Projektid

Suhkru liigtarbimine on üks peamisi põhjuseid, miks südame-veresoonkonna haigused ja 2. tüüpi diabeet on jõudnud pandeemiliste mõõtmeteni. Kuigi ilmne lahendus oleks süüa vähem ja teha tervislikumaid elustiili valikuid, jääb magus maitse ikkagi ihaldusväärseks. Tarbitavate kalorite hulga vähendamiseks kasutatakse laialdaselt kunstlikke magusaineid. Samas kahtlustatakse neist mitmeid terviseriskides ning paljud ei maitse sama hästi kui sahharoos, jättes sageli suhu pika kõrvalmaitse. Uute magusainete arendust takistab mõõdetavate andmete nappus, mis iseloomustaks ideaalset kalorivaba magusainet. Antud projekti eesmärgiks on välja töötada biokeemilised analüüsid nende mõõdikute määramiseks, et aidata luua uusi, tervislikke, jätkusuutlikke ja hea maitsega magusaineid.

Projekti raames uuritakse, kuidas epigeneetilised mehhanismid, eelkõige histoonivalkude keemilised modifikatsioonid, kontrollivad geenide avaldumist, DNA pakkimist ja kromatiini stabiilsust ajus. Täpsemalt keskendutakse kahele uurimisküsimusele: 1. Histooni bivalentsuse roll arenevates ja täiskasvanud neuronites. Histooni bivalentsus tähistab geenide avaldumist soodustavate ja seda pidurdavate epigeneetiliste märgiste üheaegset paiknemist samas kromatiini piirkonnas. Varasemates uuringutes oleme näidanud, et bivalentsuse reguleerimise abil kontrollitakse arenevates närvirakkudes õigeaegset küpsemisega seotud geenide avaldumist. Kui bivalentsete geenide avaldumine on häiritud, küpsevad arenevad neuronid enneaegselt, jättes vahele nende arenguks olulise migratsiooni etapi. Edasiste uuringute eesmärk on leida molekulaarsed tegured, mis bivalentseid kromatiini piirkondi tekitavaid ja välja selgitada bivalentsuse roll inimese aju arengus. 2. Kromatiini muutused arenevates ja vananevates neuronites. Neuronite küpsemise käigus toimuvad laiaulatuslikud muutused epigeneetiliste märgiste paiknemises kromatiinil. Üks selline muutus on olulise epigeneetilise märgise (histoon H3 lüsiin 27 trimetülatsiooni ehk H3K27me3) ümberpaiknemine ja akumuleerumine kromatiinil. Antud projektis uurime, kuidas muutused H3K27me3 paiknemises mõjutavad DNA interaktsioone, geenide avaldumist ja närvirakkude talitlust organismi eluea jooksul.

Kaasaskantavatel mitmikanalüütilistel instrumentidel on suur potentsiaal tervishoius, võimaldades personaalseid ja kiireid diagnostikameetodeid. Uute illegaalsete uimastite (HHC, sünteetilised katinoonid jne) levik tekitab vajaduse kohapealsete testimisvahendite järele, mida saaksid kasutada nii arstid, dopinguvastase organisatsioonid kui ka politsei. Projektis arendatakse elektroforeesil põhinevaid kaasaskantavaid analüsaatoreid, mis võimaldavad kiireid ja kuluefektiivseid in vitro metabolismiuuringuid ning uute psühhoaktiivsete ainete analüüsi. Lisaks arendatakse uusi kohapealseid biofluidide analüüsivahendeid, mis suudavad tuvastada mitmeid kiiresti levivaid narkootilisi aineid. Projekti tulemusel valmivad uudsed tööriistad, mille rakendamine võib oluliselt parandada narkootiliste ainete seiret, aidates kaasa nii rahvatervise kui ka avaliku turvalisuse edendamisele.

