https://www.youtube.com/watch?v=BtE2YUt8B_w
1-2 tudengit
Eeldame huvi olemasolu loodusteaduste ja maailma parandamise vastu.
Me sulandame oma tudengid sujuvalt laboris tehtavasse teadusesse. Seega saavad neist kiiresti suhteliselt iseseisvad noored teadlased, kellel on võimu ja voli ka oma tööd planeerida. Tudeng saab omale valgu või paar, millega töötada, ja tal on võimalik planeerida ja läbi viia (koos juhendajaga, muidugi) üsna palju erinevaid katseid (vt ülalpool).
Me ootame oma tudengitelt eeskätt huvi teaduse vastu, sest see, mida nad laboris teevad on teadus, pigem kui õppetöö. See tähendab, et meie tudengid teevad rohkem, õpivad rohkem ja saavutavad suurema iseseisvuse, kui on vajalik bakalaureusekraadi omandamiseks. Ja sellel pingutusel on jaoks mõtet siis, kui inimest huvitab teadus.
Oma aega saab tudeng ise planeerida, meie omalt poolt suudame tagada juhendamise ka nädalavahetustel. Tudengil on võimalik elada, töötada ja võita sõpru heas rahvusvahelises seltskonnas (töö käib meil suuresti inglise keeles) ja osaleda iganädalastes laboriseminarides.
Me oleme osa suuremast prof Tanel Tensoni poolt juhitavast üksusest, mis tegeleb väga aktiivselt bakterite füsioloogiaga ning eriti kõige sellega, mis seondub bakterite antibiootikumiresistentsuse ja patogeneesiga, kaasa arvatud hiires ja inimeses.
Seega, kuigi antud projekt on baasteaduslik, luusib laboris ja selle ümbruses piisavalt rakendusteadlasi, et anda üliõpilasele juba õrnas eas tasakaalustatud maailmapilt, mille toel ta saab elus langetada enda jaoks parimaid valikuid. Meil on olemas ka oskused kaasaegse bioloogilise andmeanalüüsi vallas R-s ja Pythonis, mida jagame hea meelega.
SARS-CoV-2 on COVID-19 põhjustaja. Kuna tegemist on kolmanda ohuklassi patogeeniga siis on sellega võimalik tööd teha ainult vastava ohuklassi laboris. Samas on paljusid olulisi küsimusi SARS-CoV-2 omaduste ja selle viiruse paljunemise mahasurumise osas võimalik uurida ka tavalises, klass 1 või klass 2 laborites. Selleks on vajalik konstrueerida tööriistad mille käsitlemine oleks ohutu, kuid mille abil saadavad tulemused oleksid kohandatavad SARS-CoV-2 reaalsele infektsioonile. Tööd on kavandatud järgmiselt:
1. Konstrueerida SARS-CoV2 replikonid ehk isereplitseeruvad viiruse genoomid millest on eemaldatud viiruse struktuurvalke kodeerivad geenid. Vastavate valkude puudumise tõttu replikon virione ei moodusta ja on seetõttu ohutu.
2. Markergeenide sisseviimine replikoni – katsed replikoniga on oluliselt lihtsamad kui panna see tootma kergesti määratavat markervalku, milleks võivad olla lutsiferaasid või fluorestseeruvad valgud. Vastavaid valke kodeerivad geenid paigutatakse viiruse struktuurseid valke kodeerinud geenide asemele.
3. Konstrueerida SARS-CoV2 trans-replikatsioonisüsteem. Erinevus eelmisest süsteemist (replikonist) seisneb selles, et siin ei ole tegemist isereplitseeruvate RNAdega. Viiruse replikaasi ekspresseeritakse spetsiaalselt plasmiidilt. Replikaas käivitab markergeene kodeeriva repoorter-RNA sünteesi. Need töövahendid võimaldavad uurida eraldi viiruse replikaasi ja replitseeruva RNA omadusi ja nende omavahelisi interaktsioone.
4. Viiruse polümeraasi inhibeerivate ühendite analüüsimine konstrueeritud süsteemi kasutades. Ühendid valitakse ainete hulgast millele on näidatud SARS-CoV-2 vastane toime. Esimeseks etapiks ongi valmistatud süsteemide valideerimine kasutades selleks tuntud inhibiitoreid.
