Uurimisrühmad

Mehhatroonika on üks dünaamilisemaid tehnikasuundi maailmas ja kujutab endast sünergiat infotehnoloogiast, elektroonikast, optikast ja mehhaanikasüsteemidest.

Mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühma teadustegevused on suunatud valdkonna edasiarengule. Tänapäevased sõidukid (sh erinevad elektritranspordivahendid, nn elektriautod, mehitamata maismaa- ja õhusõidukid) nõuavad ka energiatõhususe optimeerimist. Selle eesmärgi saavutamiseks tegutseb uurimisrühm mitmete katseplatvormide ja digitaalsete kaksikute arendamisega. Sõidukite tööelu pikendamiseks ja tõrkeriskide vähendamiseks uuritakse võimalusi reaal- ja virtuaalsensorite kombineerimiseks tehisintellektiga.

Lisaks sellele on teadus- ja arendustegevuse põhifookuses robootika ja automaatika juhtsüsteemide tehisintelligentsil põhineva riist- ja vastava tarkvara väljatöötamine ning kasutajaliideste loomine süsteemide, sensoorika ja eriti uute masinnägemise rakenduste väljatöötamiseks. Rõhk on tööstusrobootika ning mehitamata maismaasõiduki (UGV) ja mehitamata õhusõiduki (UAV) süsteemidel ning samuti hardware-in-the-loop simulatsiooni- ja testsüsteemide loomisel.

Mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühm pakub ekspertiise, konsultatsioone, koolitusi ja teaduspartnerlusi.

digitaalsed kaksikud, masinnägemise rakendused​, ​mehhatroonikasüsteemide kavandamine ja juhtimine, mehitamata õhu- ja maismaasõidukite simulatsioonid, veoajam

​Metalloproteoomika uurimisgrupp keskendub järgmistele teadusteemadele:

• bioloogiliselt oluliste metalliioonide tsingi, vase ja raua homeostaasis osalevate valkude struktuursed ja funktsionaalsed uuringud kasutades erinevaid tehnoloogiaid nagu NMR, ESI MS, ICP MS, fluorestsents ja UV-VIS spektroskoopia,
• biometallide tsingi, vase ja raua roll amüloidsete peptiidide fibrillisatsioonile ja in vitro ning in vivo toksilisusele, mis on seotud Alzheimeri tõvega,
• uute metallioone kelateerivate ligandide väljatöötamine ja nende rakendamine Wilsoni ja Alzheimeri tõve ravimstrateegiate väljatöötamiseks.

Metalloproteoomika uurimisrühma viimaste aastate väljapaistvamad teadustulemused Kasutades rühma poolt väljatöötatud LC-ICP MS metoodikat püüti määrata Cu(II)-sidumise afiinsused Cu,Zn-SOD1 ja selle ALS-i haigust põhjustava mutandi jaoks. Selgus, et seostumise termodünaamiliste konstantide määramine on raskendatud metalliioonide kõrge kineetilise inertsuse tõttu. Kasutades fluorestsentstiitrimist määrati Hg(II) ioonide sidumisafiinsused ApoE2, E3 ja E4 valkude suhtes. Näidati, et mikromolaarne lipoehappe (LA) lisamine taastab kahjustatud raku morfoloogia Wilsoni tõbe modelleerivates 3T3-L1 ATP7A-/- rakkudes. Täiendavad LA mõju uuringud selgitasid LA mõju raku redokspotentsiaalile ja selenoproteiinide ekspressiooni ülesregulatsioonile. Samuti uuriti võrdlevalt teisi vase kelaatoreid nagu BCS. Rakenduslik uurimistöö on suunatud looduslike ühendite kasutamisele ravimitena Wilsoni ja Alzheimeri tõve korral.

