מעבדות מחקר (לפי סדר א-ב)

המעבדה לליפדים וחומרים רכים
ד"ר מאיה דוידוביץ-פנחס

במהלך העשורים האחרונים הוכח כי צריכת חומצות שומן טראנס וחומצות שומן רוויות  עלולה להוביל להשפעות שליליות על בריאות האדם. אולם, חומצות שומן טרנס וחומצות שומן רוויות , אשר מרכיבות את השומן הטבעי,  אחראיות על המבנה המוקשח של השומן. למבנה זה תפקיד מכריע בקביעת טקסטורת המזון, המשפיעה באופן ישיר על תהליכי החישה בזמן אכילה. לכן, ניסיון להחליף  חומצות שומן אלו בחומצות שומן בלתי רוויות, תגרור קשיים טכניים מהותיים הנובעים מהמבנה הכימי השונה של שני סוגי חומצות השומן. המחקר במעבדה שלנו משלב עקרונות ממדעי החומרים והנדסת מזון לצורך פיתוח של מערכות ליפידיות חדשניות. מערכות אלה, מחקות את התכונות הטבעיות של שומן טבעי ומקנות הרכב תזונתי משופר. מטרת המחקר היא לימוד המבנה והתכונות של מערכות שומן טבעיות ופיתוח מערכות "שומן סינתטיות" במטרה להבין את הקשר בין המבנה של החומר והפונקציונאליות שלו. שמן מכיל ריכוז גבוה של חומצות שומן בלתי רוויות, אשר מקנות ערך תזונתי משופר, אך הינן נוזליות בטמפרטורת החדר. לכן, במסגרת מחקר זה, יעשה שימוש בשיטות מיוחדות למיצוק שמנים באמצעות התארגנות עצמית וקריסטליזציה של מולקולות שונות בכדי לחקות את מבנה השומן. במחקר ייעשה שימוש בשיטות  מיקרוסקופיות ופיזור קרני איקס לצורך מציאת המבנה המולקולרי הננומטרי של החומר, וקישורו עם התכונות המאקרוסקופיות באמצעות מדידת תכונות ריאולוגיות, מכאניות ותרמיות. הידע שיתקבל במסגרת  המחקר, עשוי להוביל לפיתוח מוצרי מזון בריאותיים וחדשניים.

המעבדה לחקר הננומבנה והתארגנות עצמית של חומרים רכים
פרופ' דגנית דנינו
המחקר במעבדה בראשותה של פרופ'ח דגנית דנינו מתמקד בהבנת עקרונות היסוד, מנגנונים, ומבנה במערכות התארגנות עצמית של חומרים רכים (כדוגמת ביופולימרים, פפטידים, ליפידים), במטרה להבין תהליכים בסיסיים בטבע, ולכוון תכונות ופונקציונליות במערכות ננו- וביוטכנולוגיה ומערכות מזון קולואידליות. אנו עוסקים בפיתוח וחקר המבנה של מערכות ליפידיות ומיצלות חלבונים להובלת תרופות, וחוקרים התארגנות חד-ממדית של חלבונים ופפטידים לסיבים עמילואידים וננוצנוריות. דוגמה נוספת היא חקר קשרי מבנה-פעילות ופענוח מנגנוני פעולה של חלבונים תאיים המעורבים בתהליכי איחוי והנצה. חלבונים אלו מתארגנים לקומפלקסים מולקולריים ופועלים כמכונות ביולוגיות שמבצעות עבודה על ממברנות ביולוגיות. בנוסף, אנחנו מתמחים באפיון מבני ברמה על-מולקולרית של חומרים רכים בשיטות מתקדמות של מיקרוסקופית אלקטרונים בטמפרטורות קריוגניות. המעבדה בטכניון היא מהגדולות והמובילות בעולם. היא ייחודית גם במובן זה שאנו מפתחים מתודולוגיות חדשות ויישומים למחקרים בתחומי מדעי החיים, פולימרים, ננוטכנולוגיה, ננורפואה ועוד.

