P r o j e k t k a t a l o g F o r å r

Transkript

1 Det Naturvidenskabelige Fakultet P r o j e k t k a t a l o g F o r å r F ø r s t e å r s p r o j e k t F 3 - F a g, F o r s k n i n g o g F æ l l e s s k a b

2 Indholdsfortegnelse Projekt 1: A mysterious underwater sound 3 Projekt 2: Algorithms to identify clusters of similar objects in biomedical data 4 Projekt 3: Antibiotika og plasmidkodede resistensgener i bakterier 5 Projekt 4: Antibiotikaresistens i miljøet omkring os 6 Projekt 5: Antibiotikaresistens i stafylokokker 7 Projekt 6: Automatic Vehicle Ticketing System Using Computer Vision Techniques 8 Projekt 7: Catching the light 9 Projekt 8: Celler, proteiner og gener i udvikling af leverfibrose hos mus 10 Projekt 9: Characterization of molecular changes in pancreatic beta cells upon exposure to 11 artificial sweeteners Projekt 10: Colon cancer and gut microbiota: how the genetic makeup of the cells defines 12 response to metabolites Projekt 11: Computational Methods for Modeling and Analyzing Biological Networks 13 Projekt 12: Computerens fysik 14 Projekt 13: Computerkemi som redskab til design af molekyler med specielle egenskaber 15 Projekt 14: Direct observation of endocytosis and vesicle transport in living cells 16 Projekt 15: DNA som kiral katalysator i kemiske reaktioner 17 Projekt 16: Er bunden elektrisk? - på jagt efter kabelbakterier 18 Projekt 17: Er det antipsykotiske lægemiddel quetiapin farligt for gravide? 19 Projekt 18: Er det virkelig i min mad? 20 Projekt 19: ESS Light for the Future 21 Projekt 20: Evolution in action; the evolution of antibiotic resistance 22 Projekt 21: Fedtsyre vesikler som lægemiddel carrier systemer 23 Projekt 22: Football data visualization 24 Projekt 23: From physical chemistry to ecotoxicity 25 Projekt 24: Functional analysis of a fish oil diet 26 Projekt 25: Fusion af biomembraner 27 Projekt 26: Game of hunger 28 Projekt 27: Gastrofysik - fysikken og kemien af mad og smag 29 Projekt 28: Generic drugs: Are they the same than the original? 30 Projekt 29: Graph layouts without crossings 31 Projekt 30: Har kolesterolsænkende lægemidler en beskyttende virkning mod kræft? 32 Projekt 31: Hasselmusens udbredelse i Svanninge Bjerge 33 Projekt 32: How old am I? Perceived age and chronological age. 34 Projekt 33: Hudpleje: Creme eller lotion eller salve? 35 Projekt 34: Hvor meget kviksølv har du i dig? 36 Projekt 35: Hvordan dannes centrosomer og primære cilier og hvorfor er de associeret med en 37 række humane sygdomme? Projekt 36: Hvordan spiser planter dyr? 38 Projekt 37: Hvordan udvikles sukkersyge? 39 Projekt 38: Importance of protein tyrosine phosphorylation for normal and cancer cell signaling 40 Projekt 39: Indbygning af lægemidler i lagdelte dobbelthydroxider 41 Projekt 40: Indeksteori 42 Projekt 41: Indkapsling af hydrofile molekyler i nye fosfat amfifil nanocontainere 43 Projekt 42: Interview on Drugs: How much common population knows about drugs? A useful social 44 study Projekt 43: Is it the Higgs? LHC and the elementary particle discovery 45 Projekt 44: Is safe medicine safe? 46 Projekt 45: Isolering af antibiotikaresistente bakterier 47 Projekt 46: Kaotisk dynamik 48 Projekt 47: Klimaeffekter på plante-dyr interaktioner 49 Projekt 48: Klimapåvirkning af det kystnære miljø 50 Side 1 / 102

3 Projekt 49: Kompleks differentiation 51 Projekt 50: Leverens transkriptionelle respons på indtagelse af føde 52 Projekt 51: Lipids are more than just fat 53 Projekt 52: Lægemidler til rektal administration 54 Projekt 53: Lægemidler, gifte og NMR 55 Projekt 54: Measuring visual acuity in animals using the optokinetic response 56 Projekt 55: Medicinal chemistry: Design and synthesis of new therapeutics for type 2 diabetes 57 Projekt 56: Medicingennemgange for at optimere patienters lægemiddelanvendelse 58 Projekt 57: Mission Blå 59 Projekt 58: Modulation of drug efflux transporters 60 Projekt 59: Molekylær Sygdomsgenetik Mutationsdiagnostik, molekylær sygdomsmekanisme og 61 behandling Projekt 60: Nanobiosensorer 62 Projekt 61: Numerical simulations of physical systems 63 Projekt 62: Numerical solution of stochastic differential equations 64 Projekt 63: Nye elektrodematerialer til Li-ion batterier 65 Projekt 64: Online og Offline Planlægning 66 Projekt 65: Parental care, foraging, and reproductive success in birds. 67 Projekt 66: Partikeldetektion 68 Projekt 67: Plastic - a hazard to the marine environment 69 Projekt 68: Point-of-no-return: exploring the molecular mechanisms of cell death 70 Projekt 69: Polymerfysik 71 Projekt 70: Popular Classification Methods in Machine Learning 72 Projekt 71: Protein dynamics and disease 73 Projekt 72: Proteiners interaktion med nanopartikler 74 Projekt 73: Public opinion on the wolf in Denmark and neighboring countries 75 Projekt 74: Registrering af dyr ved lydoptagelser (flagermus) 76 Projekt 75: Regnbetingede udløb i Odense og effekter på vandløbene 77 Projekt 76: Relativistiske effekter i kvantekemi og molekylfysik 78 Projekt 77: Resistance to antibiotics by RNA methylation 79 Projekt 78: Ruteplanlægning for fly 80 Projekt 79: Self-cleaning surfaces the Lotus effect 81 Projekt 80: Sensitivity of fluorescence light to environmental conditions 82 Projekt 81: Smagsanalyse 83 Projekt 82: Smart climbing Geckos have it in their feet 84 Projekt 83: Små regulatoriske RNA molekyler i Listeria 85 Projekt 84: Smågnavernes populationsbiologi i Svanninge Bjerge 86 Projekt 85: Solsystemets mekanik 87 Projekt 86: Spil 88 Projekt 87: Strukturen af G-quadrupleksen i de humane telomerer studeret med computerkemi 89 Projekt 88: Synger fisken i de danske søer? 90 Projekt 89: The dark side of the Universe 91 Projekt 90: The role of protein oxidation in the development and progression of atherosclerosis. 92 Projekt 91: Thrombin-bindende aptamerer 93 Projekt 92: Udvikling af knogleceller fra humane stamceller 94 Projekt 93: Udvikling af lokalbedøvende lægemiddelformulering 95 Projekt 94: Udvikling af nye lægemidler v.h.a. Click Chemistry 96 Projekt 95: Uendelighed 97 Projekt 96: Undersøgelse af det nanoskopiske struktur i menneskehud 98 Projekt 97: Undersøgelsesbaseret undervisning 99 Projekt 98: What do we eat? 100 Projekt 99: Who's Julia? 101 Projekt 100: Zink signalering i kræft 102 Side 2 / 102

