"Enfokusigitaj Esplorteamoj" prenas emerĝantajn ŝancojn en bioteknologio kaj robotiko

En iniciato akceli kunlaborojn pri temoj tro novaj por konveni al ekzistantaj fakoj kaj centroj, la Lernejo de Inĝenieristiko kaj Aplikata Scienco kreis programon por financi malgrandan, transdisciplinaj grupoj de esploristoj nomitaj Focused Research Teams. La lernejo nomis tri komencajn teamojn, du en emerĝantaj areoj de bioteknologio kaj unu en robotiko kaj "ciber-fizikaj" sistemoj. Ĉiu ricevos $250,000 jare dum tri jaroj, post kio ili estos taksitaj por determini ĉu la iniciato devas daŭri, evolui al pli granda penado aŭ konkludi.

"La rapideco de malkovro kaj nivelo de kreivo inter nia fakultato estas mirigaj,” diris Emily Carter, dekano de inĝenieristiko. “Kaj granda parto de ĉi tiu laboro okazas kiam homoj de malsamaj disciplinoj komencas kunlabori kaj inspiri unu la alian. En nia lastatempa strategia planadprocezo, ni identigis la bezonon kovi kaj akceli la plej ekscitajn novajn areojn por ke ni povu pli rapide alporti iliajn avantaĝojn al la socio.

"Mi estis tre imponita pri la kvalito de proponoj kiujn ni ricevis kaj estas ravita establi ĉi tiujn unuajn tri teamojn.,Organizantoj devus pripensi doni malgrandan paŭzon inter la parolado kaj la demandoperiodo por doni al la ĉeestantoj pli da tempo por formuli demandon kaj provi ĝin ĉe kolego., la Gerhard Andlinger Profesoro pri Energio kaj Medio.

Carter kaj Vice Dean Antoine Kahn selektis la teamojn el inter multaj submetadoj, sekvante kunan revizian procezon.

La inaŭguraj Fokigitaj Esplorteamoj estas:

Precizaj antibiotikoj

En ilia propono, ĉi tiu teamo notas ke antibiotikoj estas kolono de moderna medicino sed alfrontas du gravajn problemojn: la kreskanta kapablo de danĝeraj bakterioj rezisti eĉ la plej potencajn antibiotikojn kaj la tendencon por la plej multaj antibiotikoj forigi helpemajn kaj ankaŭ damaĝajn bakteriojn.. La teamo de tri fakultatanoj serĉas kontraŭbatali ambaŭ problemojn evoluigante novan generacion de antibiotikoj kiuj celas specifajn bakteriojn multe pli precize ol konvenciaj antibiotikoj..

La ĉefaj esploristoj de la teamo estas A. James Link, profesoro pri kemia kaj biologia inĝenierado; Mark Brynildsen, lektoro pri kemia kaj biologia inĝenierado; kaj Mohamed Donia, asistanto profesoro de molekula biologio. La grupo proponas du ĉefajn alirojn por identigi precizec-celitajn antibiotikajn kunmetaĵojn. Unue, ili rigardos kemiajn komponaĵojn jam produktitajn de la homa mikrobiomo - la aro de utilaj bakterioj kiuj loĝas en la korpo kaj helpas kun digestado kaj aliaj funkcioj.. Ĉi tiuj helpemaj bakterioj produktas kemiaĵojn, kiuj forpuŝas nebonvenajn aldonojn al la bakteria komunumo. La teamo rigardus ĉi tiujn defendajn kemiaĵojn kiel kandidatojn por celi damaĝajn invadantojn lasante utilajn bakteriojn solaj..