15-20 tundi nädalas.
Väga tõenäoline on ka töötamine nädalavahetustel.
Vereproovist eraldatud rakuvaba DNA kasutatakse Eestis rutiinselt riskirühma rasedatel kromosomaalsete aneuploidiate ennustamiseks.
Nüüd oleks vaja praktikasse juurutada ka rakuvabast DNAst patogeenide (bakterite ja viiruste) määramine. See aitaks tuvastada krooniliste infektsioonide põhjusi (kõikidel inimestel, mitte ainult rasedatel). Selleks vaja luua tarkvara, mis a) tuvastab potentsiaalsed haigustekitajad; b) määrab nende koguse; c) hindab leiu meditsiinilist olulisust ning d) annab arstile lihtsas vormis tagasisidet leidude kohta. Projekti viiakse läbi koostöös Tervisetehnoloogiate Arenduskeskusega.
Viimase 20 aasta jooksul on juba kolm beeta-koroonaviiruste gruppi kuuluvat viirust (SARS-CoV-1, MERS-CoV, SARS-CoV-2) põhjustanud suure suremusega epideemiaid või pandeemiaid. Pole põhjust arvata, et praegune pandeemia jääb viimaseks, suure tõenäosusega toimub sarnaseid viiruste inimestele ülekandumise juhtumeid lähiajal veel. Seega oleks juba praegu mõistlik teha mõningaid ettevalmistusi järgmise epideemia ärahoidmiseks või selle mõjude leevendamiseks. Kõik eelpool nimetatud viirused kuuluvad beeta-koroonaviiruste gruppi, mille peamiseks looduslikuks reservuaariks on nahkhiired sagarninalaste sugukonnast (Rhinolophidae).
Meie töögrupi kompetents võimaldaks beeta-koroonaviiruste genoome uurides teha ettevalmistused diagnostiliste testide ning vaktsiinide tootmiseks võimalikult paljude beeta-koroonaviiruste tüvede vastu.
Esimeses faasis teostaksime selleks järgmised tegevused: A) Nahkhiirte koroonaviiruste järjestuste kogumine avalikest andmebaasidest B) Seni kirjeldamata koroonaviiruste identifitseerimine nahkhiirte metagenoomsetest andmetest SRA andmebaasis C) Spetsiifiliste diagnostiliste PCR praimerite disain kõigile leitud koroonaviirustele. Saadud praimerid võimaldaks tulevikus kiirelt arendada PCR teste uute viiruste RNA tuvastamiseks. D) Antikehade olemasolu testimiseks (LIPS assay) vajalike antigeensete piirkondade identifitseerimine kõikide koroonaviiruste genoomidest E) Ogavalgu järjestuste analüüs ja nendes leiduvate epitoopide kirjeldamine. Võib kiirendada vaktsiinide arendamist järgmise pandeemia eel või ajal. F) Andmebaasi koostamine eespool kirjeldatud info säilitamiseks ja avalikustamiseks.
Valgud täidavad meie rakkudes mitmesuguseid ülesandeid – nad on antikehad, ehituskivid, ensüümid, sõnumitoojad, transportijad ja varahoidjad. Seega ei ole elu ilma valkudeta võimalik. Valkude süntees on üks elu alusprotsesse, mille käigus tõlgitakse geenides talletatud pärilik informatsioon aminohapete keelde. Kõikides rakkudes teostab seda protsessi molekulaarne nanomasin – ribosoom. Ribosoom on kahest ebavõrdse suurusega alaühikust koosnev suur RNA-valk kompleks. Ribosoom koosneb enamjaolt RNA-st, mis moodustab ribosoomi keskse osa ja on vastutav valgusünteesi toimumise eest. Lisaks RNA-le on ribosoomi koostises ligi 80 valku.
Põhjalik arusaam sellest, kuidas töövõimelised ribosoomid rakus kokku pannakse ja kuidas ribosoomid valgusünteesi läbi viivad, võimaldab meil mõista ribosoomidega seotud haiguste põhjuseid. Lisaks kasutatakse valgusünteesi protsessile vahele segamist ka haigusetekitajatega võitlemisel. Mõistmaks, milliseid keemilisi molekule saame kasutada patogeenides valgusünteesi pärssimiseks, nõuab samuti väga täpset ribosoomide tööprotsessi tundmist.