4 Projekt 1: A mysterious underwater sound Magnus Wahlberg, magnus@biology.sdu.dk Biologisk Institut Marinbiologisk Forskningscenter, Kerteminde Biologisk institut Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. biologisk akustik, marinbiologi During recordings of the background noise in Kerteminde harbour, we very often hear a squeaking sound of unknown origin. From our experience in bioacoustic research, we think the origin is a fish, but we do not know which species. Sounds from Danish fish (and also from marine invertebrates) are very poorly described in the scientific litterature. We know that almost all marine animals have ears, but we know very little about how they communicate using acoustics. This specific sound that we hear in Kerteminde harbour has to our knowledge never been described properly. In this project we record this sound and describe its physical characteristics (how loud is it, what frequencies does it contain). We also try to localize where in the harbour the sounds originate. If we can catch the sound-producing animal we investigate if it will also produce sounds in captivity. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på Biologi, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office litteratur opgivet. Side 3 / 102

5 Projekt 2: Algorithms to identify clusters of similar objects in biomedical data Christian Wiwie, Institut for Matematik og Datalogi Programming skills not required, but recommended IMADA at campus Mindst 3 og maks 5 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Algorithms, Clustering, Groups, Similarity, Computational Biology Technological advances in many scientific areas lead to an increasingly large number of data sets and also to individual data sets of larger size. This trend is also present in the biomedical area, where new biotechnological discoveries lead to more sensitive ways to analyze complex biological systems such as the human cell. No scientist today can analyze these data amounts manually anymore, which is why they are strongly assisted by software specifically designed to analyze biomedical data in various ways. Often, such software is based on algorithms for formalized Computer Science problems, which can be applied to but are not limited to biomedical data. One such class of algorithms are clustering methods that belong to the field of unsupervised learning. They assist scientists in getting an overview over their data and based on these in suggesting reasonable (and expensive) follow-up experiments. Assuming, that a data set is a collection of data for a set of objects, clustering approaches identify groups (called clusterings) of similar objects (e.g. genes, proteins, patients, ) in such a data set. Clustering approaches are utilized in many different scientific fields, which all define the similar in groups of similar objects slightly differently. Thus, there is no unique definition of the Clustering Problem and many clustering tools exist that identify different clusterings for the same data set. The same holds for the validation of the identified clusterings. Various mathematically defined indices exist to measure how well an identified clustering separates the objects of the data sets into distinct groups. Tasks: Study the mathematical models and algorithms behind Clustering Algorithms Become familiar with available clustering software tools (e.g. k-means, Hierarchical Clustering) and ways to validate the clusterings produced by these tools. Apply the acquired knowledge to analyze biomedical data sets of a particular disease or biological function. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på IMADA, Rapportskrivning med LaTeX, Posterfremstilling med LaTeX, Naturvidenskabelig informationskompetence M. R. Anderberg. Cluster Analysis for Applications. Academic Press, Anil K. Jain and Richard C. Dubes. Algorithms for clustering data. Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ, USA, Side 4 / 102

