Projekter vi har finansieret

Lys er et af de vigtigste værktøjer vi har til at udføre præcise målinger. Anvendelsen af ultrapræcise optiske målemetoder spænder bredt, fra mikrobiologiske til kosmologiske fænomener. Den fundamentelle begrænsning for hvor præcis disse målinger kan blive er bestemt af de kvantemekaniske fluktuationer af lyset, såkaldte vakuum-fluktuationer, der giver støj i måleprocessen. I mit projekt vil vi teoretisk udforske nye metoder til at konstruere særlige lyskilder, der udsender lys med stærkt reducerede vakuum-fluktuationer, kaldet "squeezed light". Den grundlæggende byggesten i disse lyskilder er kunstige atomer bygget på halvledere. Når lys fra en laser rammer sådanne kunstige atomer, vil det reflekterede lys have reducerede vakuum-fluktuationer. Reduktionen i fluktuationerne skyldes den kvantemekaniske interaktion mellem lys og stof. For nyligt blev det opdaget, at gittervibrationerne i halvleder-materialet kan udnyttes til at opnå en særligt stærk støjreduktion. I projektet vil vi undersøge, hvordan denne nyopdagede effekt i samspil med en optisk nanostruktur kan lede til endnu stærkere squeezing. En optisk nanostruktur, hvor lyset kan fastholdes midlertidigt før det slipper væk, leder til en forstærket lys-stof vekselvirkning og kan dermed løfte grænsen for, hvor stærk squeezing man kan opnå. En forståelse af samspillet mellem de vibrationelle, optiske og elektroniske effekter vil bane vejen for udviklingen af helt nye metrologiske apparater, der kan integreres på en chip.

Første kig på membranen fra den antibiotika resistente bakterie M. pneumonia. Rasmus Jensen vil i samarbejde med Julia Mahamid fra EMBL, Heidelberg, undersøge overfladeproteiner fra M. pneumonia i nær-atomar detalje. M. pneumonia er en bakterie som er involveret i et antal af sygdomme, især relateret til vores lunger og luftveje. Da disse bakterier ikke længere har en cellevæg er de resistente overfor en række antibiotika, hvilket kan gøre det svært at behande inficerede patienter. Meget lidt er kendt på biokemisk og atomart niveau omkring hvordan overflade-proteinerne af bakterien er involveret i at genkende og inficere mennesker. De vil derfor bruge elektron mikroskopi til at kigge på overfladeproteiner fundet på intakte bakterier i nær-atomar detalje, hvilket vil hjælpe dem med at forstå hvordan bakterien inficerer mennesker. Dette er kun muligt grundet den store udvikling elektron mikroskopi har undergået de seneste år. Udover elektronmikroskopi vil de også bruge avanceret massespektrometri til at identificere hvordan alle proteinerne på bakteriens overflade interagerer med hinanden. Det vil tilsammen give et komplet billede af hvordan bakteriens membran fungerer, og hvordan det kan udnyttes til at udvikle ny medicin til at forbedre behandling af patienter.

Politiske magtkampe over fremtiden for national suverænitet og sikkerhed i en digital verden er blevet hverdag. Stater strides om udvikling og implementering af 5G netværk og kunstig intelligens. De udfører digital spionage, sabotage og misinformation under tærsklen for krig. De overvåger befolkningers færden, gøren og laden. Dette projekt undersøger, hvordan digitale teknologier påvirker staters forståelse af suverænitet og sikkerhed. Projektets teoretiske udgangspunkt er begrebet ’socio-technical imaginaries’ (teknosociale forestillinger), der er udviklet af Sheila Jasanoff and Sand-Hyun Kim (2009; 2015). Gennem tre empiriske studier - af visioner for cyberkonflikt, europæisk teknologisuverænitet og brugen af digitale overvågningsteknologier i kampen mod COVID-19 - undersøger projektet, hvordan forestillinger om udviklingen og brugen af digital teknologi har forandret sig over tid og påvirket staters forståelse af suverænitet og sikkerhed. Projektet bidrager således med den første systematisk kortlægning af, hvordan antagelser og visioner om digital teknologisk udvikling er med til at forme staters opfattelse af suverænitet og sikkerhed. Projektet skaber dermed ny viden, der vil være værdifuld for politiske beslutningstagere, virksomheder og befolkninger.