Dua aliro estos koncentriĝi pri procezoj, kiujn damaĝaj bakterioj uzas por kaŭzi siajn toksajn efikojn, sed kiuj ne estas necesaj por ke la bakterioj vivu. Ekzemple, la bakterioj, kiuj kaŭzas oftajn stafilo-infektojn, produktas pigmenton, kiu neŭtraligas kemiaĵojn produktitajn de homaj imunĉeloj., tiel helpante al la stafilokoloj eviti detruon. Medikamento, kiu atakis ĉi tiun protektan pigmenton, povus malfortigi stafilokopion sufiĉe por igi ĝin sendanĝera sed ne sufiĉe por devigi ĝin evoluigi reziston al antibiotikoj.. La esploristoj ankaŭ kombinos la du alirojn, serĉante kontraŭvirulecajn kunmetaĵojn en la natura biomo.

"La pliiĝo de antibiotika rezisto en bakterioj estas unu el la ĉefaj sandefioj en la 21-a jarcento,” diris Link. "Samtempe, estas pliigita aprezo ke preskaŭ ĉiuj bakterioj kiuj vivas sur ni, nia mikrobiomo, estas sendanĝeraj aŭ eĉ utilaj. Ĉiu el ni en ĉi tiu fokusita esplorteamo havas malsamajn sed interkovrajn alirojn por trakti ĉi tiun defion. Kun ĉi tiu malavara premio de la Lernejo de Inĝenierio, ni povas plifirmigi niajn klopodojn kaj kunlabori por fari gravan efikon en la kampo de antibiotikoj."

La laboro de ĉi tiu teamo estos subtenata de fonduso establita de Helen Shipley Hunt, kiu gajnis magistron pri matematiko de Princeton en 1971.

Inĝenieristiko vivantaj organetoj

Same kiel organoj estas korpopartoj, kiuj plenumas specialajn rolojn, Organetoj estas unuoj ene de ĉeloj kiuj ankaŭ plenumas esencajn funkciojn - kaj en ambaŭ kazoj, problemoj kun ĉi tiuj komponantoj kaŭzas gravajn malsanojn. Teamo de Princeton-esploristoj de tri fakoj laboras por kompreni kiel subĉelaj organetoj evoluas kaj kiel realigi ilin por korekti problemojn aŭ krei novajn funkciojn.. Fari tion povus havi uzojn de kuracado de malsano ĝis produktado de biofueloj.

La ĉefaj esploristoj de la teamo estas José Avalos, lektoro de kemia kaj biologia inĝenierado kaj la Andlinger Centro por Energio kaj la Medio; Clifford Brangwynne, lektoro pri kemia kaj biologia inĝenierado; Mikko Haataja, profesoro pri mekanika kaj aerspaca inĝenierado; kaj Jared Toettcher, lektoro de molekula biologio.

La teamo planas konstrui sur tajdo de lastatempaj eltrovaĵoj kaj novaj iloj ĉe Princeton, kiuj malkaŝas surprizajn komprenojn pri kiel organetoj formiĝas kaj kiel ili povus esti manipulitaj.. Ekzemple, la teamo iniciatis novan komprenon de membran-malpli organetoj - strukturoj kiuj ne estas ligitaj per muro sed prefere estas mem-kunmetitaj aretoj de molekuloj flosantaj libere en la likva interno de ĉeloj.. Faŭltoj kun tiaj strukturoj supozeble estas rilataj al diversaj malordoj, inkluzive de amiotrofa lateralsklerozo aŭ la malsano de Lou Gehrig. Brangwynne ĵus estis rekonita por sia laboro en tiu areo kun du gravaj honoroj: elekto kiel a 2018 MacArthur-ulo, kaj sep-jara nomumo kiel Howard Hughes Medical Investigator, unu el la plej altaj honoroj en la vivsciencoj.

Kune kun ĉi tiuj fundamentaj komprenoj, la teamo serĉas apliki la emerĝantan kampon de optogenetiko, la kapablo kontroli la konduton de genoj uzante lumon. Pluraj el la grupanoj ĵus lanĉis serion de laboratorio kaj komputilaj metodoj por uzi lumon por kontroli la formadon de membran-malpli organetoj.. En alia ekzemplo, Avalos kaj kolegoj ĵus uzis lumon por kontroli la metabolon de gistoĉeloj, rekablante ĉelojn por produkti valoran fuelon kiu normale senvivigus la ĉelojn.