Alzheimeri tõbi, ​biometallid, tsink, vask, Wilsoni tõbi​

Peamised teemad, millega uurimisgrupp tegeleb, on toitumisharjumuste ja tervise vaheliste seoste uurimine kaasaegsete meetoditega in vitro ja toitumiskatsetes. Uurmistöö põhirõhk on kiudainete lagundamisel soolekoosluste poolt. Koostöös TAI-ga töötatakse välja ja uuendatakse Eesti toitumis-, toidu- ja liikumissoovitusi. Mikrobioota ja toitumise vaheliste seoste leidmine võimaldab välja töötada personaalseid toitumiskavasid ja arendada toiduainete tehnoloogiaid, mis aitavad vältida pahaloomuliste protsesside arengut seedetraktis ning seeläbi parandada inimeste tervist ja heaolu.

Uurimisgrupi töö eesmärgiks on:

1. leida seosed soolemikrobioota, toitumise ja tervisenäitajate vahel,
2. analüüsida soolebakterite ainevahetust (ainevahetusmudelite arendus)
3. tuvastada seedetrakti mikrobioota ja selle ainevahetuse muutusi erinevate haiguste korral,
4. arendada uusi tehnoloogiaid mikrobiootal põhinevate ravipreparaatide tootmiseks (nii bakter- kui ka bakteriviiruste ehk faagide baasil)
5. arendada tehnoloogiaid mikrobioomisõbralike toiduainete tootmiseks

Uuringute läbiviimiseks kasutame:

1. kultiveerimismeetodeid mikroorganismide kasvatamiseks ja faagide (bakteriviiruste) paljundamiseks (mikroliiter mahust kuni läbivoolukultiveerimiseni bioreaktorites)
2. muutuvstaatseid kultiveerimismeetodeid mikroobikultuuride ja koosluste (omaduste) kirjeldamisel ja tootmisprotsessi optimeerimisel,
3. instrumentaalanalüüsi meetodeid, sh. HPLC, GC (sh mikro-GC), UPLC eraldi või koos mass-spektromeetriaga mikroobsete ainevahetusproduktide ja toidu koostise määramiseks,
4. DNA-järjestuste analüüsi mikroobikooslusluste tuvastamiseks,
5. Planeerime ja viime läbi toitumisuuringuid, kogume metaandmeid (tervise- ja toitumiseküsimustikud, toidupäevikud jm), analüüsime toidu, soolekoosluste ja tervise vahelisi seoseid statistiliste meetoditega ja indiviidi tasemel.

Uurimisteemad ja lahendatavad probleemid:

Soolemikrobioota ainevahetuse analüüs

Soolebakterid toodavad toidukomponentidest, mida inimese ensüümid ei lagunda, ühendeid nagu orgaanilisi happeid või gaase, mis on vajalikud inimesele, nt energiaallikana inimese keharakkudele, sooleperistaltika tööks, hormonaalsete protsesside või närvisüsteemi reguleerimiseks. Liigne hapete või gaaside teke aga põhjustab seedetrakti vaevusi. Kiudainete lagundamine ja keskkonnatingimuste mõju bakterite ainevahetusele on meie uurimisgrupi põhiteema. Töötame välja toidutehnoloogiaid ja soolemikrobioota tüübile vastavaid toitumissoovitusi, mis tagaksid piisava hapete tootmise ja madala gaaside tootmise. Antud teemal jätkame tööd uue EU projektiga alates 2024. septembrist koostöös Helsingi ja Örebro Ülikoolidega: FIBER-MATCH, mille eesmärk on välja töötada sobilikud toidukomponendid ärritunud soolesündroomiga patsientidele.
Erinevate haigustega seotud soolebakterite kaardistamise osas teeme koostööd Elsavie OÜ-ga ja PERH-ga (Dr. Jüri Teras).

Mikroobikoosluste kultiveerimine

Jämesoole mikrobioota koosneb sadadest erinevasse liiki kuuluvates bakteritest, mille stabiilsus ja tervisemõjud sõltuvad suuresti inimese elustiilist (liikumis- ja söömisharjumustest) ja ravimite (eeskätt antibiootikumide) tarbimisest. Pidev kahjulike mõjude esinemine destabiliseerib soolemikrobiootat ja võib viia patoloogiateni. Sellistel juhtudel on vajalik soolemikrobioota taastamine väljaheite transplaneerimise või kunstkoosluste abil. Üheks uueks alternatiivseks võimaluseks, mille arenguga oleme seotud tänu koostööle Kopenhaageni Ülikooli teadlastega, on bakteriviiruste ehk faagide tootmine. Oleme töötanud välja kultiveerimis-filtreerimistehnoloogiad reprodutseeritavate bakteriaalsete viroomide paljundamiseks. Seni on viroomipreparaatide mõju testitud loomkatsetes Clostridium difficile’ga nakatatud hiirtel ja rasvunud hiirtel. Töö potentsiaalne rakendusala on sarnaste haiguste ravi inimestel. Kopenhaageni Ülikooliga jätkame koostööd PhageX projekti raames.