6 Projekt 3: Antibiotika og plasmidkodede resistensgener i bakterier Birte Vester, b.vester@bmb.sdu.dk Institut for Biokemi og Molekylær Biologi BMB's øvelseslaboratorium eller mikrobiologi laboratorie i bygning 37.2 Campus eller BMB Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. bakterier, antibiotikaresistens Det er efterhånden velkendt at vi er ved at få et meget stort problem med resistente bakterier,der ikke hæmmes af de antibiotika vi bruger i sygdomsbekæmpelse afbakterieinfektioner. Vi kan ikke udrydde antibiotikaresistens, så vi må lære at leve med den. Det kræver at vi får meget mere viden om, hvordan resistens opstår og spredes og hvordan vi kan begrænse den. Resistens kan skyldes vidt forskellige ting og nogle slags opstår hele tiden som følge af små mutationer,mens andre slags skyldes overførsel af gener specielt via plasmider. I forskningen bruger vi også antibiotikaresistens som markører for at kunne identificere og selektivt gro de bakterier, hvori vi har indført et bestemt plasmid med en egenskab somvi vil undersøge. Når plasmiderne også bærer et resistensgen vil selektion med det tilhørende antibiotika bevirke at kun de bakterier der har plasmidet vil kunne vokse.udenfor laboratoriet må bakterier kæmpe for overlevelse, både m.h.t.miljøbetingelser og føde og konkurrence med andre bakterier. Dem der vokser hurtigst vil overgro de andre hvis de skal leve af det samme. Så hvad koster det at blive/forblive resistent? Hvad koster forskellige slags plasmidkodet resistens? Kan bakterierne slippe af med plasmider og dermed resistensen? O.s.v. Stil selv andre spørgsmål. Projektdeltagere vil få mulighed for at undersøge plasmidkodet resistens i E. coli. Forskellige stammer og forskellige plasmider med resistensgener vil være til rådighed. Der vil være adgang til at vokse bakterierne i tilstedværelse af forskellige antibiotika og i forskellig koncentration samt målevækst i medie og antal af bakterier på agarplader. Projektet kan evt. inkludere kloning af resistensgener. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Naturvidenskabelig informationskompetence, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Posterfremstilling med Microsoft Office Antibiotic Resistance: An Ecological Perspective on an Old Problem. ASM rapport QandA: Antibiotic resistance: where does it come from and what can we do about it? G.D.Wright. BMC Biology 2010, 8:123. Todar's Online Textbook of Bacteriology. Bacterial Resistance to Antibiotics: Side 5 / 102

7 Projekt 4: Antibiotikaresistens i miljøet omkring os Jakob Møller-Jensen, jakobm@bmb.sdu.dk Institut for Biokemi og Molekylær Biologi Forskningsgruppens laboratorium BMB Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. antibiotikaresistente bakterier, DNA kloning Antibiotikaresistente bakterier udgør et stigende problem for folkesundheden. Allerede nu findes der i Europa eksempler på uhelbredelige infektioner og mange mennesker risikerer i fremtiden at dø af sygdomme, som vi har kunnet helbrede i årtier. En væsentlig del af problemet skyldes et overforbrug af antibiotika i klinisk behandling og i fødevareproduktionen. Situationen forværres yderligere pga. et stort forbrug af tungmetaller, som tilsættes til dyrefoder. Tungmetallerne gør nemlig bakterierne resistente overfor antibiotika. Vi ønsker i dette projekt at undersøge forekomsten af bakterielle antibiotikaresistensgener i miljøet. En række spørgsmål kunne søges besvaret: Finder man flere antibiotikaresistente bakterier i områder med fødevareproduktion? Er resistensniveauet hos disse isolater højere end normalt? Kan vi isolere og udtrykke gener fra forskellige bakterier og udtrykke dem i Escherichia coli? Er der sammenhæng imellem forbruget/udledningen af specifikke antibiotika og forekomsten af bakterielle resistensgener? Findes der forskellige typer af resistensgener for et givent antibiotikum? I har blandt andet mulighed for at afprøve følgende metoder: Isolering og dyrkning af bakterier fra miljøet. Identifikation af bakterietyper ved PCR og DNA sekventering. Måling af antibiotikaresistens (MIC værdier). Isolering af DNA fra prøver, hvis oprindelse I selv bestemmer. Kloning af oprenset DNA i plasmidvektor. Selektion af resistensgener på forskellige medier med antibiotika. Amplifikation af klonet DNA vha. PCR Identifikation af klonet DNA ved sekventering og databasesøgninger. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office 1. TaubesG. The bacteria fight back. Science Jul 18;321(5887): Payne DJ. Microbiology. Desperately seeking new antibiotics.science Sep 19;321(5896): Side 6 / 102

8 Projekt 5: Antibiotikaresistens i stafylokokker Janne Kudsk Klitgaard, jkklitgaard@health.sdu.dk Institut for Biokemi og Molekylær Biologi BMB Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Et teoretisk projekt Projektet tilbydes til alle studerende. stafylokokker, antibiotikaresistens Stafylokokker er i dag en af de hyppigste årsager til hospitalserhvervede infektioner og medfører desuden stigende problemer uden for hospitalerne. Stafylokokkerne underinddeles i koagulase-positive stafylokokker (Staphylococcus aureus) og koagulase-negative stafylokokker, hvoraf S. aureus er langt den hyppigste sygdomsforvolder. S. aureus findes som en naturlig del af vores mikrobielle flora på hud og slimhinder- således er ca % af befolkningen bærere af S. aureus i næsen. Infektioner med S. aureus er af vidt forskellig sværhedsgrad og spænder lige fra overfladiske sår og bylder til alvorlige infektioner, som fx. knogleinfektioner, hjerteklapbetændelse og blodforgiftning. Hos ellers raske mennesker giver S. aureus hyppigst hudinfektioner, som fx. børnesår, neglerodsbetændelse og bylder. På hospitaler er S. aureus den hyppigste årsag til infektion efter operationer. S. aureus som er resistent overfor antibiotika betegnes MRSA. I forkortelsen MRSA står M for Methicillin, navnet på det første penicillin antibiotikum rettet direkte mod stafylokokker, R for resistent og SA for Staphylococcus aureus. MRSA forekom tidligere næsten kun i hospitalsmiljøet, men i slutningen af 1990erne ændredes sygdomsmønstret. MRSA-bakterier er i stadigt stigende omfang blevet tilpasset til at overleve uden for hospitalsmiljøet- disse bakterier kaldes samfundserhvervede MRSA. Denne nye tendens med, at MRSA kan spredes udenfor sygehuse og også blandt raske personer er set over hele verden. Årsagen til dette er ændringer i selve stafylokokbakterierne, der gør, at disse MRSA bæres i væsentlig længere tid - også uden for hospitaler - og desuden er i stand til at sprede sig mere effektivt end tidligere. Siden 2004 er der fundet en ny type MRSA, som især lever hos husdyr, men som kan smitte mennesker, der er i kontakt med MRSA-positive dyr (særligt svin). Dette teoretiske projekt tilbyder de studerende muligheden for at opnå viden om antibiotika resistens og udviklingen af denne hos S. aureus og undersøge hvordan de store problemer med antibiotika resistens i stafylokokker kan løses ved f.eks. nye behandlingstiltag. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office Batabyal,B., Kundu, G., & Biswas, S. (2012). Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus: A Brief Review. I. Res. J. Biological Sci., 1(7), Side 7 / 102

