la COVID-19, donnant ainsi l’occasion unique d’avoir une incidence significative dans l’atténuation de l’impact de la pandémie de COVID-19.

Nous utiliserons la cryomicroscopie électronique (Université McGill) et la technique d’échange hydrogène/deutérium couplé à la spectrométrie de masse pour étudier le mécanisme selon lequel les anticorps se lient au récepteur du facteur de croissance 1 analogue à l’insuline (IGF-1R) et traversent la barrière hématoencéphalique. Des modèles sophistiqués des interactions entre récepteurs et anticorps seront créés et utilisés pour décrypter les mécanismes moléculaires qui amorcent cette traversée.

L’un des principaux obstacles aux études axées sur l’adaptation des systèmes d’ingénierie au changement climatique est le manque d’informations aux échelles spatiales et temporelles requises pour les applications techniques. La planification et l’adaptation des transports et des infrastructures maritimes dans la voie maritime du Saint-Laurent sont hautement tributaires de la disponibilité de ces informations. Ce projet, grâce à des simulations de modèles climatiques régionaux à haute résolution des climats actuels et futurs, et à des diagnostics avancés et ciblés pour comprendre les points chauds du point de vue de la vulnérabilité et des possibilités, produira de nouvelles informations importantes et pertinentes pour le transport maritime dans le corridor du Saint-Laurent. Ce projet fait partie intégrante du projet principal de GOCF du CNRC axé sur le développement d’un nouveau système d’information sur les risques climatiques pour le fleuve et le golfe du Saint-Laurent. Il vise à fournir des informations essentielles sur le changement climatique, nécessaires pour mener des enquêtes de modélisation numérique des effets du changement climatique sur les vagues, les ondes de tempête et la glace.