Projektová činnosť

Národné

Samousporiadanie poly/peptidov do amyloidných agregátov – mechanizmus, inhibícia a cytotoxicita
Self-assembly of poly/peptides into amyloid aggregates – mechanism, inhibition and cytotoxicity
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Gažová Zuzana CSc.
Anotácia: Amyloidné supramolekulárne komplexy vytvárané poly/peptidmi patria medzi najrozšírenejšie prirodzene sa vyskytujúce systémy podliehajúce procesu samozbaľovania. Tento proces ovplyvňujúci ich funkciu sa spája s viac ako 30 závažnými amyloidnými ochoreniami medzi ktoré patrí aj Alzheimerova choroba a diabetes mellitus.Doteraz nie je známy presný mechanizmus amyloidného samousporiadania poly/peptidov a neexistuje účinná liečba amyloidných ochorení. Cieľom projektu je štúdium mechanizmu amyloidnej agregácie polypeptidov s rozdielnou natívnou štruktúrou a identifikácia inhibítorov samozbaľovania poly/peptidov, keďže inhibícia tvorby amyloidných štruktúr predstavuje jeden z možných terapeutických prístupov pri amyloidózach. Zameriame sa aj na určenie korelácie medzi morfológiou amyloidných agregátov a ich cytotoxicitou ako aj medzi štruktúrnymi vlastnosťami efektívnych inhibítorov a ich anti-amyloidnou aktivitou.
Doba trvania: 1.1.2017 – 31.12.2020
MICROMANIP – Obrazová analýza mikroskopických častíc pri automatizácii optických manipulačných techník aplikovateľných v mikro/nanorobotike.
Image analysis of microscopic particles in the automation of optical manipulation techniques applicable in mikro/nanorobotics.
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Mikromanipulácia pomocou laserových optických pascí predstavuje progresívny prostriedok základného výskumu v oblasti fyzikálnych, chemických i biomedicínskych vied. Určitá analógia medzi optickou mikromanipuláciou a robotikou evokuje využitie algoritmov z oblasti umelej inteligencie (počítačového videnia, strojového učenia, plánovanie trajektórií a pod). Podľa niektorých autorov, použitie týchto metód v kombinácií s fyzikálnymi modelmi viedlo k výraznému zvýšeniu efektívnosti oproti klasickej optimalizácii (až 1000 násobne v prípade SVM klasifikátora vopred natrénovaného na základe Lorenz-Mie modelu rozptylu svetla). Cieľom projektu je použiť podobnú filozofiu na experimentálne úlohy riešené na našom pracovisku ako napr. triedenie a fúzia buniek, meranie ich fyzikálnych vlastností a pod. Pomocou aparatúry na dvojfotónovu polymerizáciu plánujeme výrobu mikrorobotických nástrojov ovládaných pascami optickej pinzety, napr. mikrorobotickú ruku (gripper). V zmysle kontinuity s našim predchádzajúcim projektom chceme vylepšiť interaktívne ovládanie optickej pinzety NUI prostriedkami (polohou prstov, gestami, pohľadom, hlasom) a to nielen lokálne, ale aj na diaľku cez sieťové pripojenie.
Doba trvania: 1.7.2016 – 31.12.2019
Supramolekulárne komplexy biomakromolekúl
Supramolecular complexes of biomacromolecules
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Valušová Eva PhD.
Anotácia: Bunky využívajú pre stavbu niektorých kompartmentov biomakromolekulárne zoskupenia bezmembránového charakteru. Fyzikálno-chemické vlastnosti takéhoto útvaru zohrávajú dôležitú úlohu v početných bio-procesoch, pritom však tieto zložité biochemické pochody nie sú dostatočne objasnené. Uvedené granulárne kompartmenty sa prejavujú správaním podobným kvapaline. Dve alebo aj viac biomakromolekúl vzájomnou interakciou vytvárajú tekutú kvapku, v ktorej je ich koncentrácia vyššia ako v okolitom vodnom prostredí. Okrem toho vysoká koncentrácia rozpustených látok a iónov a tiež niektoré nízkomolekulárne látky môžu prispieť k organizovaniu takýchto biologických útvarov. Projekt bude venovať pozornosť procesom prípravy a charakterizácie fyzikálno-chemických vlastností supramolekulárnych komplexných modelov bezmembránovo-viazaných útvarov, pritom sa bude orientovať aj na mechanizmy prebiehajúce počas týchto procesov.