9 Projekt 6: Automatic Vehicle Ticketing System Using Computer Vision Techniques Morteza Chalabi Hajkarim, Institut for Matematik og Datalogi programming (no need to have computer vision background) IMADA Mindst 3 og maks 6 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Projektet er særligt velegnet til studieordning i datalogi computer vision, image processing, machine learning, database management, java DB, JDBC Problem: To design and implement a practical-oriented software package delivering an automatic vehicle ticketing system. The system should be capable of correctly recognizing license plate s characters and ticketing the vehicle in case of breaching rules such as time-, date-, accessibility-restricted areas, etc. Significance: Automatic surveillance is needed for security and welfare particularly in fast growing cities where economical and manpower resources are limited. One of the main applications of automatic surveillance is traffic control in areas with a heavy load of vehicles and people. To let big cities avoid traffic anarchy there have been made several rules by authorities for drivers and people to follow. Unfortunately, there are always cases in which these rules are either purposely or unintentionally broken. To ensure that these rules are followed by citizens instruments such as automatic vehicle ticketing systems are needed to build up a robust and effective controlling system. Proposed Methods: We make use of object detection and optical character recognition (OCR) techniques in machine vision to deliver the license plate recognition part. This part consists of image processing and machine learning tasks. We also make use of Oracle-supported Java DB (Derby) database using JDBC (Java Database Connectivity) API to deliver the database management part. To make the project practical-oriented we try to use infrared sensor-enabled cameras (could be your mobile phone's or pocket-size digital cameras!) as well as infrared projectors (your hand-held flashlight with few negatives added to it!). The whole project can be programmed in Java. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på IMADA, Rapportskrivning med LaTeX, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med LaTeX. The Java Tutorials. (n.d.). Retrieved January 5, 2016, from Gonzalez, R., & Woods, R. (2008). Digital image processing (3rd ed.). Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall.. ABOUT. (n.d.). Retrieved January 5, 2016, from Side 8 / 102

10 Projekt 7: Catching the light Beate Klösgen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci FKF FKF, MEMPHYS labs Mindst 3 og maks 5 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Teaching language will be a mixture of English and Danish ; reporting / presentation can be chosen to be performed in either language Projektet tilbydes til alle studerende. biophysics: plant pigments in photosynthesis; solar energy The only energy input to our global system is by conversion of photonic energy from sun radiation incident to the planet surface. This drives our climate and provides secondary energy provided by wind or tidal power stations. The most relevant contribution to the global energy budget is however the photosynthetic route associated to the pigment system in the plant leaf. Photosynthesis is the source of oxygen balancing and of the chemical energy that drives the biochemistry of all the coexisting species starting from the plants proper but as well covering the needs of all higher organisms via the food chain.the project shall provide a starter insight into the issue of global energy supplies and balance and on energy throughput. Two project formats may be chosen: (1) students may reverse engineer the bio-energetics of a broadleaf tree; (2) alternatively, they may experimentally explore the conditions of light absorption by selected plant leaves as due to specialized pigment systems developed during evolution. It will be seen how a mix of different pigments serves to cover the energetic input of the (visible) solar spectrum. The coupling of the light absorption to the generation of oxygen will be demonstrated in a small self-built bio-reactor for oxygen production. The practical part involves information assembly (spectra, total energy input to the globe surface; plant conversion efficiency, ), extracting pigments from selected plant leaves (your choice of leave!), identifying the different pigment components by chromatography, characterizing them by the related absorption spectra and the building of a small light dependent bio-reactor for oxygen production. Both types of project will base on reading assignments and discussions, students will learn to assemble information using the local library and electronic data bases. Reverse engineering will explore how nature has chosen to cover the diverse needs of energy conversion, timely availability and storage. The traditional project will teach to desintegrate the pigment material into its components (2-4 leaf types/group), and to characterize their properties. The mechanism of oxygen production by light absorption will be demonstrated. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på FKF, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office Handout material (week 1). Additional material acquired by literature search (university library, internet, data bases ). Side 9 / 102

11 Projekt 8: Celler, proteiner og gener i udvikling af leverfibrose hos mus Kim Ravnskjær, ravnskjaer@bmb.sdu.dk Institut for Biokemi og Molekylær Biologi Ravnskjaer/Mandrup lab BMB Mindst 3 og maks 5 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Diabetes, leverfibrose, transkription, genregulering, forsøgsdyr Som gruppe udgør de fibrotiske sygdomme den hyppigste dødsårsag på verdensplan. Fibrose forårsages af kronisk inflammation og ses som en ukontrolleret dannelse af arvæv i indre organer som lever, lunger og hjerte. Leverfibrose har i årtier været forbundet med alkoholisme. I den vestlige verden er det dog i dag oftere fedme og type-ii-diabetes, der forårsager leverfibrose, som videre kan resultere i akut leversvigt eller leverkræft. De molekylære ændringer i leveren, der sammenkæder fedme og fibrose, er endnu uklare og derfor genstand for gennemgribende efterforskning i laboratorier verden over. Celletyper som makrofager og leverens egne stellate celler forekommer at være primære aktører. I den fibrotiske lever ses et abnormt antal makrofager samt en forvandling af de vitamin A-holdige stellate celler til pro-fibrotiske myofibroblaster. I dette projekt vil vi forsøge at kortlægge nogle af de ændringer, der sker i stellate cellerne under deres transdifferentiering fra én celletype til en anden. Vi sammenligner genudtrykket i lever stellate celler fra raske mus og mus med eksperimentielt induceret leverfibrose. Særligt påfaldende ændringer i genudtrykket vil vi undersøge videre med fluorescensmikroskopi. Projektet er en introduktion til undersøgelse af molekylære sygdomsmekanismer i forsøgsdyr ved hjælp af basale, molekylær- og cellebiologiske teknikker. Under projektarbejdet er det muligt at stifte bekendtskab med: - Isolering af stellate celler fra muselever Formalin-fiksering og kryosektion af muselever Fluorescensaktiveret cellesortering (FACS) Oprensning af RNA og bestemmelse af genudtryk ved hjælp af kvantitativ PCR Undersøgelse af proteiner i muselever ved brug af fluorescensmikroskopi Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Posterfremstilling med Microsoft Office, Naturvidenskabelig informationskompetence Pellicoro, A., Ramachandran,P., Iredale, J.P. & Fallowfield, J.A. Liver fibrosis and repair: immuneregulation of wound healing in a solid organ. Nat Rev Immunol 14, (2014). Side 10 / 102