המעבדה לביולוגיה מולקולרית של פתוגנים
פרופ' סימה ירון
עיקר המחקר במעבדה בראשותה של פרופ'ח סימה ירון מתמקד בהבנת מנגנוני אלימות ועמידות של סלמונלה, חיידק נפוץ מאוד, שמגיע בד"כ ממזון וממים. שלושת תחומי המחקר המרכזיים הם:
1. הקשר בין סלמונלה לתוצרת חקלאית טרייה – מכיוון שחיידק זה נמצא גם במזונות מן הצומח, אנו חוקרים את דרכי המעבר של החיידק ממי השקיה מזוהמים לצמח, את יכולתו לשרוד בצמח ואת האינטראקציות בין הצמח לחיידק. מכיוון שדרכי החיטוי המותרות היום לשימוש אינן מתאימות להרחקה יעילה של החיידק מן הירק (שבדרך כלל נצרך ללא בישול) אנו מנסים לפתח שיטות חיטוי חדשות ו"ירוקות" להגדלת הבטיחות של המזון.
2. זיהוי ואפיון מנגנונים מולקולריים שמקנים לחיידק עמידות למגוון רחב של טיפולים אנטימיקרוביאליים, כולל אנטיביוטיקות, חומרי חיטוי וחומרי שימור
3. ביופילם מיקרוביאלי – מעבר לרכישה של מוטציות וגנים חדשים, חיידקים מסוגלים לשרוד טיפולים אנטימיקרוביאליים על ידי יצירה של מעטפת המורכבת מחלבונים וסוכרים שמגנה עליהם מן הסביבה (ביופילם, או רובד ביולוגי). במעבדתנו אנו חוקרים את תהליך יצירת הרובד הביולוגי ואת חשיבותו בהקניית עמידות לאנטיביוטיקות וחומרי חיטוי.

המעבדה לביוטכנולוגיה של תאים אנימלים
פרופ' בן-ציון לוי                                                        http://levilab.net.technion.ac.il/
המחקר במעבדתו של פרופ' בן-ציון לוי עוסק בהבנת בקרת הביטוי של גנים במטרה להבין מהם המנגנונים הגבילים ביטוי גנים לרקמות מסוימות או מאפשרים ביטוי בתגובה לאותות המגיעים מהסביבה או מהגוף. המחקר מתמקד בחקר ביטוי גנים המתבטאים בזרוע המולדת של מערכת החיסון, זו המלווה אותנו מיום צאתנו לאוויר העולם, להבדיל מהזרוע הנרכשת המתפתחת ומשתכללת בהתאם לגיל ולסביבת המחיה. התאים המיאלואידים, שמקורם במוח העצם, מהווים רכיב חשוב של מערכת החיסון המולדת. תפקידם העיקרי לנוע עם זרם הדם, להגיע לכל האברים ולתפקד כמערכת שיטור, שמטרתה לסרוק ולאתר פתוגנים שונים ולחסלם. המחקר במעבדה עוסק בלימוד רשת הבקרה ברמה המולקולרית המובילה להתמיינות תאי גזע ממוח-העצם לתת-סוג של תאים מיאלואידים המכונים מאקרופאג'ים (הזללנים הגדולים-יוונית). המחקר מלמד כי שינויים אפיגנטיים הם האחראים להכוונת ההתמיינות לכיוון המיאלואידי. פגיעה במנגנון ההתמיינות התקין מוביל גם להיווצרותם של סוגי לאוקמיה מיאלואידית. בנוסף, אנו לומדים את מנגנוני הבקרה המאפשרים לתאים אלו לבלוע ולחסל פתוגנים. הזיהוי המפורט של מרכיבי הבקרה המתבצע במעבדה יאפשר בעתיד הלא רחוק לתכנת את הזרוע המולדת של מערכת החיסון כך שמצד אחד יתאפשר חיסול יעיל של פתוגנים ומצד שני עיכוב יעיל של לאוקמיות מיאלואידיות.