Mikrobioomisõbralike toidutehnoloogiate arendus

Toiduainete rafineerimise hoogustumine viimase sajandi jooksul on vähendanud kasulike toitainete (kiudainete) ja bioaktiivsete ühendite hulka toidus, mis otseselt mõjutab ka soolemikrobioota tervist, kuna kiudained on peamised toitained kasulikele soolebakteritele. Viimase aja üheks tööks on olnud haputainatehnoloogia rakendamine kiudainerikaste teraviljatoodete tootmiseks, et suurendada toitainete biokättesaadavust, vähendada kiudainerikaste toiduainete tarbimisega kaasneda võivat talumatuse probleemi. Samuti aitab terviktoitude tarbimine vähendada toiduraiskamist ja kulusid tootmisahelas. Koostöös Jõgeva METK-iga uurime üheteranisu jt teraviljade kasutusvõimalusi haputaina valmistamiseks.

bakteriaalne viroom, bakterioom, kultiveerimistehnoloogiad, mitteseeduvate toidukomponentidega seotud toiduainete tehnoloogiad, soolemikrobioota, toidu koostis, toiduainete tehnoloogiad, toit, toitumine

​Mikrofluidika aitab teha keemilisi ja bioloogilisi katseid hästi väikestes vedelike mahtudes. Tavaliselt on nii rakendus- kui alusuuringutes tehtavate katsete mahud laboris vahemikus ühest liitrist mikroliitrini. Mikrofluidika seadmed võimaldavad automatiseerida, kontrollida ja teha katseid veelgi väiksemates mahtudes. Mikrofluidika seadmete konstrueerimine on
multidistsiplinaarne valdkond, kuhu panustavad nii mehhaanika, IT, inseneeria, materjaliteadus, keemia, bioloogia ja paljud teised valdkonnad.

Uurimisrühm on välja töötanud kasutajasõbralikud ja kiired töövahendid tilga mikrofluidikas. Vesi-õlis tilgad on nagu väikesed katseklaasid, mida kasutatakse keemias ja biotehnoloogias. Sellistes eksperimentides võib olla korraga miljoneid tilku ning nende kiireks analüüsiks ongi loodud erinevaid kasutajasõbralikke open-source tööriistu.

​

antibiootikumi resistentsus, mikrobioloogia, ​mikrofluidika, pildianalüüs​, tilga mikrofluidika

​Peamiseks uurimisteemaks on geeniekspressiooni ja signaaliülekande regulatsioon närvisüsteemis ja erinevates haigustes. Uuritakse transkriptsiooni, mRNA ja valkude rakusisese lokalisatsiooni, translatsiooni, posttranslatsiooniliste modifikatsioonide ja signaaliülekande molekulaarseid aluseid.

Spetsiifiliselt uuritakse:

1. Molekulaarseid mehhanisme, mis kontrollivad neurotrofiin BDNFi transkriptsiooni ja translatsiooni.
2. Aluselise heeliks-ling-heeliks transkriptsioonifaktori TCF4 funktsioone imetajate ja Drosophila närvisüsteemis ja regulatsiooni häireid Pitt-Hopkinsi sündroomis ja skisofreenias.
3. Erinevate haiguste varajase diagnostika molekulaarseid markereid verest.