Kunstig intelligens (AI) har potentialet til drastisk at ændre vores samfund, men vi forstår endnu ikke omfanget. Teknologiske landvindinger har tidligere transformeret vores hverdag med automatisering, men alligevel fortsætter folk med at gå på arbejde. I modsætning til tidligere teknologier, der primært har haft betydning for arbejderklassen, har AI potentialet til også at påvirke de øvre sociale klasser. Dette rejser spørgsmålet om, hvorvidt AI grundlæggende er en ny type teknologi, der kan påvirke vores samfundsindretning. Spørgsmålet har betydning for, hvordan beslutningstagere skal facilitere teknologien, men der findes endnu ingen entydige empiriske svar. Det første projekt undersøger, om AI skiller sig ud, og hvilke muligheder AI giver. Konsensus er, at teknologi påvirker samfundet inden for en given generation, men påvirkningen mellem generationer har ikke fået megen opmærksomhed. Social mobilitet dækker over, at individer bevæger sig mellem forskellige sociale positioner i samfundet. Lav social mobilitet indikerer høj grad af social reproduktion, hvorved afstanden mellem sociale klasser bevares. Viden om, hvordan teknologi påvirker social mobilitet, kan vejlede samfundets beslutningstagere; hvis effekten er positiv, kan man forbedre børns chancer for at bryde den negative sociale arv ved at give dem incitamenter til at opnå teknologiske færdigheder fra en ung alder. Det andet projekt undersøger, hvordan teknologisk eksponering påvirker social mobilitet.

Skizofreni er en lidelse, der typisk udvikler sig gradvist over flere år, men man har kun begrænset viden om, hvilke tidlige symptomer, der sandsynliggør senere udvikling af sygdommen. Dette forskningsprojekt undersøger, hvorvidt bestemte forstyrrelser af forestillingslivet er tegn på en sårbarhed for udvikling af psykose-symptomer. Disse forstyrrelser af oplevelseslivet omfatter f.eks. fantasier og indre billeder med en meget rumlig og sanselig karakter, der forløber uafhængigt at personens kontrol. Sådanne ’indre film’ kan have et ubehageligt indhold eller være så dominerende, at de gør det svært at fungere. Et tidligere studie har vist, at disse oplevelser er hyppige hos skizofreni-spektrum patienter men ikke hos patienter med anden psykiske lidelse eller hos raske. Projektet vil undersøge forekomsten af forstyrrelser af forestillingslivet hos unge patienter i højrisiko for at udvikle psykose, og om disse forstyrrelser har en statistisk sammenhæng med senere forværring af symptomer, herunder udvikling af psykose, over en 2-årig periode. Endvidere undersøges, hvorvidt forstyrrelser af forestillingslivet er relateret til en række neuropsykiatriske forstyrrelser (source monitoring deficits). Studiet vil finde sted ved Orygen, Melbourne, Australien, i en internationalt førende forskningsenhed. Projektet forventes at kunne få betydning for tidlig opsporing og behandling af psykose og vores teoretiske og kliniske forståelse af oplevelseslivet ved skizofreni-spektrum tilstande.

Immunterapi er en ny effektiv behandlingsform mod lungecancer, men det er kun ca. 50 % af patienterne, der har gavn af den nuværende behandling. Der er mange mulige forklaringer, men inaktivering af det medfødte immunforsvar er én. Det medfødte immunforsvar detekterer fare-associerede molekyler og initierer en aktivering af en bred række af immunceller ved hjælp af signalmolekyler. En slags signalmolekyle er interferoner. Der findes tre forskellige typer, hvor det primært er type I, der er blevet undersøgt i cancer. Et studie i vores forskningsgruppe har vist, at cellelinjer fra ikke-småcellet lunge cancer (NSCLC) er i stand til at reagere på tilstedeværelsen af DNA udenfor cellekernen – en type faresignal - og initiere et immunrespons rettet mod canceren. Vi har dog set, at ikke alle NSCLC celler er i stand til at producere type I interferon, men at nogle i stedet producerer type III interferon. Receptoren for type I interferon er udtrykt på alle celler, hvorimod det kun er bestemte celletyper, der udtrykker receptoren for type III. Vores hypotese er derfor, at det har betydning for den videre immunaktivering, at NSCLC-cellerne producerer type III interferon fremfor type I. Det vil vi nu undersøge nærmere ved hjælp af NSCLC cellelinjer samt organoider, en ny type 3D model, dannet ud fra normal og cancervæv fra NSCLC patienter.

Mennesker som lider af Parkinson sygdom har svært ved at udføre bevægelser. Selvom sygdommen ikke kan helbredes, findes der behandlinger som kan lindre patienternes gener. Dyb hjernestimulation (DBS), hvor et dybt hjerneområde bliver stimuleret med elektriske pulser, er en af de mest effektive behandlinger. Desværre har DBS også bivirkninger. Eksempelvis kan terapien påvirke hvordan patienterne træffer beslutninger, som kan resultere i impulsive handlinger. Dette skyldes formentlig, at DBS ikke kun påvirker den syge hjerneaktivitet, men også den normale. Prof. Peter Brown i Oxford har udviklet en ny metode for at gøre DBS mere målrettet mod den syge hjerneaktivitet. Her giver DBS ikke hele tiden elektriske pulser, men kun hvis dette skønnes nødvendigt, baseret på målinger af hjerneaktivitet eller adfærd. Man håber, at patienterne dermed ikke får de samme uønskede effekter, som med klassisk DBS. I dette projekt vil jeg undersøge præcist hvordan denne nye metode af DBS påvirker patienternes evne til at udføre bevægelser og træffe beslutninger. Jeg vil arbejde i Prof. Brown’s gruppe og undersøge patienter med Parkinson sygdom, som er i behandling med DBS. Patienterne får elektriske pulser med DBS på forskellige måder. Imens måler vi ændringer i hjerneaktiviteten og undersøger nøje ændringer i patienternes adfærd. Ved bedre at forstå både ønskede og uønskede effekter af DBS kan vi videreudvikle DBS, og dermed forbedre behandlingen af Parkinson sygdom i fremtiden.

