Projektid

Endokriinsüsteemi kahjustavad kemikaalid (EDC-d) võivad mõjutada naise viljakust. Kasutades tavapäraseid majapidamistarbeid ja kehahooldustooteid puutuvad inimesed EDC-dega pidevalt kokku. Seetõttu on oluline testida kemikaale nende võimaliku endokriinsüsteemi kahjustava toimete suhtes, mis võivad mõjutada inimese reproduktiivsust. Projekt MERLON eesmärk on uurida EDC-de mõju seksuaalarengule ja -funktsioonile, et töötada välja uued lähenemisviisid (NAM-id) EDC-de tuvastamiseks. Kui MERLON keskendub tundlikele arenguetappidele looteeast puberteedini, siis MERLON2 koos uue partneri TalTechiga lisab projekti veel ühe vastuvõtliku perioodi naiste reproduktiivses süsteemis: täiskasvanu munasarja folliikel, kus toimub munaraku küpsemine. Koostöös TalTechiga on hiljuti näidatud, et folliikulis sisalduvate somaatiliste rakkude (FSC-d) tundlikkus folliikuleid stimuleeriva hormooni (FSH) suhtes väheneb, kui folliikul sisaldab mitmete tuntud EDC-de segu. FSH on oluline nii munaraku küpsemiseks kui ka FSC-de poolt toodetud steroidhormoonide sünteesiks. Samuti oleme kirjeldanud somaatiliste rakkude keerukat heterogeensust munasarjafolliikulis. EDC-de kahjulik mõju FSC alampopulatsioonidele on aga teadmata ja MERLON algprojektis käsitlemata. MERLON2 täiendab konsortsiumi eesmärke, töötades välja NAM-e, mis põhinevad üksikraku transkriptoomikal, automaatsel pildianalüüsil ja masinõppel, et mõista EDC-de mõju FSC alampopulatsioonidele seoses nende tundlikkusega FSH suhtes. MERLON2 tulemusena laieneb sidusrühmade ring, suureneb avalikkuse teadlikkus EDC-de kahjulikest tervisemõjudest ning pakutakse uusi lähenemisviise, et lahendada igapäevatoodetes leiduvate ainete kahjuliku mõju testimise küsimust naise viljakuse kontekstis.

CHIRALFORCE projekti eesmärk on näidata, et enantiomeere saab lahutada kompaktse fotoonilise kiibiga, mis on tehtud tavalise räni-põhiste meetoditega. CHIRALFORCE2 Hop-On projekt tugevdab originaal projekti sellega, et tagab selle kiibiga teottatud kiraalse lahutamise analüüsi metoodika. Enantiomeeride lahutamine segudest on oluline näiteks ravimiarenduses. CHIRALFORCE projekti eesmärk on teha revolutsioon kiraalse keemia maailmas selle kaudu, et kasutatakse fotooniliste lainekandurite abil saadud kiraalseid optilisi jõudusid nende kiraalsete molekulide omavaheliseks lahutamiseks. Projekti edu sõltub sellest kui hästi on aru saada kiraalse lahutamise õnnestumine. Kahjuks tänapäeval valdavalt kasutuses olevad tehnoloogiad: näit tsirkulaardikroismi (CD) spektroskoopia või kõrgrõhu vedelikkromatrograafia (HPLC) tava lahendused ei võimalda kohest lahutamise analüüsi nagu CHIRALFORCE projekt vajab. CHIRALFORCE2 projekt lahendab selle vajaduse sellega, et töötab välja platvormi kiraalse lahutamise koheseks analüüsiks peale CHIRALFORCE lahutamise kiipi samas vedelikuliinis. Me kasutame interdistsiplinaarset lähenemist, kus kombineeruvad omavahel automaatika, elektroonika, optika ja IT valdkonnad. Kiraalse lahutamise jälgimine samas vedelikuliinis teostatakse CD-spektrofotomeetria või neeldumise mõõtmisega, vastavalt mikrofluidika ja optika tingimustele projektis. Mõlemad lahendused on toestatud spetsiaalse tarkvaraga signaalide analüüsi ja tagasiside jaoks.