Euroopa Liit on algatanud mitmeid roheleppega seotud algatusi, et säilitada elu Maal ja parandada selle kvaliteeti, sealhulgas nullsaaste tegevuskava (Zero Pollution Action Plan), talust taldrikuni strateegia (Farm to Fork) ja roheleppe tööstusplaan (Green Deal Industrial Plan). Kõik need algatused vajavad olulist innovatsiooni, mis põhineb uutel teadmistel ja oskustel – teadusuuringutel, koolitustel ja haridusel. Samuti eeldavad need tööstuse kohanemist, ühiskonna kaasamist ning tarku regulatsioone – see on globaalne väljakutse. Veelgi enam, rohepööre vajab suurel hulgal spetsialiste, kes suudaksid neid muutusi ellu viia. Seega projekti „Kestliku tuleviku innovaatiline keemia ja biotehnoloogia“ (INNOCHEMBIO) eesmärk on koolitada tulevasi jätkusuutliku keemia ja biotehnoloogia eksperte, kes aitavad Euroopal astuda järgmised sammud rohepöörde elluviimisel. Projekti raames koolitatud spetsialistid ja nende poolt loodud lahendused aitavad vähendada keemia- ja põllumajandussektori keskkonnamõjusid, arendada keskkonnasõbralikke analüüsimeetodeid ning hinnata uute materjalide ohutust. Seda kõike tehakse interdistsiplinaarsete uurimisprojektide kaudu rahvusvahelises teaduskeskkonnas, koostöös tööstuse, avaliku sektori ja ühiskonnaga, nelikheeliksi (quadruple helix) põhimõttel põhineva koolitusprogrammi kaudu. Tulemusena ei ole INNOCHEMBIO lõpetajad mitte ainult oma ala tippeksperdid, vaid ka valdkonna eestvedajad ja suunanäitajad. Läbimõeldud karjääriplaneerimine tagab oskusliku tööjõu kõigis neljas sektoris. INNOCHEMBIO on rahvusvaheline konsortsium, mida juhib TalTech – ülikool, millel on üle 100 aasta pikkune kogemus keemia ja biotehnoloogia alases teadus- ja õppetöös. Projekti eesmärkide saavutamiseks värvatakse kuni kahes voorus 15 doktoranti, kelle õpingud kestavad 48 kuud. Selle aja jooksul saavad doktorandid erialast koolitust nii Eestis kui ka välismaal: töötades oma uurimisprojektiga, osaledes TalTechi ja partnerasutuste pakutavatel laiapõhjalistel kursustel ning saades praktilise töökogemuse erasektoris.

Tippkeskuse eesmärk on edendada innovatsiooni ringmajanduses, keskkonnasõbralikku ja kohalikku ressurssi vajavate tehnoloogiate uurimise ning ühiskonna teadlikkuse tõstmise kaudu. Neljas töörühmas on järgmised uurimissuunad. Strateegilise mineraalse toorme rühm kaardistab kriitilisi materjale ja sekundaarseid ressursse jäätmevoogudes, et neid eraldada ja taaskasutada, minimeerides kahjulike jäätmete hulka. Süsiniku-põhise toorme töörühm arendab rohekeemial põhinevaid meetodeid võtme-kemikaalide ja taaskasutatavate plastide jaoks, hinnates ka nende keskkonnamõju. Ringsete tehnoloogiate tööstussiirde rühm fokusseerub skaleerimist võimaldavatele tehnoloogiatele vähendades jäätmeid ja edendades ringlussevõttu, käsitledes ka veepuhastust. Ringmajanduse ärirakenduste ning modelleerimise analüüsi rühm analüüsib jätkusuutlikke ärirakendusi ning toormete väärtusahelaid. Tippkeskuse interdistsiplinaarsus aitab luua Eestile ja Euroopale vajalikke ringmajanduslikke lahendusi.