Olulisemate teadustulemustena toome välja:

• Iseloomustatasime BDNF geeni transkriptsiooni regulatsiooni mehhanisme võrdlevalt ajukoore ja
  hipokampuse neuronites. Tehti kindlaks sarnasused ja erinevused transkriptsioonitegurites, mis BDNF geeni avaldumist nendes rakkudes reguleerivad.
• Iseloomustatsime TCF4 alternatiivsete mRNAde ja valguisovormide ekspressiooni näriliste ja inimese erinevates kudedes läbi embrüonaalse ja postnataalse arengu.
• Näitasime, et Covid-19 viirusega kokku mitte puutunud inimestel on veres SARS-CoV ogavalguga rist-reaktiivsed antikehad, mille muster küll erineb Covid-19 põdevate inimeste immuunvastusest​

BDNF, bHLH transkriptsioonitegurid, covid-19, melanoom, neuraalse aktiivsusega reguleeritud transkriptsioon, ​neurotrofiinid, Pitt-Hopkinsi sündroom, skisofreenia, südame- ja kardiovaskulaarsed haigused, TCF4/E2-2

Uurimisrühma teadus- ja arendustegevus on suunatud elektrilise, peamiselt impedants-spektroskoopia (kuid mitte ainult) mõõtmislahendustele. See hõlmab vastavate instrumentide, signaalide ja signaalitöötluse arendamist ja uurimist
erinevate rakenduste jaoks (mh testiks ja diagnostikaks, nt bio-, tervise- ja meditsiinitehnoloogiates, mikrofluidikas, metalli- ja elektroonikatööstustes ja mujal)

impedants-spektroskoopia, impedants-tomograafia, mõõteriistad, pöörisvool, reaal-ajaline mõõtmine

Inimese närvirakud sünnivad varase arengu jooksul ning valdavat enamikku neist elu jooksul ei asendata. Seega peavad närvirakud suutma säilitada oma funktsiooni kogu organismi eluaja vältel.

Neuroepigeneetika laboris uurime, kuidas reguleerivad epigeneetilised mehhanismid geenide avaldumist närvirakkude arengu ja vananemise käigus.

Meie täpsemad uurimisteemad on:

• Histooni bivalentsuse ja metüültransferaas EZH1 roll närvirakkude arengus ja funktsioonis
• H3K27me3 roll närvirakkude pikaealisuse toetamisel

aju areng, epigeneetika, geenide regulatsioon, histoonide modifikatsioonid, närvirakud, vananemine

​Kesknärvisüsteemi ehk pea- ja seljaaju kude koosneb lisaks neuronitele mitmetest teistest rakutüüpidest, mille hulgas on neurogliia hulka kuuluvad astrotsüüdid on üks arvukamaid. Tänu rakkude tihedale põimumisele koes on üksikute
rakutüüpide molekulaarne analüüs olnud problemaatiline ning kuni viimase ajani on palju uuritud tervikkoe proovide transkriptoome ja proteoome, mis annavad erinevate rakutüüpide keskmistatud tulemuse. Viimasel kümnendil on rakutüübi-spetsiifilises RNA analüüsis toimunud suuri edasiminekuid: Lisaks ühe raku RNA sekveneerimise meetoditele on kasutusse jõudnud geneetilised tööriistad rakutüübi spetsiifiliseks RNA eralduseks koest (TRAP, Ribotag). Rakutüübi
setsiifiline proteoomide analüüs ei ole siiski transkriptoomikale järele jõudnud ning laialdast kasutust võimaldavad meetodid puuduvad.

Uurimisrühma töö eesmärkideks on arendada välja puromütsiin-märkimisel põhinev rakutüübi spetsiifiline proteoomi analüüsi meetod ning rakendada seda neuronite-astrotsüütide interaktsioonide uurimiseks in vitro segakultuuri katsesüsteemis. Lisaks kasutatakse Ribotag meetodit rakutüübi-spetsiifiliseks transkriptoomi analüüsiks. Üheks plaanitud lähenemiseks interaktsioonide uurimisel on ühe rakutüübi aktiveerimine rakusisese Ca2+ vabastamisega (selleks plaanitakse rühma töös kasutada DREADD kemogeneetilist süsteemi) ning teise rakutüübi proteoomi/transkriptoomi analüüs. Rühma täiendavaks huviobjektiks on neurotrofiin BDNF regulatsioon ja rollid astrotsüütides ja kardiomüotsüütides.