12 Projekt 9: Characterization of molecular changes in pancreatic beta cells upon exposure to artificial sweeteners Martin R. Larsen, Pia Jensen, Institut for Biokemi og Molekylær Biologi Laboratory part BMB Mindst 3 og maks 4 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Pancreatic beta cells, Artificial sweeteners, proteomics, Mass Spectrometry Characterization of molecular changes in pancreatic beta cells upon exposure to artificial sweeteners Artificial sweeteners are food additives which are supplied to food or liquid (especially soft drinks) in order to mimic the sweetness and taste of sugar. Due to the low or non-existing food energy these artificial sweeteners contain, they have been used heavily in the food industry for sugar and energy substitution, especially in conjunction with individual undergoing weight loss or as a sugar substitute for individuals with diabetes. However, despite the heavy use of these sweeteners there are several unanswered questions and controversies over whether these artificial sweeteners actually bring health risks for their users. Several scientific reports have tried to address this question in the past. Whereas some studies showed a beneficial effect of artificial sweeteners consumption and little induction of glycaemic response, other have demonstrated association with weight gain (Horwitz, D. L. et al. Diabetes Care 1988) and type 2 diabetes mellitus (Nettleton, J. A. et al. Diabetes Care, 2009). Recently, Suez and coworkers discovered that artificial sweeteners induced glucose intolerance by altering the gut microbiota (Suez et al., Nature 2014). In the present project we will investigate the effect of Aspartame, which is used as artificial sweetener in many diet sodas, such as Coca Cola Zero, or Saccharin on a pancreatic like beta cell line, INS-1E cells. The beta cells are expressing sweet taste receptors and a recent study have shown that the beta cell line MIN6 respond to artificial sweeteners such as glycyrrhizin, saccharin, sucralose and acesulfame K by either increasing the concentration of camp or Ca2+ or both in the cell. Such increases will have a significant effect on intracellular signaling, possibly leading to release of insulin. In the present project we will stimulate INS-1E cells with increasing doses of Aspartame and Saccharin and subsequently investigate the cellular signalling using proteomics and phosphoproteomics technologies and monitor the release of insulin from these cells. The goal is to discover any changes in the cellular signalling pathways that will lead to increased release of insulin from these cells. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office -Nakagawa Y, et al. Sweet taste receptor expressed in pancreatic beta-cells activates the calcium and cyclic AMP signaling systems and stimulates insulin secretion. PLoS One. 2009;4(4):e5106. doi: /journal.pone Epub 2009 Apr 8. -Suez J et al. Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature 514, , 2014 Side 11 / 102

13 Projekt 10: Colon cancer and gut microbiota: how the genetic makeup of the cells defines response to metabolites Antoaneta Belcheva, Institut for Biokemi og Molekylær Biologi AB-group Laboratory AB-group Laboratory Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. This project will be held in English cancer, metabolites, proliferation, differentiation, gene expression Colon cancer is the third most common cancer and leading cause of deaths in the world. Efforts have been focused on the identification of the factors that initiate and promote this disease aiming to improve the diagnostics and survival of colon cancer patients. Colon cancer develops spontaneously by accumulation of mutations in oncogenes and tumor-suppressor genes, or may arise from genetic predisposition to somatic mutations in the same genes. The most frequent genetic mutations associated with colon cancer occur in genes involved in the mismatch repair pathway. The normal function of this pathway is to maintain genomic stability and corrects DNA errors made during DNA replication. Why mismatch repair pathway inactivation leads specifically to an increased risk in developing colon cancer is a mystery. The colon is also a home for more than 100 trilion microorganisms, known as gut microbiota, which have been shown to actively participate in the process of colon cancer initiation and progression. However, the molecular mechanisms through which gut microbes affect colon cancer still remain to be understood. Normally, the gut microorganisms carry out fermentation of complex carbohydrates to simple sugars, short chain fatty acids and gas. These metabolites are main energy sourse for the colon epithelial cells and regulate their normal functions. However, certain genetic mutations may alter the effect of these metabolites and in these cases some metabolites may contribute to cancer development. This project offers an opportunity to explore how normal and cancer colon epithelial cells that have mutations in mismatch repair pathway respond to one of the principle metabolites that is produced by gut bacteria in the colon-namely butyrate. Specifically, we will investigate the effect of butyrate on cellular signaling, proliferation and differentiation under different genetic backgrounds. In this project the students will gain experience with the main molecular biology and cell biology techniques such as western blot and quantitative PCR. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office Zeng, H., et al. (2014). "Mechanisms linking dietary fiber, gut microbiota and colon cancer prevention." World J Gastrointest Oncol 6(2): Side 12 / 102