המעבדה לכימיה של מזון וחומרים פעילים
פרופ'ח אורי לזמס                                                      http://lesmesu.net.technion.ac.il
המחקר במעבדתו של פרופ'מ אורי לזמס מנסה לעמוד על טבעם של תהליכים מורכבים בהקשר של מזון ופורמולציות ביוטכנולוגיות במטרה לקדם את בריאות האדם, למנוע ואף לטפל במחלות מסוימות. המחקרים בקבוצה עושים שימוש בכלים אנליטיים מתקדמים וגישה מטבולומית כדי לבחון את הראקציות הכימיות המתרחשות במזון במהלך הייצור, האחסון והמעבר במערכת העיכול האנושית תוך התייחסות להבדלים הנובעים מגיל האדם ומצבו הבריאותי. לשם כך, המעבדה כוללת יחידה של ביוראקטורים וכלים אנליטיים מתקדמים המאפשרים דימוי ואנליזה של המתרחש בקיבה, במעי הדק ובמעי הגס. כיום, המחקר במעבדה בוחן תצמידים כימיים ופיזיקליים טבעיים של חומרי מזון שונים במטרה ליצור חומרים פעילים, חלקיקים פונקציונליים, אמולסיות מתקדמות, עיכוב יצירה של מזהמים במזון ועיכוב פירוק של רכיבים בעלי פעילות ביולוגית חיובית. כחלק ממאמצינו אנו בוחנים אפשרויות לשליטה והכוונה של ראקציות השחמת המזון לפיתוח רכיבים פעילים שונים המתאימים לשימוש במזון ובפורמולציות ביוטכנולוגיות. חומרים אלו  מפגינים מגוון פעילות, החל מפעילות שטח בייצוב אמולסיות וכלה בעיכוב תהליכי חמצון (אנטיאוקסידנטים). במסגרת זו אנו גם בוחנים כיצד ניתן להנדס את המזון כדי לשנות את תהליכי העיכול והשלכותיהם על תכולת מערכת העיכול. מרכז המאמץ בתחום זה עוסק בשינוי תהליכי עיכול ובפיתוח מזון לתזונה מותאמת אישית. מחקרים אלו עומדים על יכולתם של שינויים מכוונים בהרכב ובמבנה המזון ופורמולציות ביוטכנולוגיות להשפיע לטובה או לרעה על בריאות האדם ורווחתו.

המעבדה לכימיה פיזיקאלית של מזון ולמערכות ביופולימריות להובלת חומרים התורמים לבריאות
פרופ'ח יואב ליבני    http://biopolymeric-nano-carriers-4-health.net.technion.ac.il/                  
חלבונים ופוליסוכרים הינם מרכיבים מרכזיים במזון ובמערכות ביולוגיות אחרות. בכדי לשפר את יציבותם ותפקודם בתהליכים טכנולוגיים אנו חוקרים את מנגנוני ההגנה של מולקולות קטנות עליהם, בעזרת שיטות מחקר מתקדמות בשילוב עם מודליזציה וסימולציות מולקולאריות. כמוכן אנו מנצלים קישור מולקולות ביואקטיביות קטנות לביופולימרים והתארגנות משותפת שלהם בכדי ליצור מערכות ננוסקופיות להובלת חומרים התורמים לבריאות האדם. בתכנון מערכות ננואנקפסולציה אלה אנו שואבים השראה ממערכות הובלה טבעיות, כדוגמת מיצלות הקזאין בחלב, שנועדו להוביל סידן וחלבון מהאם לתינוק. המערכות שאנו מפתחים לשם העשרת מזון בחומרים חיוניים ורגישים אלה מגנות עליהם בפני קלקול בייצור ובחיי המדף של המוצר, ללא פגיעה בטעמו או במראהו, ומשפרות את ספיגתם בגוף. במאבק נגד הסרטן אנו מפתחים חלקיקים ננוסקופיים מוכווני מטרה להובלה אוראלית או בדרך הדם, הכולאים בתוכם מישלבים של תרופות אנטי-סרטניות, נוגדי עמידות לתרופות וסמנים דיאגנוסטיים. החלקיקים פועלים בשיטת הסוס הטרויאני: נקשרים סלקטיבית ונבלעים ע"י תאים סרטניים, ואז משחררים את התרופות ואת נוגדי העמידות ומשמידים את התאים, תוך סימון מיקומם לצורך טיפולים משלימים.