Kompetentsid: neuronite, astrotsüütide, kardiomüotsüütide kasvatamine rakukultuuris, rakutüübi spetsiifiline RNA ja valkude analüüs, adeno-assiotsieeritud viirusvektorite (AAV) tootmine ja kasutamine.

​närvisüsteemi rakutüübid, neurotrofiin BDNF mitteneuronaalsetes rakkudes​, rakutüübi spetsiifiline valkude ja RNA analüüs, valgusünteesi reguleerimine gliiarakkudes

​Rühma kompetentsid on:

• tootmisprotsesside digitaliseerimine,
• virtualiseerimine ja simulatsioon,
• digikaksikute arendus,
• tootmise ümberkonfigureerimine traditsioonilistelt töötlustehnoloogiatelt 3D tehnoloogiatele.

Välja on arendatud simulatsioonikeskkond tehisreaalsuses Tööstus 4.0 põhimõtetest lähtuvalt. Tulemuseks arendasid uurimisgrupi teadlased välja täiesti uue mudeli, kus tekitatakse digikaksik vahekihina virtuaalreaalsusesse loodud keskkonna ja reaalse roboti juhtimissüsteemi vahele. Kasutades digitaalsete kaksikute kontseptsiooni mitte ainult simulatsioonivahendite, vaid ka kahesuunaliselt sünkroniseeritavate digitaalsete kaksikute loomise metoodika arendamiseks, võimaldab see tööstusrobotite tootmisraku näitel hallata ja juhtida tehast simulatsioonikeskkonnast reaalajas. Vastav rakendus on toimiv eri nutiplatvormidelt ning uued robotsüsteemid sh isejuhtivad robotsõidukid on digikaksiku kaudu hallatavad.

Välja on töötatud tehisintellekti võimalusi kasutav ning mitmekriteeriumilisele otsustusvõimalustele tuginev robotiseeritud töökoha kavandamise lahendus (metoodika), mis arvestab ettevõtte tootmise vajadusi ning tagab tulemusliku töö planeeritud tootmissüsteemis. Väljatöötatud metoodika on üles ehitatud erinevatele otsustus algoritmidele ning on rekurseeriv erinevate sammude vahel. Otsustumeetoditena on kasutatud peamiselt kaalutud keskmise meetodit, erinevates variatsioonides analüütilist hierarhilist otsustusprotsessi ning on kaasatud tehisnärvivõrkudel põhinevad otsustusmudeleid.
​

digitaalne tootmine​, digitaalsed kaksikud, ​nutikas tootmine, tööstus 4.0/5.0, tootmine

Rühm tegeleb mitmete organisatsiooni ja juhtimise uurimisvaldkondadega, millest peamised uurimisteemad hõlmavad juhtimist, tulevikutööd, heaolu, vastutustundlikku, eetilist organisatsiooni arengut ja jätkusuutlikku juhtimist.

Rühma uurimistöö eesmärgiks on laiendada organisatsiooni ja juhtimise valdkondade teaduspõhiste teadmiste hulka ning sellega panustada ühiskonda Eesti ja muu maailma organisatsioonide ees seisvate võimaluste leidmisel ja väljakutsete lahendamisel.

Rühma üldine huvi on uurida, kuidas organisatsioonid muudavad innovaatiliste lahenduste leidmiseks oma teadmisi ja juurdepääsu uutele digitaalsetele lahendustele, et saavutada ja säilitada jätkusuutlik areng.

Uurimisrühma liikmetel on lai kogemuste pagas, mis on saadud töötades mitmesugustes riiklikes ja rahvusvahelistes era- ning avalikes organisatsioonides. Eesmärgiks on nende kogemuste kasutamine ja edasiarendamine suurema üldise heaolu loomiseks.

heaolu, inimressursside juhtimine, juhtimine, liidri-järgija mõjusuhe, muutuste juhtimine, organisatsioonipsühholoogia, riskide juhtimine, strateegiline juhtimine, teadmiste ja innovatsiooni juhtimine, tööohutus- ja riskid, töötervishoid, tulevikutöö ja digitaalne transformatsioon, vastutustundlik ja eetiline organisatsiooni areng