Biomasse fra plantecellevægge er en betydningsfuld råvare for fremtidig grønne teknologier der kan erstatte vores afhængighed af fossile ressourcer. Man kan forestille sig, at plantebiomassen først forbehandles for at øge tilgængeligheden af de forskellige karbohydrater, som så nedbrydes til enkelt sukre. Disse sukre kan så igen blive omdannet til andre produkter. Det største minus ved at bruge lignocellulose biomasse i denne industri er at disse cellevægge er svære at nedbryde. Flere af cellevægskomponenterne bidrager til at denne cellevæg er svær at nedbryde. Der kan ses variation mellem planterarter, hvor svære deres cellevægge er at nedbryde. Men denne variation kan ikke bare forklares ved forskelle i cellevægskomponenterne. Nøglen til, hvor svært det er at nedbryde cellevæggen, må være i interaktionen mellem cellevægskomponenterne. I dette projekt, ApMap, vil jeg udvikle en metode til at undersøge interaktionerne mellem komponenterne ved at bruge specifikke DNA fragmenter (aptamere). Disse fragmenter binder sig til specifikke dele af cellevægskomponenterne, og når to aptamere genkender og binder sig vil de udsende et fluorescenssignal, hvis de er placeret tæt på hinanden. Denne metode kan bruges til at teste mange forskellige plante prøver og identificere korrelationen mellem komponenternes interaktion og hvor svær cellevæggen er at nedbryde. Det er denne interaktion mellem komponenterne, jeg gerne vil bruge som screenings markører af biomasse til brug for bio-refinery.

CO2-capturing microbial technologies are especially promising for addressing the urgent need of “decarbonizing our economies”. The industrial applicability of these technologies is limited by the difficulty of achieving relevant productivities when using microorganisms fed exclusively with CO2. These limitations are usually addressed by rewiring the metabolism of these microorganisms through genetic manipulations. However, this approach very costly and excludes the use of a wide diversity of microorganisms presenting features of industrial interest for which genetic engineering tools have not been developed yet. An alternative to the latter is to use mixed carbon sources in fermentations as these could also address the limitations of CO2-converting technologies, but in a much cheaper and straightforward way, and with a much wider applicability in industrial fermentation processes. The goal of this project is to develop a tool combining computational and experimental work able to deliver an optimum productivity in fermentation processes through the selection of optimal mixed carbon sources based on model predictions. The implementation of this tool will be demonstrated in a process converting CO2 into lipids. However, the tool developed would be applicable to a wide range of other fermentation processes, for which this work is expected to bring significant advancements and have great impact on the current fermentation technology landscape.

Skadelige insekter i landbruget forårsager et tab på op mod 40 % af afgrøderne og udgør dermed en stor trussel for vores fødevaresikkerhed. Dette problem vil forværres i takt med et varmere klima og øget global fødevarehandel. Der er derfor en stigende interesse fra landbruget i at udvikle modeller der forudsiger, hvor og hvornår problematiske insekt arter etablerer sig. En sådan viden er vigtig for at kunne udføre målrettet overvågning og bekæmpelse. I dette forskningsprojekt er formålet at udvikle en model til at forudsige hvordan klimaforandringer forskubber insekternes geografiske udbredelse samt hvordan en øget temperatur påvirker hvornår og hvor hurtigt bestandene vokser gennem sæsonen og dermed udgør et problem. Modellen udvikles på baggrund af nyudviklede metoder til at bestemme insekters temperaturtolerance som kombineres med realistiske biofysiske modeller over temperaturer i de mikroklimaer hvor insekterne findes. Projektet tager udgangspunkt i den asiatiske Pletvingefrugtflue, som siden 2008 har invaderet Europa og Nord- og Sydamerika, og siden 2014 også Danmark, Norge og Sverige, hvor den forårsager store økonomiske tab for landbruget. Projektet vil involvere forskere fra Aarhus Universitet og University of Melbourne i Australien samt aktører fra landbrugsindustrien i både Danmark og Australien, og det forventes at danne det teoretiske og teknologiske grundlag for nyskabende måder at forudsige og bekæmpe skadelige insekter i landbruget og invasive arter generelt.