המעבדה לחקר פפטידים אנטי-מיקרוביאליים
פרופ' עמרם מור
במעבדתו של פרופסור מור, חוקרים את יכולתה של מערכת סינתטית ייחודית לחקות את מערכת החיסון, שתפקידה להגן עלינו בין היתר מפני סרטן ומחלות זיהומיות.
לאחרונה, הצליחו החוקרים לייצר חומר אנטיביוטי (OAK) בעל מבנה פשוט, זול לייצור, שבניגוד לאנטיביוטיקה קונבנציונלית, החיידקים מתקשים לפתח כנגדו עמידות. בטבע, משמשים פפטידים אנטי מיקרוביאליים כחלק ממנגנון ההגנה הכולל של הגוף בפני זיהומים למיניהם.  לפפטידים הללו יתרונות רבים על פני האנטיביוטיקה הקונוונציונלית. עם זאת, יש מספר בעיות בפיתוחם של פפטידים אנטי-מיקרוביאליים : עלויות הייצור גבוהות, זמינות ביולוגית נמוכה כתוצאה של ספיחה לא ספציפית לתאים ורקמות וזמן מחצית חיים קצר. כל זה מחייב מינון גבוה שלהם בתהליך הריפוי ומכאן עלות גבוהה ותופעות לוואי קשות.
החומר הסינתטי שפותח במעבדתו של פרופ' מור, יעיל נגד מגוון רחב של תאי סרטן וחיידקים גורמי מחלות. ניסויים בעכברים מראים שהחומר דמוי-הפפטיד מונע תמותה לאחר הוקעה עם חיידקים אלימים בדומה לתרופות אנטיביוטיות היעילות ביותר – ולפעמים אף טוב יותר – יתרונו של ה-OAK בכך שהחיידקים לא פיתחו עמידות כנגדו. יתרונות נוספים של ה-OAK כוללים יכולת לעבוד בסינרגיה עם אנטיביוטיקות קונוונציונליות ובכך להתגבר על מנגנוני עמידות שונים ואף לדחות התפתחות עתידית של עמידות לאנטיביוטיקה.
כיום עיקר המאמצים מרוכזים בניסיון לשפר את יכולותיו של ה-OAK ע"י פיתוח כלים חדשים לכליאה יעילה של תרופות סינרגיסטיות (כגון OAK ואנטיביוטיקה) בקוכלאטים, מערכת ייחודית לשחרור מבוקר.

המעבדה לביו-חומרים
פרופ'מ בעז מזרחי                          http://boazmizrahi.net.technion.ac.il

מדע החומרים נמצא בחזית המחקר הביוטכנולוגי והרפואי. בשנים האחרונות גילוי וסנתזה של חומרים חדישים הביאו לפיתוחם של כלים רבים ברפואה ובביוטכנולוגיה כולל תרופות, התקנים רפואיים, וגלאים ביולוגיים (סנסורים). במעבדה שלנו מפתחים חומרים חדישים אשר מתבססים על מבנים וחומרים שהתגלו בשנים האחרונות. באופן טבעי המחקר מוביל לפיתוח יישומים חדשניים ברפואה ובביוטכנולוגיה. אנו חותרים להבנת מבנה החומרים והקשר בין המבנה-לתיפקוד. ההשפעה ההדדית בין-החומר המסונתז לריקמה הביולוגית נחקר אף הוא בשלל אמצעים. תחומי המחקר המרכזיים במעבדה כוללים:

  • ביוחומרים הניתנים להזרקה לגוף. חומרים אלו משנים את המבנה ואת תכונותיהים לאחר ההזרקה ומשמשים להדבקת רקמות ולשחרור של תרופות.
  • הובלה של תוספי תזונה לטיפול ממוקד במחלות של מערכת העיכול.
  • סנתזה של חומרים בעלי יכולת להתארגן במרחב. חומרים אלו ישמשו בעתיד להובלת תרופות ולציפויי משטחים.

