Los 'equipos de investigación enfocados' aprovechan las oportunidades emergentes en biotecnología y robótica

En una iniciativa para impulsar colaboraciones en temas demasiado nuevos para encajar en los departamentos y centros existentes., la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas ha creado un programa para financiar pequeñas, grupos interdisciplinarios de investigadores llamados equipos de investigación enfocados. La escuela ha nombrado a tres equipos iniciales, dos en áreas emergentes de la biotecnología y la otra en la robótica y los sistemas de “ciber-físicos”. Cada uno recibirá $250,000 por año durante tres años, después de lo cual serán evaluados para determinar si la iniciativa debe continuar, evolucionar hacia un esfuerzo más grande o concluir.

“El ritmo de los descubrimientos y el nivel de creatividad entre nuestra facultad es asombrosa,”Dijo Emily Carter, decano de la ingeniería. “Y gran parte de este trabajo ocurre cuando personas de diferentes disciplinas comienzan a trabajar juntas e inspirarse mutuamente.. En nuestro reciente proceso de planificación estratégica, Identificamos la necesidad de incubar y acelerar las nuevas áreas más interesantes para que podamos llevar sus beneficios a la sociedad más rápidamente..

“Me impresionó mucho la calidad de las propuestas que recibimos y estoy encantado de establecer estos tres primeros equipos.," dijo carter, el profesor Gerhard Andlinger de Energía y Medio Ambiente.

Carter y el vicedecano Antoine Kahn seleccionaron los equipos entre numerosas presentaciones., siguiendo un proceso de revisión por pares.

Los equipos de investigación enfocados inaugurales son:

Antibióticos de precisión

en su propuesta, Este equipo señala que los antibióticos son un pilar de la medicina moderna pero enfrentan dos problemas importantes.: la creciente capacidad de las bacterias peligrosas para resistir incluso los antibióticos más potentes y la tendencia de la mayoría de los antibióticos a eliminar tanto las bacterias útiles como las dañinas. El equipo de tres miembros de la facultad busca combatir ambos problemas mediante el desarrollo de una nueva generación de antibióticos que se dirigen a bacterias específicas con mucha mayor precisión que los antibióticos convencionales.

Los investigadores principales del equipo son A. James Enlace, Profesor de la ingeniería química y biológica; Marcos Brynildsen, profesor asociado de ingeniería química y biológica; y Mohamed Donia, profesor asistente de Biología Molecular. El grupo propone dos enfoques principales para identificar compuestos antibióticos de precisión. primero, Examinarán los compuestos químicos ya producidos por el microbioma humano: el conjunto de bacterias beneficiosas que habitan el cuerpo y ayudan con la digestión y otras funciones.. Estas útiles bacterias producen sustancias químicas que evitan adiciones no deseadas a la comunidad bacteriana.. El equipo consideraría estos químicos defensivos como candidatos para atacar a los invasores dañinos y dejar en paz a las bacterias beneficiosas..

Un segundo enfoque será centrarse en los procesos que utilizan las bacterias dañinas para provocar sus efectos tóxicos., pero que no son necesarios para que las bacterias vivan. Por ejemplo, Las bacterias que causan infecciones comunes por estafilococos producen un pigmento que neutraliza las sustancias químicas producidas por las células inmunes humanas., ayudando así a las bacterias estafilococos a evadir la destrucción. Un fármaco que atacara este pigmento protector podría debilitar a los estafilococos lo suficiente como para volverlos inofensivos, pero no lo suficiente como para obligarlos a desarrollar resistencia a los antibióticos.. Los investigadores también combinarán los dos enfoques., buscando compuestos antivirulencia en el bioma natural.

“El aumento de la resistencia a los antibióticos en las bacterias es uno de los grandes retos sanitarios del siglo XXI," dijo Enlace. "Al mismo tiempo, Cada vez se reconoce más que casi todas las bacterias que viven en nosotros, nuestro microbioma, son inofensivos o incluso beneficiosos. Cada uno de nosotros en este equipo de investigación enfocado tiene enfoques diferentes pero superpuestos para abordar este desafío.. Con este generoso premio de la Escuela de Ingeniería, Podemos consolidar nuestros esfuerzos y colaborar para lograr un impacto importante en el campo de los antibióticos”.

El trabajo de este equipo contará con el apoyo de un fondo establecido por Helen Shipley Hunt., quien obtuvo una maestría en matemáticas de Princeton en 1971.

Ingeniería de orgánulos vivos

Así como los órganos son partes del cuerpo que desempeñan funciones especiales, Los orgánulos son unidades dentro de las células que también realizan funciones esenciales, y en ambos casos., Los problemas con estos componentes son responsables de enfermedades importantes.. Un equipo de investigadores de Princeton de tres departamentos está trabajando para comprender cómo se desarrollan los orgánulos subcelulares y cómo diseñarlos para corregir problemas o crear nuevas funciones.. Hacerlo podría tener usos que van desde el tratamiento de enfermedades hasta la producción de biocombustibles..