14 Projekt 11: Computational Methods for Modeling and Analyzing Biological Networks Nicolas Alcaraz, Institut for Matematik og Datalogi Programming skills not required but highly recommended IMADA at campus Mindst 3 og maks 6 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Projektet er særligt velegnet til studieordning i datalogi orks, Algorithms, Graph Theory, Computational Biology, Bioinformatics Many real-world phenomena have been described in terms of large networks (also called graphs), such as various types of social and technological networks. With the emergence of systems biology, biological information is also often represented and stored in the form of biological interactions between genes or their products (proteins, metabolites, mirnas, etc). Analysis of biological data has recently evolved from understanding the function of single genes to elucidating the collective behavior of complex biological systems, which can be modeled, viewed and analyzed in the form of protein-protein interaction networks, gene regulatory networks and metabolic networks, among others. Thus, understanding these complex phenomena has become an important scientific problem that has lead to intensive research in network modeling and analyses. Network-based approaches have become standard in the analysis of complex diseases such as cancer, where multiple genes are involved in the progression of the disease. To cope with the size and diversity of biological networks, efficient algorithms and computational techniques are needed to extract biologically relevant information that can eventually lead to the development of novel drugs and therapies against diseases or simply discover novel biological mechanisms of life. Tasks: Study the mathematical models and algorithms behind the analyses of biological networks Become familiar with available software tools (e.g. Cytoscape) and databases to extract, visualize and analyze biological networks. Apply the acquired knowledge to analyze genes involved in a particular disease from a network-perspective. For example, given sets of disease-related and non-disease-related genes, the group will try to find topological similarities/differences between genes within a real biological network. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på IMADA, Rapportskrivning med LaTeX, Posterfremstilling med LaTeX, Naturvidenskabelig informationskompetence - Junker, Björn H., Falk Schreiber, Analysis of Biological Networks. John Wiley & Sons Side 13 / 102

15 Projekt 12: Computerens fysik Adam Cohen Simonsen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci MEMPHYS/FKF MEMPHYS/FKF Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Halvlederfysik, Elektronik, Computere, Eksperimenter Moderne mikroelektronik er baseret på opfindelsen af transistoren (1947) og det integrerede kredsløb (1959). Disse opfindelser er gjort af fysikere og har været afgørende for den teknologiske udvikling i de sidste 50 år. I dette projekt vil vi studere computerens fysik baseret på diskrete komponenter: transistor, diode, kondensator og modstand. Med udgangspunkt i en forståelse af komponenterne skal vi beskrive principperne for opbygning af digital elektronik. Vi vil blandt andet undersøge følgende emner: Egenskaber af halvledermaterialer og virkemåden af transistorer og dioder Hvordan opbevares information i digitale kredsløb? Hvordan udfører computeren regneoperationer som fx addition? Hvordan konstrueres logikporte (logic gates) udfra diskrete komponenter? Projektet vil omfatte en fysisk karakterisering af komponenter som transistorer og dioder. Vi skal konstruere kredsløb som eksempelvis en basal 1-bit hukommelsesenhed (flip-flop) som kan adresseres udefra. Andre digitale byggeblokke som fx logikporte kan også konstrueres og til slut i projektet er der mulighed for at sammensætte disse til et funktionelt digitalt modul som fx en 'adder'. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på FKF, Rapportskrivning med LaTeX, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med LaTeX litteratur opgivet. Side 14 / 102

16 Projekt 13: Computerkemi som redskab til design af molekyler med specielle egenskaber Lina Nåbo, Jacob Kongsted, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci FKF (projektet er teoretisk) Campus samt computerlokalet U26B Mindst 3 og maks 5 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Projektet tilbydes til alle studerende. Beregningskemi, strukturkemi, simulering Beregningskemi har gennem de sidste årtier været gennem en hastig udvikling, og feltet er i dag en vigtig disciplin indenfor moderne kemisk forskning. En af de store fordele ved beregningskemi er, at vi kan studere et molekyles egenskaber på baggrund af blot en molekylstruktur. Vi kan derved screene et stort antal kemiske forbindelser for en specifik egenskab uden først at syntetisere forbindelserne og herudfra udvælge de bedste kandidater til videre analyse. På denne vis kan beregningskemi bidrage til en væsentlig optimering i fremstilling af nye kemiske forbindelse med specifikke egenskaber. Denne metode er for eksempel meget benyttet indenfor lægemiddelvidenskab i forbindelse med fremstillingen af nye og forbedrede lægemidler. I dette projekt vil vi introducere moderne kemiske beregningsmetoder med det formål at opnå en indsigt i relationerne mellem et molekyles struktur og egenskaber. Vi vil specielt være interesserede i at arbejde med lægemiddeludvikling men det specifikke system der vil danne rammen for projektet vil afhænge af projektdeltagernes baggrund og interesse. Spørgsmål vi vil være interesserede i at besvare kunne være: Hvordan kan vi optimere bindingen af et lægemiddel til en given receptor kan vi modificere molekylet og derved opnå en bedre binding? Har denne optimering af lægemidlet indflydelse på andre vigtige egenskaber af molekylet? Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på FKF, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office Molecular Modelling for Beginners, Alan Hinchliffe, Wiley. Side 15 / 102