המעבדה למערכות שחרור מבוקר כנגד סרטן ותרפיה תאית
פרופ' מרסל מחלוף                              URL: http://drugcelltherapy.net.technion.ac.il
המעבדה בראשותה של פרופ'ח מרסל מחלוף עוסקת במחקר יישומי בתחומי הנדסת הרקמות, תרפיה גנטית והובלה של תרופות. בתחום הנדסת הרקמות, מתמקד המחקר בגידול כלי דם ורקמות לב לטיפול בחסימות עורקים או לאחר אירוע לבבי. בתחום התרפיה הגנטית נעשה שימוש חדשני בגלי אולטרא-סאונד על מנת להחדיר מקטעי דנ"א לתוך גידולים סרטניים. בדרך זו, ניתן להקטין את הגידול באופן ניכר ולמנוע היווצרות גרורות. כמו כן, נערך מחקר בנושא פיתוח מערכות להובלה של תרופות וחומרים ביולוגיים בתוך גוף האדם לטיפול באיידס, סרטן ומחלות נוספות. בדרך זו, ניתן להוביל תרכובות פעילות לאתרים בגוף האדם בהם נדרשת פעילותם וע"י כך לשפר את יעילותם ולהקטין את תופעות הלוואי. ככלל המעבדה מתמקדת בפיתוח של כלים ומערכות לשימוש קליני תוך ניצול הידע שנצבר אודות תאים שמקורם בבע"ח ותוך יישום כלים הנדסיים ומדעיים מתקדמים.

המעבדה לתזונה מולקולרית
פרופ'מ אסתר מירון-הולץ
ברזל הוא יסוד הכרחי לגוף האדם, אך עודפים  הם רעילים. מאחר וגופינו אינו מפריש את עודפי הברזל, הספיגה במערכת העיכול והמיחזור של הברזל בגוף מבוקרים בקפדנות רבה. עיקר המיחזור של הברזל נעשה מכדוריות דם אדומות, שהן הצרכניות הגדולות ביותר של ברזל לצורך ייצור ההמוגלובין. כאשר כדוריות דם מתבגרות הן נבלעות על ידי מקרופאגים, שהם תאים של מערכת החיסון שבולעים כל גורם זר או מיותר בגוף, כולל חיידקים, חלקיקים זרים ותאים זקנים. באדם, כחמשה מיליון כדוריות דם אדומות נבלעות ע"י מאקרופאגים כל שנייה!  לרוב, מקרופאג עובר שפעול אחרי בליעה של גורם זר שחדר לגוף. משום מה, בליעה של כדוריות דם אדומות אינה משפעלת את המקרופאג והוא נשאר במצב בלתי משופעל כלומר "שקט". אנחנו חוקרים את ה"שקט" הזה,  בעיקר במחלות בהן זמן מחצית החיים של כדוריות דם אדומות הוא קצר, כגון סכרת או טלסמיה. קיימת אפשרות שבמחלות אלו המאקרופאגים עסוקים בבליעת יתר של כדוריות דם אדומות המזדקנות בטרם עת ולכן, אינם מסוגלים למלא את תפקידם הנוסף במערכת החיסון. הבנת המנגנון זה הוא צעד ראשון בפיתוח אסטרטגיות לחיזוק מערכת החיסון בחולים אלו.
פרויקטים אחרים במעבדה עוסקים בלימוד הצטברותו של ברזל במוח, באשך, ובמעי של חולים במחלת מעי דלקתיות במטרה למנוע מחלות נוירודגנרטיביות, עקרות גברית ותהליך דלקתי חריף .

