Šiuolaikiniai įrankiai, tokie kaip CRISPR, pakeitė genomo redagavimą. Tačiau kalbant apie jų taikymą gyvuose organizmuose, jų molekulinis dydis ir redagavimo veiksnumas gali būti riboti. Šio projekto tikslas – sukurti naujus genomo redagavimo įrankius, kurie leistų įveikti šiuos apribojimus.
Kandidatas naudos molekulinę biologijos ir biochemijos žinias, siekiant sukurti ir įvertinti daugybę naujų genomo redagavimo įrankių. Visų pirma, naujos hiperkompaktiškos CRISPR sistemos bus naudojamos kaip pagrindas sintezei su fermentiniais domenais, kurie palengvina naujos kartos programas, pavyzdžiui, pagrindinį redagavimą. Be to, bus apibūdinti ir naudojami genomo redagavimui nauji fermentai, turintys nukleino rūgštis modifikuojančią veiklą. Siekdamas suprasti naujų fermentų molekulinius mechanizmus, doktorantas naudos struktūrinės biologijos (krioEM), biochemijos ir molekulinės biologijos metodus.

Siūlomas doktorantūros darbas atsiliepia į iššūkius, susijusius su sekoskaitos technologijų ir struktūrinės bioinformatikos laimėjimų sąlygotu sparčiu sekų ir struktūrų duomenų bazių augimu. Didžiuliai biologinių duomenų kiekiai atveria plačias galimybes transformatyviems genomikos ir proteomikos tyrimams, tačiau veiksmingas ir praktiškas tokių didelių duomenų rinkinių tvarkymas yra vis dar kliūtis. Šiuo tyrimu siekiama sukurti pažangius algoritmus ir programinę įrangą, išnaudojančius šiuolaikinių procesorių ir grafinių akceleratorių skaičiavimo galią. Doktorantas daugiausia dėmesio skirs kurti didelio našumo sprendimus, skirtus baltymų ir nukleorūgščių sekoms koduoti, panašumams sekų ir struktūrų erdvėse ieškoti, struktūroms surinkti/sujungti ir kitoms išplaukiančioms didelio masto užduotims vykdyti. Šio tyrimo rezultatai prisidės prie pažangos keliose mokslinių tyrimų srityse, įskaitant struktūromis grįstus vaistų kūrimo etapus, ir pasiūlys naujus skaičiavimo įrankius platesnei tyrėjų bendruomenei.

Kristalų struktūros duoda mums turtingą informaciją apie medžiagas, leidžiančią prognozuoti įvairias medžiagų savybes. Kristalų struktūrų dėsningumų supratimas taip pat leistų tikslingai konstruoti medžiagas su reikiamomis savybėmis, įgalinant naujų vaistų, funkcinių medžiagų, medžiagų elektronikai ir pramonei kūrimą. Ypač įdomios būtų medžiagos, kurių savybės yra apsprendžiamos persipinančių kovalentinių grandinių – mazgų (matematine prasme), sankabų ir begalinių persipinančių tinklų (polimerų). Tokios medžiagos atvertų galimybę kurti molekulines mašinas, naujas terpes elektronikai ir naujo tipo biologiškai aktyvias medžiagas, nes persipinančių tinklų ar grandinių savybės priklauso ne tik nuo kovalentinių ryšių vienoje molekulėje, bet ir nuo topologinių sankabos savybių.
Deja, šiuo metu nėra efektyvių algoritmų, leidžiančių aptikti tokias topologines sankabas 3D kristalų struktūrose. Vienas didžiausių sunkumų yra neišspręstos matematinės magų teorijos problemos – kol kas nėra žinomas vienareikšmiškas mazgų invariantas, kuris garantuotų, kad vienodą invariantą turintys mazgai yra ekvivalentiški. Taip pat nėra gerų algoritmų persipinantiems tinklams kristaluose surasti.
Todėl siūloma pritaikyti žinomus matematinius mazgų invariantus kristalų analizei, įvertinant kristalų struktūrų ypatybes (pvz. baigtinį atomų dydį), kurios leistų sukurti kristalų struktūroms tinkančius algoritmus sankaboms ir persipinantiems begaliniams tinklams aptikti, bei sukurti tokių medžiagų duomenų bazę.