Doba trvania: 1.1.2016 – 31.12.2019
RGBD_Algorithms – Prirodzené užívateľské rozhranie na báze algoritmov spracovania RGB-D obrazu s využitím v biomedicíne
Natural User Interface based on RGB-D Image Processing Algorithms and their Application in Biomedicine
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Nové typy 3D senzorov sú konštruované na snímanie ľudskej postavy alebo jej častí. Ich výstupom je okrem farebného RGB obrazu aj hĺbková mapa a tiež 3D súradnice reprezentujúce polohu rúk, prstov, smeru pohľadu a pod. Jedným z cieľov projektu je zlepšiť manipuláciu s mikroskopickými časticami pomocou optickej pinzety a to tak, že poloha laserových pascí je riadená polohou prstov ruky snímanej senzorom Leap Motion. Druhým cieľom je využitie 3D senzorov na podporu rehabilitačných cvičení a to jednak v prostredí kliniky ako aj v domácom prostredí (telerehabilitácia). Bezkontaktný systém upozorní cvičiaceho pacienta na odchýlky od rehabilitačného protokolu, pričom výstupom je hodnotiace skóre navrhnuté v úzkej spolupráci programátorov s fyzioterapeutmi. Pritom budú použité princípy strojového učenia, počítačových hier, prenos dát cez sieť, klasifikátory a iné postupy z oblasti počítačového videnia a grafiky.
Doba trvania: 1.1.2016 – 31.12.2018
Štúdium stability a agregácie natívne rozbalených proteínov
Study of the intrinsically disordered protein stability and aggregation
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Fedunová Diana PhD.
Anotácia: Natívne rozbalené proteíny (IDPs) – proteíny, ktoré za fyziologických podmienok nemajú stabilnú usporiadanú štruktúru – sú v strede záujmu najmä pre ich účasť pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Pri Alzheimerovej chorobe dochádza k hromadeniu depozitov amyloidných plakov a neurofibrilárnych zhlukov tvorených fibrilamiA-beta a tau proteínu. Vzrastajúce množstvo údajov naznačuje, že práve menšie oligoméry sú toxickejšie než amyloidné fibrily. Predkladaný projekt je orientovaný na štúdium vplyvu vonkajších podmienok (pH, teplota, iónová sila, hydrofobicita) a rôznych látok (denaturanty, osmolyty a polyanióny) na konformáciu A-beta a tauproteínu a kinetiku ich oligomerizácie. Ďalším cieľom je určenie ako veľkosť oligomérov a ich kinetika ovplyvňuje morfológiu vzniknutých amyloidných fibríl.
Doba trvania: 1.1.2014 – 31.12.2017
Inhibitors of protein amyloid aggregation
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Gažová Zuzana CSc.
Anotácia: Amyloidná agregácia výrazne ovplyvňuje vlastnosti poly/peptidov, ktoré sa organizujú do vysoko usporiadaných amyloidných agregátov. Zohráva významnú úlohu pri závažných ochoreniach(napr. diabetes typu II, Alzheimerova choroba) a predstavuje tiež vážne obmedzenia pre aplikáciu liečiv na báze peptidov. Doteraz nie je známy podrobný mechanizmus vzniku amyloidného samousporiadania, nedostatočné sú údaje o efektívnom spôsobe jeho redukcie. Hlavným cieľom projektu je štúdium a objasnenie procesuamyloidnej agregácie proteínov a identifikácia aktívnych látok (nízkomolekulárne látky, nanočastice), ktoréefektívne inhibujú amyloidné samousporiadanie. Takéto látky predstavujú základ pre rozvoj terapeutík vhodných na liečenie amyloidných ochorení. Bude určená korelácia medzi vlastnosťami aktívnych látok a ich anti-amyloidnou aktivitou. Pomocou experimentálnych a matematických metód určíme väzobné miesta aktívnych látok a navrhneme model mechanizmu viazania aktívnych látok.
