Kontaktoplysninger

Casper Steinmann Svendsen

Forskningsinstitution

Syddansk Universitet, Institut for Fysik, University of Bristol, School of Chemistry, England og Lunds universitet, Kemiska institutionen, Sverige.

Forskningsprojekt

Overcoming the computational barrier of predicting accurate binding energies with fragment-based methods.

Forskertalent

Casper Steinmann

Postdoc, ph.d, født 1984

Fagområde

Kvantebiokemi

Forskningsprojekts titel

Kan man både blæse og have mel i munden når man regner bindingsstyrker ud for antibiotika-lignende stoffer?

Hvad handler dit projekt om?

Mit projekts overordnede mål er at højne præcision i at kunne forudsige, hvordan forskellige antibiotika binder til og bliver nedbrudt af den familie af enzymer, der er årsag til bakteriel resistens: De såkaldte beta-lactamaser. Det hele foregår dog på en computer og kan sådan set godt lade sig gøre i dag, men det er en bekostelig affære enten i form af den tid, man skal bruge foran computeren eller på grund af antagelser, man er nødt til at drage gøre for at kunne komme med forudsigelser, men som forringer troværdigheden af resultaterne. Projektet handler om at kunne gøre disse forudsigelser hurtige nok, så man kan teste mange antibiotika samt være præcis nok til, at man kan stole på tallene. Ideen er på sigt at kunne guide andre forskere, både eksperimentalister, der udvikler nye antibiotika, som ikke bliver nedbrudt af beta-lactamaserne, men som stadig har den penicillin-lignende effekt, og teoretikere der vil lave nye, billigere forudsigelsesmetoder, som kræver referenceberegninger af en vis kvalitet. Man kan sige, at de to emner ”hastighed” og ”præcision” er hinandens fjender, men jeg vil i forskningsprojektet forsøge at formulere en computermetode, som gør det muligt at køre beregningerne, men samtidig gøre det så præcist, at resultaterne stemmer overens med eksperimenter. Først dér kan vi komme med forudsigelser, som vi reelt set kan stole på.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg har vel altid vidst, at det var computeren, jeg ville anvende til at løse problemer med. At det lige blev teoretisk kemi (og senere kombinationen af teoretisk kemi og biologi) kom selv bag på mig, men det var her jeg fandt mig til rette. Den teoretisk kemiske tilgang til problemer giver et interessant indblik i eksempelvis reaktionsmekanismer, eller hvordan molekyler binder til hinanden, men man kan også forudsige, hvordan molekylerne reagerer, hvis man lyser på dem. Det er her, jeg fandt det interessant i koblingen imellem den teoretiske kemi og biologien. Eksempelvis kan et enzym hundrededoble en reaktionshastighed, og computeren er et vigtigt redskab til at forsøge at forstå hvorfor – det er det, som fascinerer mig. Så mit arbejde går i store dele ud på at prøve at beskrive og forstå det komplekse samspil, der er mellem et molekyle og et protein: I dette tilfælde antibiotika og et enzym.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Et af de helt store problemer indenfor mit forskningsfelt er, hvordan beregninger skalerer med systemstørrelse. Et biologisk system indeholder gerne mere end 10.000 atomer, men for at opnå en præcision i beregningerne, der kan sammenlignes med eksperiment, kan man ikke bare sende sådan en beregning afsted. I løbet af min tidligere forskning har jeg selv været med til at formulere og afprøve forskellige måder at nedbringe denne uhensigtsmæssige skalering på. Min favoritmetode i det henseende må siges at være såkaldte fragmentbaserede metoder, altså metoder hvor man så at sige klipper sit store system op i små dele, som computeren godt kan håndtere. En del af forskningsprojektet er at formulere en ny måde at håndtere denne klipning på, samt hvordan omgivelserne inkluderes på en passende måde, uden det bliver alt for bekosteligt at køre disse beregninger. Et af de helt klare perspektiver er, at hvis vi kan forudsige de relative bindingsenergier af antibiotika på en stringent måde, så kan fremtidige simplere teoretiske modeller også blive kalibreret efter resultaterne af dette forskningsprojekt. Et af de systemer, jeg kigger på, har klinisk relevans, og det har nogle interessante perspektiver både for patienter, der er berørt af bakterielle infektioner, men også hvad vi kan udrette fremadrettet med nye midler.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

For det første er det en stor anerkendelse at indgå i Sapere Aude-programmet, så jeg er først og fremmest bare kanonstolt af, at jeg er blevet udvalgt til det. Sapere Aude-programmet giver mig mere tid til at komme virkelig langt ind i både den teoretiske del af projektet samt anvendelsesdelen, og selvom der ingen garantier er for succes indenfor forskning, så vil jeg mene, at Sapere Aude-programmet giver mig langt de bedste betingelser for at komme i nærheden af de mål, jeg har opstillet. En anden væsentlig faktor som Sapere Aude-programmet bidrager til er, at man har bedre tid til at komme udenlands og få skabt sig gode internationale relationer med de dygtigste mennesker.

Forskningsprojektets videnskabelige titel

Overcoming the computational barrier of predicting accurate binding energies with fragment-based methods.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er født og opvokset i Solrød Strand på Sjælland, hvor jeg både gik i folkeskole og på gymnasium.

Jeg tog dog 10. klasse på en idrætsefterskole for at spille tennis. Jeg har en søn, Alfred, som al min fritid går med. Før han kom til verden, brugte jeg tid på at lave mad – det har en meget afslappende effekt på mig at bruge en times tid eller to på at kokkere et godt måltid mad – og så på at dyrke motion til at gennemføre to halve Ironman (eller ”Aluman” som jeg kalder det blandt ligesindede). I de stille aftentimer går tiden helst gerne med at hyggeprogrammere eller læse bøger, der enten er fantasy-præget eller har naturvidenskabelige træk.

Gymnasium og bopælskommune

Student fra Solrød Gymnasium og bopæl i Bristol i England.