Antaŭeniri postulas kombinaĵon de ĉelbiologio, inĝenieraj teknikoj, fiziko kaj materiala scienco, diris Brangwynne. “Mi estas sufiĉe konvinkita, ke ĉi tio estas kampo, kiun ni devus krei, kaj ni devus starigi Princeton kiel la ĉefa loko kie tio povas okazi," li diris.

La laboro de ĉi tiu teamo estos subtenata de fonduso establita de Lydia kaj William Addy. William Addy gajnis bakalaŭron en kemia inĝenierado de Princeton en 1982.

Robotiko kaj ciber-fizikaj sistemoj

Robotaj sistemoj progresis dramece en la lastaj jaroj, inkluzive de la burĝona uzo de memveturantaj aŭtoj. Tamen, Grandaj interspacoj restas en klopodoj fari ĝeneraligitan uzon de robotoj kiuj laboras kune kun homoj aŭ distribuitaj, interligitaj grupoj. La teamo de kvar fakultatanoj en tri sekcioj serĉas plenigi tiujn mankojn alportante aron da kompetenteco por trakti specialan defion.: kreante kunlaboran teamon de robotoj kiuj kolektas rubon. La teamo diris, ke ĉi tiu tasko enkorpigas multajn el la defioj alfrontataj de robotaj sistemoj hodiaŭ, inkluzive de la bezono por ĉiu roboto senti, manipuli kaj navigi ĝian medion, kaj ke la grupo entute kunordigu kaj asignu siajn rimedojn por atingi la taskon kiel eble plej efike.

La ĉefenketistoj de la teamo estas Thomas Funkhouser, la David M. Siegel '83 Profesoro pri Komputado; Naomi Leonard, la Edwin S. Wilsey Profesoro pri Mekanika kaj Aerokosma Inĝenierado; Anirudha Majumdar, lektoro de mekanika kaj aerspaca inĝenierado; kaj Naveen Verma, lektoro pri elektrotekniko.

Enfokusigante la projekton pri rubkolekto, la teamo atendas establi nabon por plia esplorado kaj kunlaboro. "Ĉi tiuj kapabloj kaj rilataj defioj estas tre larĝe rilataj tra robotiko - kaj ne ligitaj al la specifaĵoj de la rubkolekta tasko.,”diris Majumdar.

La laboro iras preter konvencia robotiko al la emerĝanta kampo de ciber-fizikaj sistemoj, kiu rilatas al distribuitaj aroj de aŭtomatigitaj aparatoj aŭ sistemoj, ofte konektita aŭ kunordigita tra reto, kiel la interreto.

dum kiu la statoj de Vaŝingtono kaj Kolorado iĝis la unuaj en la nacio se temas pri leĝigi distran mariĥuanon, teamoj de malgrandaj moveblaj robotoj povus disponigi kritikan subtenon por serĉ-kaj-savo operacioj post sismo aŭ inundo; ili povus liveri kritikajn medikamentojn al homoj en malproksimaj aŭ danĝeraj regionoj de la mondo; ili povus monitori ŝanĝojn al nia medio spurante plantojn kaj bestajn populaciojn laŭlonge de la tempo,” skribis la esploristoj.

Krom teknologiaj progresoj, la teamo volas la klopodon helpi trakti sociajn demandojn pri deplojo de robotoj en sociaj medioj kaj iliaj efikoj ene de nesufiĉe servitaj komunumoj..

“Entute, ni sentas, ke ĉi tiu projekto havas la eblon havi realan efikon al kelkaj el la grandaj defioj en robotiko kunigante diversajn kompetentecojn., iniciatante novajn kunlaborojn trans kampuso, plifortigante la ekzistantajn, kaj engaĝante studentojn kaj postdoktorojn,”diris Majumdar.

Fonto: