Projekter vi har finansieret

Evnen til at regulere og opretholde vævets salt- og vandbalance, også kaldet vævshomeostase, er essentielt for alt liv. I flercellede organismer afhænger denne regulering af såkaldte osmoreceptorer, der detekterer blodets saltindhold og videreformidler denne information til resten af organismen, som derpå kan modulere væskeindtaget, udskillelse via nyrerne samt reabsorption i tarmen, alt efter organismens behov. Dette er særligt vigtigt i insekter, den mest artsrige dyregruppe på jorden, da disse lever i konstant fare for at udtørre på grund af deres relativt store overflade i forhold til rumfanget. Insekternes osmoregulatoriske processer er derfor underlagt særdeles kompleks hormonel styring. Dog er den molekylære identitet af insekternes osmoreceptorer komplet ukendt, og det er uvist hvorledes insekterne regulerer udskillelsen af diuretiske og antidiuretiske hormoner for at igangsætte de nødvendige fysiologiske processer. I dette forskningsprojekt vil jeg kombinere de nyeste metoder indenfor genetik, endokrinologi og mikroskopi samt protein- og transkriptomanalyser for at tilvejebringe essentiel viden om de molekylære og cellulære mekanismer, der i komplekse netværk er ansvarlige for den systemiske kontrol af insekternes salt- og væskebalance. Denne viden er vigtig da den kan bane vejen for udviklingen af mere målrettede og specifikke pesticider, der ikke blot kan skåne nødvendige insekter såsom bier, men også vise sig mere skånsomme overfor både mennesker og miljø.

Arvemassen, i form af DNA, er i alle celler omgivet af proteiner. Disse proteiner kan blive bundet fast til DNA og skabe en type alvorlige DNA skader, som kaldes DNAprotein krydsbindinger. Repareres disse skader ikke, fremmer de udviklingen af cancer og accelerer aldringsprocesser hos mennesker. Desuden virker en lang række kemoterapeutiske stoffer i klinisk brug ved at fremkalde DNA-protein krydsbindinger, som medvirker til at slå tumorceller ihjel. Det er derfor afgørende at forstå de reparationsmekanismer, som normalt fjerner disse skader fra vores DNA. På trods af vigtigheden, kender vi i dag meget lidt til de ansvarlige mekanismer. En afgørende teknisk begrænsning i dette arbejde har været at direkte monitorere den type skade. For at overkomme denne barrier har vi udviklet et system, baseret på proteinekstrakter fra frøæg, som gør det muligt at genskabe de cellulære reparationsmekanismer i et reagensglas. Ved hjælp af dette system har vi identificeret en række specialiserede mekanismer, som fjerner skaderne i vores celler. Da mange forskellige proteiner kan blive bundet til DNA, omfatter DNA protein krydsbindinger meget forskelligartede skader. Vi vil derfor udnytte vores system til at undersøge reparationen af langt flere forskelligartede skader, herunder også de typer som dannes af kemoterapeutiske stoffer. På baggrund af denne nye viden, vil vi udvikle inhibitorer, som specifikt blokerer enkelte mekanismer og som har potentiale til anvendelse in cancer behandling.

Projektet omhandler de matematiske metoder og algoritmer, som bruges i computersimuleringer af væskers og gassers bevægelse. Simuleringer anvendes i dag mange steder, f.eks. i udviklingen af nye vingedesign til fly og vindmøller. Vi fokuserer her på systemer, hvor der både er en væske og en gas - f.eks. vand og luft – og dermed også en væskeoverflade. Enhver der har pjasket med vand som barn ved, at væskeoverflader kan have meget komplekse former og dynamik. Det stiller nogle helt særlige krav til de underliggende numeriske metoder, der omsætter de dynamiske ligninger til et sprog, som computere kan processere. Selv de bedste metoder i dag har en række begrænsninger ift. nøjagtighed og effektiv brug af computerkræfterne. Derfor er brugen af simuleringer stadig relativt beskeden indenfor industrier og ingeniørfag, der involverer komplekse væskeoverflader. Det vil vi ændre ved at designe nye beregningsmetoder baseret på grundlæggende indsigter i overfladens og de styrende ligningers geometriske og dynamiske egenskaber. Et vigtigt aspekt er udvikling af metoder til at beregne overfladens krumning og de relaterede kræfter som følge af overfladespænding. De nye metoder vil blive implementeret i open-source software, så alle kan få gavn af dem. Dette simuleringsværktøj vil have et utal af anvendelser, f.eks. simulering af brydende bølgers kræfter på skibe og havvindmøller, boblers dynamik i kemiske procesanlæg, udvikling af 3D printere og industrielle spray processer.

’Hvad der i 1968 var fiktion er i dag virkelighed’, har NASA erklæret (2014). Mange af de teknologier, som vi nu tager for givet - fra tablets og e-bogslæsere til undervandsbåde og elektriske køretøjer - tog oprindeligt fiktiv form i science fiction-bøger, -film og TV-serier. Mens krimier ofte er inspireret af virkelige hændelser, bliver fortællingerne også til virkelighed. Som i den gruvækkende ‘ubådssag’, som flere politieksperter mener er inspireret af fiktion. Men udover anekdoter som disse, ved vi meget lidt om hvordan populærkulturel fiktion reelt udmønter sig i virkeligheden. Mere specifikt mangler vi en systematisk, sociologisk forståelse af fiktionens operative magt og påvirkning i det sociale, professionelle og organisatoriske liv. Ambitionen med projektet er at undersøge populærkultur genres operative indflydelse på det sociale liv. Forskningen vil stille spørgsmål ved, hvordan fiktionen får adgang til - og flyder sammen med - forståelsesmæssige, symbolske og materielle aspekter af det professionelle arbejdsliv i udvalgte organisatoriske domæner. Det første underprojekt undersøger krimiens rolle i politiets efterforskningsarbejde i efterforskningsenheder og på politiskolen. Det andet projekt undersøger, hvilken rolle science fiction spiller i robotforskere og ingeniørers arbejde i regi af en inkubator for robotiværksættere. I det tredje projekt udforskes klimafiktionens rolle i organiseringen af radikal klimaforandring i en civilsamfundsorganisation.

Enzymer, som er Naturens katalysatorer, kan katalysere reaktioner hurtigt og miljøvenligt, da de virker under milde forhold (fx rumtemperatur, neutral pH, atmosfærisk tryk), samt er biologisk nedbrydelige. Enzymer er meget selektive med hensyn til de ønskede produkter, hvilket gør dem attraktive over konventionelle kemiske katalysatorer. Men brugen af enzymer i industriel produktion står over for et teknologisk og økonomisk problem. Hovedårsagen er den begrænsede produktivitet, herunder mængden af produkt dannet pr. reaktorvolumen over tid, som generelt opnås ved biokatalyse. Procesteknologiske værktøjer kan øge produktiviteten af biokatalytiske reaktioner. Kontinuerlig strømningsteknologi spiller en afgørende rolle i optimering af enzymatiske reaktionsparametre og i at øge produktionskapaciteten fra laboratorie- til industrielle skalaer. Procesoptimering og opskalering kan gøres på en bæredygtig måde i kontinuerligt betjente miniaturiserede strømningsreaktorer, der fremskynder de enzymatiske reaktioner og bruger færre ressourcer. Fotobiokatalyse er brugen af biologiske materialer til at fremstille kemikalier fra lys og vand, hvilket tilbyder bæredygtig produktion af kemiske stoffer. Kobling af enzymer med lys og fotokatalysatorer er en elegant tilgang, men optimering og opskalering af disse systemer skal laves energieffektivt, hvilket er det endelige mål med PHOTOX-f: Yderst produktiv fotobiokatalyse i kontinuerlige strømningsreaktorer.

Ekstreme klimaforandringer kræver ekstreme menneskelige reaktioner, i fremtiden såvel som i fortiden. Da vores nu uddøde slægtning, neandertaleren, netop levede i en tid med ekstreme klimaforandringer, kan studiet af deres evne til at tilpasse sig - eller manglende evne – biddrage med en komparativ og tidsdyb forståelse af centrale menneskelige respons-dynamikker. Med særlig fokus på neandertalerens nordligste geografiske tilstedeværelse, går dette projekt et vigtigt skridt videre i afkodningen af hvordan nordlige neandertalere overlevede transitionen til en ekstrem istid i perioden 115-60.000 år før nu, hvorefter de relativ hurtigt uddøde i en klimatisk langt mildere periode. Teori- og database-udvikling danner forståelserammen, og det kvantitative og kvalitative datagrundlag, for en helt ny adfærds-økologisk modelleringstilgang med formålet at teste og kortlægge variationen af tilpasningsstrategier blandt istidens neandertalere. Endvidere, og med det empiriske formål at teste netop hvor langt nordpå neandertalerne kom, vil strategiske geoarkæologiske undersøgelser og helt nye landskabsrekonstruktioner i det nuværende dansk-tyske grænseland, danne grundlaget for målrettet feltrekognisering med potentialet til at gøre skelsættende arkæologiske opdagelser. I sin tilgang og fokus er dette projekt nyskabende og vil, med sin interdisciplinære forankring i arkæologi, geologi og biovidenskab, sikre en data-dreven analyse af neandertalerenes geografiske og adfærdsmæssige grænser.