Euroopas diagnoositakse igal aastal veerand maailma vähijuhtumitest, mis teeb vähist piirkonna teise peamise surma ja haigestumise põhjuse südame-veresoonkonnahaiguste järel. Kui me ei võta otsustavaid meetmeid, suureneb vähisurmade arv ELis 2035. aastaks enam kui 24%, muutes vähi ELi peamiseks surmapõhjuseks. Piiriülene koostöö saab sellele väljakutsele vastu astuda, ühendades andmeid erinevatest allikatest ja vormidest ning tuues esile väärtuslikke teadmisi, mis süvendavad meie arusaama vähist. Kuid eetilised, juriidilised ja riiklikud regulatsioonid, samuti andmetele juurdepääsu protsessid – sealhulgas ELi isikuandmete kaitse üldmääruse (GDPR) erinevad tõlgendused – loovad olulisi takistusi. Euroopa vähiga seotud uurimistaristute tehnilised koostalitlusprobleemid ning patsientide ja kodanike õigus kontrollida, kes ja milleks nende isikuandmeid kasutab, muudavad andmete jagamise veelgi keerukamaks. Projekt pakub Euroopa teadlastele, VKEdele ja uuendajatele detsentraliseeritud koostöövõrgustikku nimega „UNCAN-CONNECT“ vähiteaduse tarbeks. See koosneb nii tehnilistest komponentidest kui ka valitsemis-, vastavus- ja tegevusraamistikust, mis põhineb UNCANi tegevusplaanil, eesmärgiga see ka tegelikult ellu viia. Eesmärk on hõlbustada juurdepääsu vähiandmetele, edendada avatud teadust ja muuta vähiteadust ning -ravi revolutsiooniliselt, kaasluues avatud lähtekoodiga „föderatsioonide föderatsiooni“ platvormi. Seda arendatakse konkreetsete kasutusjuhtude põhjal, keskendudes kuuele peamisele vähitüübile: pediaatriline vähk, lümfoidsed kasvajad, kõhunäärmevähk, munasarjavähk, kopsuvähk ja eesnäärmevähk, tehes aktiivset koostööd erinevate sidusrühmadega, sealhulgas teadlaste, VKEde, tööstuslike lõppkasutajate ja kodanikega. Projekt tugineb olemasolevatele Euroopa teadustaristutele nagu BBMRI ning algatustele nagu EOSC4CANCER, CanSERV, EUCAIM, et võimaldada sujuvat andmete salvestamist, jagamist, töötlemist ja neile juurdepääsu liikmesriikide ja seotud riikide vahel. See lähenemine soodustab koostalitlust ja koostööd, kiirendades arengut vähiteaduses. See tegevus on osa 2022. aastal loodud Vähimissiooni projektiklastrist „Mõistmine“.

Projekti eesmärk on arendada mikroplastiku poolt põhjustatud antimikroobse resistentsusega (AMR) võitlemiseks lihtne ja kättesaadav mikrofluidika platvorm. Antimikroobne resistentsus (AMR) ja plastiku reostus on ülemaailmsed probleemid. Väike mikroplastik (sMP) (> 100µm) põhjustab looduses suuri probleeme ning neid leidub ka inimestes (platsentas, ajus, veres, luudes, jne). sMP imeb endasse erinevaid reostusaineid (näit antibiootikume) ja võimaldab biofilmi moodustumist, suurendades sellega AMR-i riski. Uudsete meetodite arendamine, mis võimaldab leida uusi biofilmi vastaseid aineid, on seega hädavajalik. Tilga mikrofluidika on selleks hea lahendus kuna võimaldab kiiret analüüsi korraga tuhandetes paralleelkatsetes e tilkades. Antud projekt kasutab loodussõbralikke tilga mikrofluidika tehnoloogiaid ja säästlikku 3D-printimist automaatseteks uuringuteks, arendades seega innovatiivseid tehnoloogiaid ülemaailmsete probleemide vastu.