17 Projekt 14: Direct observation of endocytosis and vesicle transport in living cells Daniel Wüstner, Institut for Biokemi og Molekylær Biologi Memphys-BMB Memphys-BMB Mindst 3 og maks 4 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Projektet tilbydes til alle studerende. fluorescence microscopy, cells, imaging, diffusion To maintain their demand of nutrients, mammalian cells constantly internalize cargo in a process called endocytosis. There are several different endocytic pathways for various purposes and some of them can be hijacked by viruses for cell infection, but also used for good in the clinic to get certain drugs into the cells. In the process of endocytosis, cells form small membrane-wrapped containers called vesicles containing the endocytic receptor and its cargo. In this project, we will directly watch formation of endocytic vesicles and their transport in cells under a microscope. We will use selected fluorescence-labeled endocytic ligands or fluorescent receptors of such ligands to follow endocytosis and sorting. We will learn about mammalian cell lines and how to culture them in an incubator. We will record time-lapse video sequences of vesicle transport in cells and measure their dynamics using particle tracking and related methods. For analysis of vesicle mobility we will use diffusion models and simulations. The course is suitable for students with experimental and theoretical interests. According to the main subject of studyof the students choosing the project, the extent of theory will be adjusted. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office [1]F.R. Maxfield, McGraw, T.E., Endocytic recycling., Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 5(2004) [2] S. Mayor,R.E. Pagano, Pathways of clathrin-independent endocytosis., Nat. Rev. Mol. CellBiol., 8 (2007) Side 16 / 102

18 Projekt 15: DNA som kiral katalysator i kemiske reaktioner Stefan Vogel, snv@sdu.dk Institut for Fysik, Kemi og Farmaci BioNEC lab (FKF) FKF Mindst 3 og maks 4 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Projektet tilbydes til alle studerende. DNA, nanopartikler, spektroskopi Projektet omhandler brug af DNA som del af en kiral katalysator. Projektet anvender modificeret DNA som indeholder et katalystisk center som kan katalysere forskellige reaktioner (fx Diels-Alder) i vand. DNA bliver brugt til at stabilisere et bestemt katalysatorgeometri men også til at inducere et bestemt strereokemi på grund af DNAens kiralitet. Det betyder at kiraliteten fra DNAen bliver overført til produkterne fra reaktionen. Projektet er rettet mod at lave en DNA-katalyseret reaktion og undersøge dens fire mulige produkter. Der anvendes HPLC (High Performance Liquid Chromatography højtryksvæskekromatografi, en meget anvendt kemisk analysemetode) for at bestemme det relative forhold mellem de fire mulige produkter. Projektets mål er at lære at forstå at den kemiske omgivelse under reaktionen bestemmer produktets stereokemi, hvis flere produkter er mulige kan den gode katalysator sikre at et produkt dannes som hovedprodukt. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på FKF, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office 1. Boersma, A.J.; Megens, R. P.; Feringa, B. L.; Roelfes, G., Chem. Soc. Rev., 2010, 39, Ulla Jacobsen, Katja Rohr, Stefan Vogel, Towards a catalytic site in DNA:Polyaza crown ether as building blocks in DNA-conjugates. Nucleosides, Nucleotides &Nucleic Acids, 2007, 26, Side 17 / 102

19 Projekt 16: Er bunden elektrisk? - på jagt efter kabelbakterier Bo Thamdrup, bot@biology.sdu.dk Biologisk Institut I felten og i NordCEEs laboratorier Biologisk Institut Mindst 3 og maks 5 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Projektet tilbydes til alle studerende. Vandmiljø, mikrobiologi, biogeokemi, bioelektricitet For få år siden opdagede Pfeffer et al. (2012) sensationelt en ny type bakterie, der har en enestående evne til at lede elektrisk strøm. Bakterierne, der kaldes kabelbakterier, danner filamenter, der kan blive flere centimeter lange, og blev fundet i havbunden. Her lever de af at oxidere svovlbrinte, og på grund af deres evne til at lede strøm, kan de adskille svovlbrinteoxidation i den ene ende af filamentet og iltforbrug i den anden, idet de transporterer de elektroner, der frigives ved oxidationen, langs filamentet d.v.s. at de fungerer som elektriske kabler (se figuren). På grund af deres særlige livsform kan bakterierne holde den giftige svovlbrinte væk fra sedimentoverfladen og dermed mindske risikoen for forgiftning af de dyr, der lever ved bunden. Det vil sige, at kabelbakterier kan have stor betydning for miljøet; de fungerer som en slags snorkel, der ilter bunden i flere centimeters dybde. Der er imidlertid stadig masser af ubesvarede spørgsmål om kabelbakterierne hvor udbredte er de? Hvor stor en rolle spiller de? Kan de omsætte andre stoffer end svovlbrinte og ilt? Hvordan evner de overhovedet at lede elektrisk strøm? Dette projekt giver mulighed for at udforske nogle af disse spørgsmål. I kan lede efter kabelbakterier i forskellige miljøer både i ferskvand og i havet og lave forsøg med dem og deres aktivitet i laboratoriet. Projektet omfatter feltarbejde og laboratorieforsøg, mikroskopi og biogeokemiske analyser. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på Biologi, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office Pfeffer C, Larsen S, Song J m.fl. (2013) Filamentous bacteria transport electrons over centimetre distances. Nature 491: Setaj D, Schauer R, Sulu-Gambari F (2015) Cable bacteria generate a firewall against euxinia in seasonally hypoxic basins. PNAS 112: Post RY (2012) Levende elkabler opdaget i Aarhus Havn. Side 18 / 102