Meie viimaste aastate tegemisi on kajastatud teadusportaalis Novaator:
https://novaator.err.ee/916854/kuidas-panna-kokku-elus-masin-tartu-ulikooli-teadlased-teavad-vastust
Käesoleva projekti raames pakume võimalust panna ennast proovile molekulaarbioloogia alases teadustöös. Projekti käigus osaled koos mentoriga katsete planeerimisel, läbiviimisel ja tulemuste analüüsimisel. Projektis kaasalöömisel omandad laboris töötamiseks vajalikud teadmised ja eksperimentide teostamise metoodikad. Saad arendada nii iseseisvalt kui ka meeskonnas töötamise oskusi.
Enda töökoormuse saad valida ise. Kui soovid oma kätega laboris katseid läbi viia, siis peaksid arvestama ajakuluga 4-6 tundi nädalas. See projekt võib olla ka sinu bakalaureusetöö üheks osaks.
Kuni 2 talenti;
Taust: kõik programmeerimisest, elektroonikast ja robootikast huvitatud üliõpilased on oodatud,
Näiteks järgmised õppekavad: arvutitehnika, informaatika, FKM, loodusteadused ja tehnoloogia
Meie teadustöö eesmärgiks on uurida, kuidas kasutada erinevaid metalle ja komposiitmaterjale väga keerulistes tingimuses, nagu näiteks tugevates elektromagnetväljades. Ma kasutame arvutieksperimente uurimaks, et aidata ehitada kompaktne lineaarpõrguti (CLIC) - CERN-is arendatav uue põlvkonna lineaarkiirendi. Meie töö tulemisi saab aga kasutada ka biomeditsiinis (nanomeditsiin, regeneratiivne meditsiin, ravimite lokaliseeritud manustamine), taaskasutatavate energiaallikate arenduses, intensiivseid elektromagnetvälju rakendavates valdkondades (mikrolainetegnoloogia, radaritehnoloogia, kõrged elektriväljad), CERN-i materjalide arenduses, IKT-s ja elektroonika arendustes, mikroelektromehaaniliste (MEMS) ja nanoelektromehaaniliste (NEMS) seadmete väljatöötamises jms.
Kompaktne lineaarpõrguti (CLIC) - CERN-is arendatav uue põlvkonna lineaarkiirendi on tuleviku seade, mis on 50 km pikk ning sellega jõutakse energiateni 0.5 TeV - 5 TeV. Võrreldes praeguse LHC ringkiirendiga, mille abil leiti eksperimentaalne tõestus Higgsi bosoni olemasolu kohta, on CLIC vajalik standardmudeli järgne füüsika (physics beyond the standard model), Higgsi bosoni täppismõõtmistel ning meditsiinilised valdkondades, näiteks vähiravil.
CLIC-is on kasutusel väga kõrge kiirendav elektriväli, 100-150 MV/m mis põhjustab sagedasi elektrilisi läbilööke kiirendi elektroodidel (võrdluseks, elektrikaare tekitamiseks õhus on vaja 3 MV/m). Elektriliste läbilöökide kahandamine alla kriitilise piiri on keskse tähtsusega probleemiks CLIC-i ehitamisel! Kas kujutate ette, millist kahju võib tekitada nii võimas kontrolli alt väljunud elektronkiir? Võtmeprobleemiks uute materjalide leidmisel on arusaamine füüsikalistest protsessidest, mis toimuvad materjalis läbilöögi eel ning ajal.
Sul on võimalus elektriliste läbilöökideni viivate pinnadefektide tekkepõhjuste väljaselgitamises. Kas hakkad kasutama erinevaid meetodi arvutieksperimentides,, nagu näiteks kvantarvutused, molekulaardünaamika, lõplike elementide meetod ja kineetiline Monte-Carlo. Kui neid meetodid kasutada koos nimetatakse seda multiskalaarseks modellerimiseks mis võimaldab uurida erinevaid aineid alates elektroni tasemest kuni makroskaalani ning on kaasaegseim ja võimsaim arvutieksperimendi meetod. Paljud kasutatatavad tarkvarad on unikaalsed ning hiljuti välja arendatud koostöös partnerülikoolidega.