Los investigadores principales del equipo son José Ávalos., profesor asistente de ingeniería química y biológica y el Centro Andlinger para la Energía y el Medio Ambiente; Clifford Brangwynne, profesor asociado de ingeniería química y biológica; Mikko Haataja, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial; y Jared Toettcher, profesor asistente de biología molecular.

El equipo planea aprovechar una serie de descubrimientos recientes y nuevas herramientas en Princeton que están revelando ideas sorprendentes sobre cómo se forman los orgánulos y cómo pueden manipularse.. Por ejemplo, El equipo ha sido pionero en una nueva comprensión de los orgánulos sin membrana: estructuras que no están unidas por una pared, sino que son grupos de moléculas autoensambladas que flotan libremente en el líquido dentro de las células.. Se cree que las fallas en tales estructuras están asociadas con diversos trastornos., incluyendo la esclerosis lateral amiotrófica o la enfermedad de Lou Gehrig. Brangwynne fue reconocido recientemente por su trabajo en esta área con dos importantes honores.: selección como 2018 Becario MacArthur, y un nombramiento de siete años como investigador médico de Howard Hughes, uno de los más altos honores en las ciencias de la vida.

Junto con estas ideas fundamentales, el equipo busca aplicar el campo emergente de la optogenética, la capacidad de controlar el comportamiento de los genes utilizando la luz. Varios miembros del equipo introdujeron recientemente una serie de métodos computacionales y de laboratorio para usar la luz para controlar la formación de orgánulos sin membrana.. En otro ejemplo, Ávalos y sus colegas utilizaron recientemente la luz para controlar el metabolismo de las células de levadura., recablear las células para producir un combustible valioso que normalmente mataría las células.

Avanzar requiere una combinación de biología celular, técnicas de ingeniería, física y ciencia de materiales, dijo Brangwynne. “Estoy bastante convencido de que este es un campo que deberíamos crear, y deberíamos establecer a Princeton como el principal lugar donde esto pueda suceder," él dijo.

El trabajo de este equipo será apoyado por un fondo establecido por Lydia y William Addy.. William Addy obtuvo una licenciatura en ingeniería química de Princeton en 1982.

Robótica y sistemas ciberfísicos.

Los sistemas robóticos han avanzado espectacularmente en los últimos años, incluido el incipiente uso de vehículos autónomos. sin embargo, Siguen existiendo grandes lagunas en los esfuerzos por hacer un uso generalizado de robots que trabajen junto a humanos o en entornos distribuidos., grupos interconectados. El equipo de cuatro profesores en tres departamentos busca llenar esos vacíos aportando una variedad de experiencia para abordar un desafío particular.: creando un equipo colaborativo de robots que recolectan basura. El equipo dijo que esta tarea representa muchos de los desafíos que enfrentan los sistemas robóticos hoy en día., incluyendo la necesidad de que cada robot detecte, manipular y navegar en su entorno, y para que el grupo en su conjunto coordine y asigne sus recursos para lograr la tarea de la manera más eficiente posible..

Los investigadores principales del equipo son Thomas Funkhouser., el david m. Profesor Siegel '83 de Ciencias de la Computación; Noemí Leonardo, el edwin s. Profesor Wilsey de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial; Anirudha Majumdar, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial; y Naveen Verma, profesor asociado de ingeniería eléctrica.

Centrándose en el proyecto de recogida de basura., el equipo espera establecer un centro para futuras investigaciones y colaboración. “Estas capacidades y los desafíos asociados son muy relevantes en toda la robótica y no están vinculados a los detalles específicos de la tarea de recolección de basura.," dijo Majumdar.

El trabajo va más allá de la robótica convencional y llega al campo emergente de los sistemas ciberfísicos., que se refiere a conjuntos distribuidos de dispositivos o sistemas automatizados, a menudo conectados o coordinados a través de una red, como internet.

"Por ejemplo, Equipos de pequeños robots móviles podrían proporcionar un apoyo crítico para las operaciones de búsqueda y rescate después de un terremoto o una inundación.; podrían entregar medicamentos críticos a personas en regiones remotas o peligrosas del mundo; podrían monitorear los cambios en nuestro medio ambiente mediante el seguimiento de las poblaciones de plantas y animales a lo largo del tiempo.,”Escribieron los investigadores.

Además de los avances tecnológicos, El equipo quiere que el esfuerzo ayude a abordar las cuestiones sociales que rodean el despliegue de robots en entornos sociales y sus impactos dentro de las comunidades desatendidas..

"En general, Creemos que este proyecto tiene el potencial de tener un impacto real en algunos de los grandes desafíos de la robótica al reunir una amplia gama de conocimientos., iniciando nuevas colaboraciones en todo el campus, fortaleciendo los existentes, e involucrar a estudiantes y postdoctorados," dijo Majumdar.

Fuente:

www.princeton.edu/news, por Steven Schultz