Energiatõhususe tippkeskus ENER esindab 53% energia lõpptarbimisest Eestis ja samuti põhilisi, kõige mahukamate investeeringutega energiasäästumeetmeid. ENER panustab Eesti ühiskondlikku ja majanduslikku väljakutsesse rohepöörata 75% olemasolevast nõrga energiatõhususega hoonefondist heitevabaks aastaks 2050 maksimeerides kaasnevaid kasusid ja elukvaliteedi paranemist. Teaduslik eesmärk on laieneda nullenergiahoonete tehnoloogiate ekstsellentsusest juhtivaks tippkeskuseks sotsiaalselt siduvas ja laiapõhjalises täisrenoveerimises, tõukamaks murrangulisi uuendusi ja süsteemseid reforme, kaasates innovaatilisi tehnoloogiaid, teadmussiiret, juhtimismudeleid ja elanikkonda. Interdistsiplinaarne tippkeskus põimib tehnika- ja andmeteadust sotsiaal- ja majandusteadusega keskse fookusega hoonete ja piirkondade energiatõhususel, elektrifitseerimisel, taastuvenergial ja salvestusel, energiasäästumeetmetel, äri- ja finantsmudelitel ning nende sotsiaalmajanduslikul ja regionaalsel mõjul.

DREAM+PLAN on interdistsiplinaarne, rahvusvaheline ja sektoriteülene doktoriprogramm, mis ühendab Euroopa ja Austraalia teadusuuringud 32 doktorandikoha loomise kaudu. Sh mitmed on topelt doktorikraadi omandamise võimalusega. DREAM+PLAN koondab visiooniga muutuste loojaid ja juhte, kes unistavad suurelt ning töötavad välja praktilisi lahendusi kohalike ja globaalsete kliimaprobleemide lahendamiseks. Projektis osalejaid ühendab eesmärk luua positiivset mõju, luues tulevastele põlvkondadele jätkusuutlikumaid, õiglasemaid ja kaasvamaid võimalusi. DREAM+PLAN teaduskoolitusprogrammi peamine siht on pakkuda ja arendada uuenduslikku, tipptasemel ning 3i-keskset (interdistsiplinaarne, rahvusvaheline, intersektoraalne) doktoriõpet, rakendades selleks nii individuaal- kui grupiõppe parimaid praktikaid ning mitmekülgseid doktoriõppe koolitusvõimalusi.

Gravitatsioonilainete avastamine pakub uusi võimalusi Universumi alusseaduste täpsemaks väljaselgitamiseks ja potentsiaalseks paradigmanihkeks osakestefüüsika ja kosmoloogia vallas. Tippkeskus "Universum" seab eesmärgiks interdistsiplinaarse uurimustöö, sidudes gravitatsioonilainete vaatlused käimasolevate uuringutega teoreetilise ja eksperimentaalse kosmoloogia, osakestefüüsika ja gravitatsiooni alal. Tippkeskus toob nende erialade eksperdid kokku ühtsesse raamistikku, mis soodustab interdistsiplinaarset koostööd. Lisaks uuringutele fundamentaalfüüsika vallas hõlmavad tippkeskuse tegevused eksperimentaalse riistvara ja infotehnoloogia meetodite arendamist, sealhulgas järgmise põlvkonna masinõppe algoritmide välja töötamist ning kvantarvutite võimalikke rakendusi fundamentaalteaduslikes uuringutes. Tippkeskus tugineb Eesti liikmelisusele ESA-s ja CERN-is, edendades teadmiste ülekannet nendest organisatsioonidest Eestisse ja tõstes Eesti teaduse rahvusvahelist konkurentsivõimet.

Nõudlus andmesalvestuse täiustamise järele kasvab hüppeliselt digitaalse teabe enneolematu kasvu, energiapiirangute ja küberjulgeolekuprobleemide tõttu. Pakume skaleeritavat, tugevat ja kulutõhusat tehnoloogiat materjalide tootmiseks teadmistepõhise disaini kaudu. Kõrge entroopiaga MXenes, MXenes funktsionaliseeritud kaaliumnaatriumniobaat (KNN) keraamikat toodetakse juhitava energiatõhusa iselevi kõrgtemperatuurse sünteesi teel. Pakutakse välja mitmetasandiline kodeerimistehnika, mis kasutab erinevat diskretiseeritud signaali intensiivsust ja ajalisi tasemeid. Esimest korda pakume välja säästva, puhta ja kõrgtehnoloogilise lähenemisviisi HEMX-KNN-i tootmiseks optiliste andmesalvestuste, optiliste kommutaatorite ja võltsimisvastaste tehnoloogiate jaoks. Luminestsentsi integreerimine fotokroomsete omadustega on täiustatud lähenemisviis suure tihedusega, mitmetasandilise ja ümberkirjutatava andmete salvestamiseks. Pakume ratsionaalset teed alusuuringutest rakendusteni.