2-3 füüsika, keemia, materjaliteadus, arvutitehnika, IT, graafiline disain (või sarnane) eriala tudeng.
Meie probleemid on multidistsiplinaarsed ning esitavad alati väljakutseid erinevates valdkondades.
Lõplike elementide meetodi rakendused: Saad osaleda nii metoodika arenduses kui rakendustes ennustamaks nanoskaalas materjalide omadusi ning panustamaks elektronmikroskoopia eksperimentide disaini
Molekulaardünaamika ja kineetiline Monte-Carlo: Saad uurida materjali aatomite tasemel ning väliskeskkonna ja materjali interaktsioonide uurimine kasutades nii standard molekulaardünaamikat, kombineeritud elektrodünaamika-molekulaardünaamika analüüse, reaktiivseid jõuvälju (ReaxFF) jms. mõistmaks aatomite süsteemide käitumist ülikõrges elektriväljas.
Tihedusfunktsionaali teooria analüüsid: Saad uurida materjali kvantmehaanilisel elektronide tasemel saamaks aru kuidas kõrge elektriväli mõjutab aine elektronstruktuuri ja selle omadusi.
Su tegevuseks oleks kombineeritud elektrodünaamika-molekulaardünaamika tarkvara arendus (https://github.com/veskem/femocs). Võimalused on näiteks paralleelarvutuste algoritmidesse panustamine, parallelarvutuste tulemuste reaalajas visualiseerimise arendused (https://www.paraview.org/Wiki/ParaView/Catalyst/Overview).
Arvutieksperimentide käigus tekib suures mahus andmeid. Nende andmetest arusaamine on keeruline ning teadlaste töö lihtsustamiseks on mõistlik neid andmeid esitada visuaalselt. Sinu tööks oleks luua teadusendete alusel visuaale – nii video, 3d graafika, võimalikud liit ja virtuaalreaalsuse rakendused kui ka õppevideod n. Youtube-i jaoks.
Eksiton-polaritonid tekivad kui lokaalsete tugevate resonantsete ektromagnetväljade ja materjalis ergastatud eksitonide vastasmõju saavutab tugevasti seotud seisundi. Selles hübriidses olekus, kus on segunenud materjali eksitoni ning resonantsete elektriväljade omadused ja tekivad eksiton-polaritonid, mis pakuvad suurt teaduslikku huvi oma potentsiaalsete rakenduste tõttu. Muuhulgas võimaldavad eksiton-polaritonid välja arendada uut tüüpi kitsa spektriga ja kontrollitava lainepikkusega valgusallikaid, mis erinevalt laseritest ei vaja pöördhõive seisundi saavutamist ja oleks seetõttu teoreetiliselt madalama energiatarbega. Antud projekt tegeleb nähtava valguse sagedusega elektriväljade resonaatorite arendamisega ja resonaatorites paiknevate eksiton-materjalide uurimise ja optimeerimisega, et tagada selliste hübriidsete süsteemide võimalikult efektiivne töörežiim valgusallikana. Muuhulgas on selles projektis plaanis uurida, kas Eestis elutsevatest punavetikatest saadud fluorestseeruv protein on sobilik taolistes süsteemides. Naljaga pooleks võib öelda, et selles projektis uuritakse seda, kas Eesti vetikatest saab laserit valmistada või mitte.
Tegemist on peamiselt fundamentaalse optika valdkonna eksperimentaalse tööga. Tudengid saavad vastavalt oma huvidele tegeleda, kas seadmete numbrilise ja teoreetilise optimeerimisega tarkvaral Comsol Multiphysics, eksperimentaalse proovide valmistamise ja/või karakteriseerimisega.
Tööaeg on kokkuleppel juhendajaga paindlik ning eeldatakse tulemustele suunatud töösse suhtumist. Võimalused enesetäienduseks ning osaleda rahvusvahelistel erialastel koolitustel, suvekoolides ning konverentsidel.