המעבדה לננו חומרים פונקציונליים וחיישנים ביולוגים
פרופ'ח אסתר סגל                                                              
http://segallab.technion.ac.il
בשנים האחרונות קיים עניין הולך וגובר בפיתוח ויישום טכנולוגיות המאפשרות זיהוי וכימות מקוון ו"בזמן אמת" של זיהומים כימים וביולוגים. לטכנולוגיות אלו מגוון רחב של יישומים כגון: ניטור סביבתי, בקרת תהליך ובקרת איכות ובטיחות של מזון ומים.
מרבית השיטות המקובלות היום למעקב אחר מזהמים דורשות הכנה מוקדמת של הדגימות וכן שימוש במיכשור מעבדתי מורכב ויקר. שיטות אלו הן אמנם יעילות, אך צורכות זמן וכח אדם ולפיכך, אינן מאפשרות מעקב וקבלת החלטות ב"זמן אמת". חיישנים ביולוגים (biosensors) מציעים חלופה אטרקטיבית לטכנולוגיות הקיימות בעיקר בשל ניידותם, בררנותם ורגישותם.
לפיכך, פעילות המחקר העיקרית במעבדה מתרכזת בפיתוח של ננו חומרים היברידיים המשלבים מבנים נקבוביים של סיליקון ופולימר המדווחים באופן עצמי (self-reporting) על סביבתם הכימית והביולוגית. החומרים וכן תהליך הייצור הם זולים בהשוואה לטכנולוגיות קיימות וניתן לשלבם בקלות בהתקנים אלקטרוניים ניידים וזולים.
מנגנון הפעולה של הננו-חומרים מבוסס על שינויים בתכונותיהם האופטיות החלים במהלך קישור או חדירה של מולקולות ביולוגיות.

המעבדה לביולוגיה סינתטית לפענוח צפנים גנומיים
פרופ'מ רועי עמית                                       
http://roee-amit.technion.ac.il/Roee-Amit
המחקר במעבדה בראשותו של פרופ'מ רועי עמית משלב ביולוגיה סינתטית עם טכניקות הדמיה מתקדמות במטרה לפענח מידע המוצפן ברמה המולקולרית בביולוגיה. שני תחומי המחקר המרכזיים הם:
1. רשתות בקרה ביולוגיות המורכבות מ- enhancers סינתטיים- פענוח הקוד הרגולטורי או הצופן הבקרה הוא אחד מהאתגרים הגדולים של זמננו. אנחנו ניגשים לבעיה הזו מכיוון מערכתי ולכן מטרתו המוצהרת היא "פריצת" הצופן הבקרתי באמצעות כתיבת תוכנת בקרה סינתטית והחדרתה לתא. אנו עושים זאת באמצעות תוכנן משוכל של רצפי DNA לא מוצפנים גנטית (non coding DNA) המורכבים מאוסף של רכיבים בקרתיים מוכרים שלא קשורים אחד לשני בקונטקסט טבעי. מערכת הניסוי בוחנת האם "התוכנית" שלנו מייצרת את התגובה הרצויה בתוך התא. נכון להיום, עבודת התכנות מתבצעת במערכות חיידקיות, כאשר בעתיד הקרוב אנו עומדים להרחיב את התחום לעוברים. מטרתו לטווח הארוך היא פיתוח יכולת תכנות שיאפשרו יישום באפליקציות רפואיות.
2. הדמיה בזמן אמת של RNA – אנו ניגשים לפתרון בעיה זו ע"י שיתוף פעולה סינרגטי בין הביולוגיה הסינתטית ושיטות הדמיה מתקדמות. מטרתנו היא לפתח ננו- גלאי פלורסנטי המוצפן גנומית, שגילויו יתבצע באמצעות מערכת הדמיה ייעודית שתפותח במקביל. ה"תוכנה" ליצירת הגלאי תוצפן ברצף DNA אשר יכיל בתוכו הוראות ליצירת קומפלקס RNA- חלבון עם יכולת פליטה פלואורסנטית במגוון של אורכי גל. מערכת ההדמיה תכוון לגילוי של אינטראקציות ברמת המולקולה הבודדת של RNA עם הגלאי וכתוצאה מכך יתאפשר מעקב תוך תאי כמותי ודינמי של RNA.