Uued või korduvad bakteriaalsed ohud on selle sajandi suureks väljakutseks tingituna välioludest. Ohtudele reageerimise piisavalt kiirete võimaluste puudumise tõttu on ohus inimelud ning võivad tekkida epideemiad. Tsütomeetrilised meetodid lubavad määrata rakkude parameetreid (rakkude arv, nende morfoloogia jmt). Kaasaegsed tsütomeetrid on suure läbilaskevõimega statsionaarsed ja kallid mõõtevahendid, mille kasutamine võib pōhjustada olulisi viivitusi bakterite testimisel kriisipiirkondades, kus tavaliselt on piiratud ligipääs infrastruktuurile. Käesoleva uurimis ja arendustöö eesmärk on luua kontseptsioon ja platvorm mobiilsete voolutsütomeeterite loomiseks, mis põhineb vedeliku tilkade voolumehaanikal ning optiliste mōōtesignaalide detekteerimisel ning töötlemisel koos tulemuste edastamisega operatiivkeskusesse. Tulemuseks on uudne bakteriaalse välianalüüsi automatiseeritud täistsükliga uuringute ning tulemuste töötlemise võimekuse teke, mis omab rakutasandile taandatud eraldusvõimet.

Selle projekti kõige suuremaks saavutuseks on uue kasutajasõbraliku mikrobioloogia tööriista välja töötamine. Seda tööriista kasutati selleks, et välja selgitada kui erinevalt mõjuvad erinevad metallid üksikutele bakteri rakkudele. Need teadmised aitavad kaasa mõitsmaks, kuidas erinevad metallid mõjutavad bakterite vastupidavust antibiootikumidele. Antud tehnoloogia on samuti kasulik tuleviku eksperimentide jaoks, mida plaanitakse koostöös erinevate kohalike ja välismaisete partneritega. Antud tööriist on kergesti ja odavalt kasutatav erinevate teadlaste poolt nende enda teadusprojektides. Lisaks teaduslikele tulemustele, võimaldas antud project PI-l saada hindamatuid kogemusi juhtimises, eksperimentaalsetes protsessides, võrgustumises ja kirjutamis oskustes. Kõik see kokku võimaldas PI-l areneda iseseisvaks teadlaseks.

Paljud antimikroobsed ained (näit antibiootikumid) hakkavad kaotama oma toimet kahjulike bakterite vastu, mis on suureks ülemaailmseks probleemiks nii inimeste tervise kui ka majanduse seisukohast. Selle projekti eesmärk oli arendada uusi tehnoloogiaid, mis võimaldaksid paremini uurida looduslikke molekulaarseid mehhanisme, mis sellise resistentsuseni võivad viia. Me kasutasime uudseid tilkadel põhinevaid meetode, et uurida neid mehhanisme üksikute rakkude tasemel. Need vesi-õlis tilgad on nagu väikesed katseklaasikesed, mis võimaldavad teha paralleelselt sadu tuhandeid keemilisi ja bioloogilisi katseid. Selline kõrg-läbilaskev lähenemine aitab mõista osasid bioloogilisi probleeme palju paremini tänu suuretele andmehulkadele. Meie puhul kasutasime tilkasid, et uurida geneetiliselt identsete bakterite varieeruvust kui nad puutuvad kokku antibiootikumidega, mis omakorda võib viia resistentsuse tekkimiseni. Esiteks töötasime välja kasutajasõbralikud tilkade analüüsimise vahendid, mis võimaldavad uurida erinevaid bioloogilisi katseid tilkades. Tilkade kasutamine ei ole veel väga levinud, tihti kuna nad vajavad kasutamiseks väga spetsiifilisi tööriistu või treenitud inimesi. Selle probleemi lahendamiseks arendasime ja võrdlesime me erinevaid tilkade analüüsiga seotud tööriistu, mis on lihtsalt rakendatavad ka nendes keemia ja bioloogia laborites, kes pole varem tilkadega tegelenud. Seejärel kasutasime neid tööriistu, et uurida kui erinev on antibiootikumide mõju bakteritele, mis on erinevas rakutsükli faasis. Sellised teadmised aitavad mõista, miks osadel bakteritel vahel õnnestub pääseda antibiootikumide mõjust ilma mutatsioonideta. See omakorda aitab teadlastel paremini vältida antimikroobse resistentsuse levikut. Projektijuhina olen ma eriti rahul, et me arendasime kasutaja-sõbralikud tilkade tehnoloogiad, mis lihtsustavad selle tehnoloogia levikut erinevates laborites üle maailma.