Formålet med dette projekt er at identificere de karakteristika, der adskiller en HIV-smittet immuncelle fra en rask immuncelle; samt at undersøge, hvilke egenskaber, der afgør, om den virus-smittede celle overlever eller dør, når HIV-behandling opstartes. Baggrunden for projektet er, at vi trods mere end 35 års forskning fortsat ikke har en kur for HIV. Derfor må de mere end 36 millioner mennesker, som i dag lever med HIV, tage daglig medicin for at bremse sygdommens udvikling. En kur for HIV vil fjerne behovet for daglig medicinering, livslang kontakt til sundhedssystemet, samt den reducere den stigmatisering, som mange HIV smittede fortsat lever med. For at kunne eliminere HIV fra kroppen er vi nødt til at kunne skelne syge virus-inficerede immunceller fra raske immunceller. Dette har vist sig at være særdeles vanskeligt, fordi HIV integrerer sig i cellernes DNA, hvor det kan være inaktivitet i årevis. Når virus er inaktivt, kan immunforsvaret ikke kende forskel mellem en syg og en rask celle, fordi de er ens på overfladen. Dette projekt stiler mod at finde særlige kendetegn, som adskiller celler med HIV fra celler uden HIV. Det gøres ved at sortere immunceller fra HIV-smittede personer, der opstarter behandling. Herefter undersøges forskelle mellem cellerne på enkel celle-niveau. Denne information kædes sammen med kliniske informationer fra behandlingsforløbet, samt effekten af specifikke interventioner, som er rettet mod at udrydde HIV reservoiret.

Hvilken rolle spiller omstændigheder i arbejdslivet for senere karriereforløb? Det er et centralt spørgsmål i arbejdsmarkedsøkonomi, som jeg vil besvare i kombination med et andet helt centralt spørgsmål fra sundhedsøkonomi, nemlig hvordan faglige erfaringer fra kolleger påvirker lægers praksis og dermed behandlingen af deres patienter. Jeg studerer arbejdsmarkedet for læger, fordi det er et af de vigtigste arbejdsmarkeder for specialister i moderne økonomier. Forskningsprojektet vil undersøge om lægers karrierer og deres beslutninger vedr. behandling af patienterne bliver skabt af lægernes egne evner og adfærd, eller af ydre omstændigheder, som fx arbejdspladsens prestige og af lægernes kolleger.

Enzymer er proteinkatalysatorer, der accelererer stort set alle kemiske reaktioner i celler. De arbejder overalt og hele tiden – fra omdannelse af sukker til energi i din krop, til fotosyntese i træer og planter udenfor dit vindue. I dag kan mange enzymer isoleres fra deres naturlige kilder og benyttes i produktion af alt fra biobrændsler til lægemidler. Imidlertid er det ikke altid at enzymer er kompatible med ikke-biologiske funktioner. De mangler ofte den egnede stabilitet, ellers findes ikke til den specifikke kemiske reaktion af interesse. Derfor er forbedring af enzymers evne til at katalysere nye reaktioner et formidabelt mål, indenfor både akademia og industrien. Ændring af proteinsammensætningen er den typiske metode til at udvikle nye enzym funktioner. Mange mener at en sådan udvikling kun kan opnås ved en genetisk tilgang, som for eksempel mutagenese og rettet evolution (Nobel Pris i Kemi i 1993 og 2018), hvilket ændrer proteinsammensætningen på et genetisk plan. For at give et alternativ til feltet, foreslår jeg en kemisk metode hvori proteinsammensætningen ændres ved kemisk reaktion med aktive polymerer (lange kæder af molekyler). Efter reaktionen arbejder proteinet og polymeren i fællesskab for at katalysere mange nye kemiske reaktioner, som naturlige proteiner ikke kan gøre. Jeg kalder denne kombination af protein-polymer for ”semisyntetiske enzymer”. Denne kemiske tilgang er fordelagtigt fordi, den er en simple løsning til at udvikle nye protein katalysatorer

Det arktiske ishav spiller en kolossal rolle for klodens klima, og både atmosfæren og biosfæren. Mylderet af alger som hvert år blomstrer op, og som binder atmosfærisk CO2 og transporterer det til havets bund, er tæt knyttet til havisen. I Arktis foregår klimaforandringerne hurtigere og voldsommere end noget andet sted på kloden. Man forventer at det arktiske isdække vil være helt forsvundet om sommeren om blot få årtier. Det vil få stor betydning for hele det marine økosystem, og vil påvirke både Arktis evne til CO2 lagring og fiskeriet i Nordatlantiske farvande. Sedimentlagene på havets bund indeholder et aftryk af det liv som fandtes vandsøjlen gennem tiderne og de kan derfor indirekte vise hvordan vores klima har udviklet sig. De mikroskopiske is-alger efterlader sig spor på havbunden i form af fossiler, fedtsyrer, og DNA. Dette projektet undersøger hvordan livet i det arktiske ocean har forandret sig igennem de sidste 11.700 år, en tidsperiode som rummede varmere perioder i Arktis end dem vi oplever nu, ved at bruge nye marinsedimentkerner fra NØ og NV Grønland. Resultaterne vil kunne bidrage til at forbedre de nyeste internationale klimamodellers evne til at forudsige konsekvenserne af de igangværende forandringer i Arktis. Projektet bliver forankret på GEUS og Københavns Universitet, og indeholder forskningsaktiviteter i Norge og Canada og uddannelse af to yngre forskere.