המעבדה לביוקטליזה
פרופ'ח אילת פישמן                                                            
URL: http://afish.technion.ac.il
אבולוציה במבחנה בשרות תעשיית המזון והתרופות – קבוצת המחקר בראשותי עוסקת בחקר קטליזטורים ביולוגיים (אנזימים) לצורך שימוש בהם לזירוז תגובות כימיות בתעשיית המזון והתרופות.  התחום נקרא ביוקטליזה שימושית, ביוטכנולוגיה לבנה, או כימיה ירוקה וכולל שילוב של מיקרוביולוגיה, כימיה, ביולוגיה מולקולרית והנדסה.
לאנזימים יתרונות רבים על פני זרזים כימיים: הם פעילים בטמפרטורות ולחצים נמוכים ועל כן חוסכים באנרגיה, הם מבצעים מגוון רחב של תגובות כימיות, הם פריקים ביולוגית, והיתרון החשוב ביותר הוא הסלקטיביות הגבוהה שלהם.  דוגמאות לשימושים תעשייתים באנזימים כוללות אבקות כביסה, ייצור אספרטאם, עיבוד עורות, הלבנת נייר, ייצור אנטיביוטיקות ועוד. לעיתים קרובות האנזימים אינם מתפקדים בצורה אופטימלית בסביבה התעשייתית, השונה מהסביבה המקורית שלהם, ויש צורך לשפר אותם.  אחת הגישות היא אבולוציה במבחנה – חיקוי התהליך הדרוויניסטי של מוטציות וסלקציה. אנו יוצרים ספרייה רחבה של מיליוני מוטנטים אקראיים של האנזים הנדון ובוחרים את המוטנט המתאים ביותר לתנאים הרצויים.  מציאת שיטת סריקה יעילה היא צוואר הבקבוק בתהליך.  במעבדה שלנו מתמקדים בשימוש באנזימים ליצירת חומרי ביניים כיראליים לתרופות ולהכנת מרכיבי מזון כגון נוגדי חימצון (אנטיאוקסידנטים) וחומרי טעם וריח.

המעבדה לגנומיקה יישומית
פרופ' יחזקאל קשי
במעבדה לגנומיקה יישומית של פרופ' יחזקאל קשי נחקרת השונות ברצפי הדנ"א של מיקרואורגניזמים שונים המשפיעים על בריאות האדם תוך שילוב שיטות של גנטיקה מולקולרית ריצוף גנומי מתקדם, ביואינפורמטיקה ומיקרוביולוגיה קלאסית בתרבית ובחיות מודל. אנו מתרכזים בשלושה תחומי מחקר: מיקרוביאולוגיה סביביתית:  בשיטות גנומיות מתקדמות אנו מייצרים מעין "תעודת זהות" או "ברקוד" גנומי לכל חיידק לשם זיהוי וסיווג מדויק של חיידקים מחוללי מחלות (פתוגניים) במזון, במים ובסביבה, לדוגמא חיידקי הכולרה ונציגים נוספים ממשפחת הויבריו. בעזרת המידע הגנומי אנו חוקרים את התהליך האבולוציוני בהתפתחות חיידקים אלימים. חקר המיקרוביום: בידוד וזיהוי חיידקים פרוביוטיים ("מעודדי חיים") שהם נחשבים חיידקים  החשובים לפעילות תקינה של מעי האדם ובין השאר נמצאים בקשר ומעודדים את מערכת החיסון. במעבדה נחקרת השונות באוכלוסיית חיידקיי המעיים בפרטים שונים ויחסי הגומלין בין המאכסן לחיידקי המעי, תוך בחינת הקשר בין מגוון זנים פרוביוטיים לבין גנטיקת המאכסן, במטרה לפתח רפואה המותאמת אישית לכל אדם. . גנטיקה בשמרים: חקר אוכלוסיות של שמרי האופה אותן אנו מבודדים מסביבות שונות בטבע במטרה לאתר ולאפיין זנים בעלי תכונות ייחודיות במטרה להשביח שמרים תעשייתיים תוך פיתוח טכנולוגיות גנטיות "ירוקות" ללא הנדסה גנטית. 