HTTK toob kokku juhtivad psüühika, keha, sotsiaalse konteksti ja ruumilise konteksti uurijad, et luua distsipliinide ülene arusaam komplekssüsteemidest, mis mõjutavad heaolu: elu kvaliteeti erinevates valdkondades objektiivses ja eriti subjektiivses mõttes. Me käsitleme 4 uurimisvaldkonda. 1) KORRELAADID: Millised bio-psühholoogilised ja sotsiaal-ruumilised omadused on seotud heaolu püsivamate komponentidega nagu eluga rahulolu? 2) MEHHANISMID: Kuidas rulluvad inimestes lahti heaolu dünaamilised komponendid, näiteks emotsioonid? 3) ENESEHOOL: Kuidas inimesed ise oma heaolu enesehoole ökosüsteemides mõistavad ja juhivad? 4) SEKKUMISED: Kuidas heaolu isikustatud ja kohandatud sekkumistega edendada? HTTK rahastab interdistsiplinaarseid ametikohti; registriandmetega lõimitud longituud-uuring; doktorikooli; tippsündmusi; ja rändluse ja koostöö toetusmeedet. HTTK tõstab osalevate rühmade, asutuste ja Eesti heaoluteaduste tulemuslikkust ja mõjukust.

Merealuse infrastruktuuri kaitsmine ja merekeskkonna ohutuse tagamine Läänemeres on üha olulisem seoses veealuste kaablite kahjustuste, ankrutega seotud vahejuhtumite ja laevavrakkidest tingitud reostusohuga. Selles projektis arendatakse autonoomset akustilist jälgimisvõrgustikku ja sensoorikat, et parandada merejulgeolekut ja hõlbustada keskkonnaseiret. Hüdrofonidega varustatud sensorvõrk jälgib pidevalt veealuseid helisid, tuvastades ja klassifitseerides nii inimtekkelisi kui ka looduslikke heliallikaid. Monitoorimissensoorika võimaldab täpselt hinnata laevavrakkide seisukorda, sealhulgas kere terviklikkust, korrosiooni ja kütuse olemasolu, kasutades täiustatud signaalitöötlust. Masinõppepõhine signaalitöötlus võimaldab reaalajas riskihindamist, anomaaliate tuvastamist ja sujuvat andmeedastust pinnal asuvate süsteemidega. Oodatavateks tulemusteks on tõhusam ohutuvastus ja reostusseire ning autonoomsed otsustusprotsessid, tugevdades merekeskkonna kaitset ja merejulgeolekut Läänemeres.

Kalade turuväärtus on maailmas 150 miljardit eurot aastas. Lisaks rõhutab Euroopa veepoliitika raamdirektiivi ja elupaikade direktiivi rakendamine vajadust pikaajalise keskkonnaseire järele kogu Euroopa Liidus. Majanduslikult ja ökoloogiliselt olulised kalaliigid, nagu lõhe ja kriitiliselt ohustatud euroopa angerjas, esinevad mõlemad looduslikult Eestis ning nende elutsükkel nõuab rännet merekeskkonnast mageveekeskkonda. Praegused akadeemilised lahendused kalade seireks on liiga aeglased ja kallid ning tehisintellekti abil tehtavad kommertslahendused sõltuvad endiselt tuhandete videote käsitsi töötlemisest iga uuritava koha jaoks. Projekti „AquaID“ eesmärk on arendada elujõulisi süsteeme, mis suudavad automaatselt tuvastada ja loendada looduses elutsevaid kalu oluliselt suurema jõudlusega. See saavutatakse TalTechis, koostöös rahvusvaheliste akadeemiliste ja tööstuspartneritega, välja töötatud spetsiaalse riistvara ja veealuse tehisintellekti meetodite kasutamise abil.