20 Projekt 17: Er det antipsykotiske lægemiddel quetiapin farligt for gravide? Anne Broe, Institut for Sundhedstjenesteforskning J.B. Winsløws vej Sundhedsvidenskabelige Fakultet Mindst 3 og maks 6 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Vejledermøder kommer til at foregå via Skype da vejleder er bosat i udlandet Projektet tilbydes til farmaceut studerende. Lægemiddelrådgivning, graviditet, teratogenicitet Odense Universitetshospital har en Klinisk Lægemiddelrådgivning. Denne rådgivning er målrettet læger, som kan henvende sig vedrørende patientspecifikke lægemiddelproblemer. Spørgsmålene er ofte komplicerede pga.den specifikke patientsituation, og svaret kan derfor ikke umiddelbart findes i gængse opslagsværker og litteratur. Viden på området er ofte begrænset, og det er nødvendig at gennemgå opdateret speciallitteratur og den nyeste forskning for at give et kvalificeret svar. Denne case tager udgangspunkt i en konkret henvendelse fra en gynækolog: En 21 årig kvinde er i behandling med quetiapin for skizofreni. Patienten har god effekt af behandlingen. Hun er nu gravid i 6. uge, og den behandlende psykiater vil gerne vide, om kvinden kan fortsætte sin behandling med quetiapin, eller om hun skal skifte til et andet præparat af hensyn til en evt. risiko for fostermisdannelser. Derudover vil lægen gerne vide om der er indikation for abort, samt om behandlingen kan fortsættes resten af graviditeten. Formålet med projektet er at gennemgå tilgængelige graviditetsdata for quetiapin samt generelle anbefalinger for behandlingen af skizofreni hos gravide. På baggrund af en udtømmelig søgning af tilgængelig videnskabelig litteratur skal projektet forsøge at belyse denne klinisk relevante problemstilling. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på SUND, Posterfremstilling med Microsoft Office, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Sundhedsvidenskabelig informationskompetence (Farmaci, Sund) - Side 19 / 102

21 Projekt 18: Er det virkelig i min mad? Nils Joakim Færgeman, nils.f@bmb.sdu.dk Institut for Biokemi og Molekylær Biologi Der vil evt. blive mulighed for praktisk laboratorieforløb, som i så fald afholdes i Nils Færgemans forskningslaboratorium Bibliotek Mindst 3 og maks 3 deltagere. En gruppe kan arbejde med projektet. Massespektrometri, tilsætningsstoffer, fødevarer Med det formål at nedsætte risikoen for sygdomme har man siden midten af sidste århundrede tilsat antibiotika til foderet til fjerkræ, svin og kreaturer. I visse lande tilsættes desuden vækstfremmende hormoner. Antibiotika og hormoner beskytter dyr mod infektioner og øger udbyttet af intensivt landbrug, hvilket reducerer fødevarepriserne og dermed gavner den enkelte forbruger. Men, hvert år dør over europæere som følge af bakterielle infektioner, der har udviklet resistens mod antibiotika. Dette resulterer i at ellers effektive behandlinger bliver ineffektive. Dette skyldes blandt andet overdrevent brug af antibiotika til både mennesker og dyr. Ydermere, anvendes pesticider til at bekæmpe ukrudt og beskyttelse af afgrøder mod for eksempel insekt- og svampeangreb eller for at regulere planteres vækst. Brug af pesticider kan medføre at pesticidrester og deres nedbrydningsprodukter forekommer i vores fødevarer og i vores miljø. I dette projekt vil vi forsøge at etablere massespektrometri-baserede metoder til at bestemme indholdet af udvalgte stoffer, som ikke naturligt findes i vores fødevarer. De studerende opnår kendskab til hvordan massespektrometri kan anvendes til detektion af molekyler, og hvordan sådan metoder kan anvendes i biologisk forskning og kontrol af fødevarer. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på BMB, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office litteratur opgivet. Side 20 / 102

22 Projekt 19: ESS Light for the Future Beate Klösgen, Institut for Fysik, Kemi og Farmaci Institut for Fysik, Kemi og Farmaci Institut for Fysik, Kemi og Farmaci Mindst 3 og maks 6 deltagere. To grupper kan arbejde med projektet. Undervisnings sproget er en blandning af Dansk og Engelsk / teaching language will be a mixture of English and Danish; Projektet tilbydes til alle studerende. ESS large scale facility research green tehcnology New light is coming to the Øresund area when one of the most advanced Light Sources, ESS (European Spallation Source), is switched on for the Science community by This neutron Large Scale Facilitiy(LSF) will be located close to the Swedish X-ray MAX IV laboratory (Malmö AreaXray). Together the two LSFs will constitute the brightest light sources worldwide and provide state-of-the-art instrumentation for the study of structure and dynamics in condensed matter. Small details and fast processes are the targets of interest. A major boost for the study and development of new materials is expected, with a related spin-off into industrial applications. Examples are new biomimetic systems, like functional coatings to be applied e.g. in new cloth tissue (semi-permeable, self-cleaning, ), antibacterial surfaces e.g. for implants or food packaging, responsive nanoaggregates e.g. for controlled drug delivery systems, and new materials for energy conversion and storage, e.g. sandwiched or porous hybrid materials for the conversion of sun light into chemical potentials. All these future devices will serve to meet the challenges to be faced, namely providing advanced and reliable greentechnology tools at low material and energy cost. The effort, taken by the European community and jointly hosted by Denmark and Sweden, is initiated to secure the advance of knowledge in Scandinavia and the ERA (European Research Area) because of its relevance for technology development with foreseeable positive socio-economic impact. The project will provide awareness to the potential of the new LSFs for the advance of material sciences and, especially, the development of green technologies. It addresses students of all disciplines of natural sciences with an interest to explore new tools and to exercise their new insights as a science communication project. The project will base on acquiring information on the ESS initiative and its current status and then look into a typical science issue to be addressed by LSF research. Students will learn to assemble information using the internet, the local library and official information brochures. The goal of the project is to acquire some understanding of a complex topic and to sort out and break it down into digestible units for communication to the general audience. Obligatorisk: Introduktion til projektarbejde på FKF, Skriftlig formidling og rapportskrivning, Naturvidenskabelig informationskompetence, Posterfremstilling med Microsoft Office M. Northey, J. Jewinski, Making Sense A Student sguide to Research and Writing, OUP, 5th ed., 2015 Side 21 / 102