Giliuoju mokymu pagrįsti metodai pastaruoju metu itin plačiai naudojami įvairiems uždaviniams spręsti. Visgi šių metodų pritaikymas cheminių molekulių savybėms modeliuoti ir prognozuoti kol kas yra mažiau sėkmingas nei kitose srityse. Tai gali būti susiję tiek su cheminių molekulių duomenų, skirtų modeliams apmokyti, stoka, tiek ir su naudojamų molekulių reprezentacijų ar giliojo mokymosi metodų netobulumais. Siekiant išspręsti šias problemas, doktorantūros projekte siūloma kurti naujus giliojo mokymosi metodus, skirtus cheminėms molekulėms analizuoti ir jų savybėms prognozuoti.
Tikimasi, kad kandidatai turės arba gerų chemijos/biochemijos žinių bei patirties, arba darbo su mašininiu mokymusi ir neuroniniais tinklais įgūdžių.

Baltymų vienetų vizualizacija per elektroninę mikroskopiją naudojant metalinius nanoplius dažniausiai pasiekama naudojant imunoaukso nanoplių nusėdimą, tačiau su šia technologija susijusios technologinės ribos.
Šiame projekte jūs tyrinėsite genetiškai įterptus ataskaitų žymenis baltymų vienetų vizualizacijai ląstelėse naudojant elektroninę mikroskopiją ir programuojamus nukleazes. Projekto tikslas yra sukurti stabilias linijas, kurios koduotų genetiškai įterptus ataskaitų žymenis, kurie būtų pritvirtinti prie terapinių interesų keliančių baltymų ir žmogaus ląstelių sistemų, įskaitant žmogaus iPS ląsteles ir imunines efektorines ląsteles.
Mūsų projekte jūs išmoksite optimizuoti diferenciacijos protokolus, pasinaudodami genomo inžinerija. Jūs sukursite genetiškai inžinierizuotų ląstelių pagrindines atsargas, kurios galės būti naudojamos mechanistiniam nagrinėjimui, naudojant EM vizualizaciją glaudžiai bendradarbiaujant su partneriais. Jūs būsite priimtas EMBL-VU Genomo redagavimo technologijų institute. Jūsų vadovas bus Dr. Jonathanas Arias (Grupės vadovas), žinomas genomo redagavimo ir iPS ląstelių platformų srityse. Jis jums padės kurti mokslinius straipsnius ir patentes su komerciniu potencialu. Sužinokite daugiau apie mus svetainėje https://www.gmc.vu.lt/en/group-of-cell-therapeutics.

Gyvūnų sensorinės sistemos pasižymi gana didele morfologinių ir funkcinių parametrų variacija, atsirandančia dėl subtilaus prisitaikymo įveikti iššūkius, diktuojamus specifinių situacijų atliekant kasdienines užduotis, ypač susijusias su mitybine elgsena. Plėšrieji paukščiai visada stebino žmoniją ir buvo mokslininkų susidomėjimo objektas dėl įspūdingų regos sistemos sugebėjimų ir vienų didžiausių akių sausumos gyvūnų tarpe. Faktas, kad invaziniai tyrimai su dideliais, charizmatiškais ir dažnai saugomais plėšriaisiais paukščiais visada buvo reti, o šiandien yra dar mažiau paplitę, yra viena iš priežasčių, kodėl tiek mažai žinoma apie plėšriųjų paukščių regos sistemą.
Nepaisant to, dieninių ir naktinių plėšriųjų paukščių palyginamieji tyrimai atskleidė kai kurias iš adaptacijų, įgalinančių įspūdingą nuo regos sistemos priklausančių elgsenos formų pasireiškimą. Taip pat, tyrimai parodė evoliucinę funkcijų divergenciją tarp morfologiškai panašių ir labai didelių šių paukščių akių – didelis regos aštrumas stebimas dieniniuose, o didelis regos jautrumas naktiniuose plėšriuosiuose paukščiuose. Plėšriųjų paukščių regos tyrimų iki šiol yra atlikta labai nedaug ir vis dar yra didelių spragų turimose žiniose, tačiau kai kurias iš jų galima užpildyti naudojant neinvazinius elgseninius tyrimų metodus.
Siūlomo doktorantūros projekto metu bus tiriami dieninių ir naktinių plėšriųjų paukščių regos erdvinės ir laikinės skiriamosios gebos parametrai naudojant neinvazinius psichofizinius metodus. Tyrimai bus atliekami bendradarbiaujant su Lietuvos plėšriųjų paukščių asociacija.