המעבדה למיקרוביולוגיה מולקולארית והנדסת חלבונים
פרופ' יובל שוהם     http://shoham.net.technion.ac.il

המחקר במעבדתנו מתרכז במערכות מיקרוביאליות ואנזימתיות המפרקות את הפולימרים הסוכריים, צלולוז והמיצלולוז, המהווים את עיקר דופן תא הצמח.  ברמה התאית אנו חוקרים מנגנוני רגולציה, חישה והולכה הקשורים לניצול סוכרים בקרקע ומנסים להבין מה הם היתרונות הפיזיולוגיים של המערכות השונות.  ברמת החלבון אנו משתמשים בטכנולוגיות מולקולאריות כגון אבולוציה-מוכוונת של אנזימים, קריסטלוגרפיה של חלבונים וביוכימיה על מנת להבין את הקשר מבנה-תפקוד של אנזימים אלו המפגינים יכולת קטליטית מדהימה (זירוז קצב ריאקציה ביותר משמונה עשר סדרי גודל).  למערכות אנזימתיות יעילות לפירוק צלולוז והמיצלולוז יש משמעות ביוטכנולוגית אדירה מכיוון שהם עשויים לאפשר ניצול כלכלי של ביומסה כמקור אנרגיה מתחדש שאינו תורם פחמן דו חמצני לסביבה.  בנוסף אנזימים אלו יכולים לשמש ליישומים רבים אחרים כמו סינתזה אורגנית של סוכרים.

המעבדה לחדשנות במזון בביו- תהליכים
פרופ'מ אבי שפיגלמן   

ישנה מודעות גוברת והולכת שדיאטה בריאה מאריכה את החיים משפרת את איכותם ומקטינה את הסיכון לחלות במגוון רחב של מחלות כרוניות כמו התסמונת המטבולית, סרטן וכן מחלות ניווניות. ברור שתהליכי עיבוד ואחסון מזון, בין אם מדובר בעיבוד תעשייתי או ביתי, או באחסון מסחרי וביתי יכולים לשנות את הריכוז, המבנה הכימי, הביו-נגישות, הזמינות ובסופו של דבר את הפעילות מקדמת הבריאות של מרכיבים מזוניים ביו-אקטביים שונים. המטרה של קבוצת המחקר היא למקסם את התכונות מקדמות הבריאות של מזונות ע"י שימוש מושכל בטכנולוגיות חדשניות ומסורתיות של עיבוד ואחסון מזון. מטרה זו מושגת באמצעות חקר מעמיק המשלב גישות ניסיוניות ומודלים של ההשפעות של עיבוד מזון ושימורו על החומרים הביו-אקטיביים, מקרו-מולקולות (רב-סוכרים, חלבונים ואנזימים), מיקרו וננו-מבנים, וכיצד יחסי הגומלין ביניהם בהשפעת תהליכי העיבוד משפעים על החומרים החשובים לבריאות. הרקע הבסיסי של המחקרים שלנו המאפשר את ההבנה של האפקטים של עיבוד ואחסון מזון מאפשר לנו לחפש הזדמנויות בפיתוח מוצרי מזון ממקורות חדשים וכן פיתוח של כלים טכנולוגיים הנדסיים שיאפשרו את התחלת העידן של התזונה המתואמת אישית / קבוצתית.