Doba trvania: 1.1.2013 – 31.12.2016
MICRO_NUI – Interaktívny zber a spracovanie obrazov v mikroskopii použitím prirodzeného užívateľského rozhrania
Interactive methods of image acquisition and processing in microscopy using natural user interface
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Komunikácia s počítačmi prostredníctvom prirodzeného užívateľského rozhrania (NUI) sa v poslednom období výrazne presadila vo viacerých oblastiach. Našim cieľom je použiť špecifické NUI zariadenia ako Microsoft Kinect, dotykový tablet, snímač mozgových potenciálov a pod. na ovládanie moderných mikroskopických zariadení ako sú optická pinzeta a optický skalpel. Cieľom je vývoj nových a modifikácia existujúcich algoritmov z oblasti počítačového videnia a analýzy obrazu, ktoré umožnia nielen rozpoznávanie mikroskopických častíc, ale aj automatizovanú resp. poloautomatickú manipuláciu s nimi. Dôležitou súčasťou tohto procesu je aj vhodná vizualizácia v mono resp. stereo móde, ktorá predstavuje spätnú väzbu pri interaktívnych algoritmoch
Doba trvania: 1.7.2012 – 31.12.2015
Interaktívne algoritmy spracovania obrazu založené na minimalizácii energetickej funkcie a metóde "Graph-cuts".
Interactive Image Processing Algorithms Based on Energy Minimization and "Graph-cuts" Method
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Cieľom projektu je rozšíriť možnosti metódy Graph-cuts z hľadiska interaktívneho zadávania zárodočných regiónov (seeds) . Operátor pri bude mať k dispozícii sadu rôznych nástrojov zobrazovaných ako adaptívne kurzory rôzneho tvaru, ktorú sa budú sami prispôsobovať charakteru obrázku. Uvedená metodika bude v rôznych formách použitá nielen pri segmentácii jednotlivých obrazov, ale aj pri off-line analýze videozáznamu pohyblivých objektov. Upravený algoritmus bude vykonávať 3D rekonštrukciu na základe série pohľadov snímaných pod rôznym uhlom pomocou plánovaného prototypu Molekulového Fluorescenčného Tomografu.
Doba trvania: 1.1.2011 – 31.12.2013
NMTE – Nové materiály a technológie pre energetiku
New materials and technologies for energetics
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a vývoj
Zodpovedný riešiteľ: Ing. Diko Pavel DrSc. akademik US
Anotácia: Špecifické ciele projektu sú:1.Vývoj technológie nanoštruktúrovaných masívnych supravodičov pre uchovávanie energie2.Vývoj biobatérie využívajúcej obnoviteľné biologické produkty3.Vývoj nových transformátorových ocelí modifikovaných nanočasticami4.Vývoj chladiaceho a izolačného média na báze magnetickej kvapaliny pre vysokovýkonové transformátory
Web stránka projektu: nmte.saske.sk
Doba trvania: 1.5.2010 – 30.4.2013
Dobudovanie centra pre kooperatívne javy a fázové prechody v nanosystémoch s pespektívou využitia v nano- a biotechnológiách
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a vývoj
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Kopčanský Peter CSc.
Doba trvania: 1.4.2010 – 31.3.2013
Amyloidná agregácia proteínov
Amyloid aggregation of proteins
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Gažová Zuzana CSc.
Anotácia: Amyloidná agregácia proteínov je charakteristická pre niekoľko ľudských chorôb, ktoré sa označujú spoločným názvom amyloidné ochorenia (diabetes typu II, Alzheimerova choroba, priónové ochorenia), predstavuje tiež vážne obmedzenia pre farmaceutické a biotechnologické využitie proteínov. Predkladaný projekt je orientovaný na charakterizáciu intramolekulárnych a intermolekulárnych interakcií nenatívnych stavov proteínov, ktoré vedú ku ich samovoľnému usporiadaniu do amyloidných agregátov s cieľom prispieť k určeniu spoločných mechanizmov, ktoré sú pre tvorbu amyloidných štruktúr nevyhnutné. Významným cieľom projektu je identifikácia aktívnych látok (nízkomolekulárne látky, nanočastice, molekulárne komplexy), ktoré budú schopné redukovať množstvo proteínu v agregovanej forme. Takéto látky predstavujú základ pre rozvoj terapeutík vhodných na liečenie amyloidných ochorení.
Doba trvania: 1.1.2010 – 31.12.2012
Komplexy biomakromolekúl s nanočasticami
Biomacromolecule complexes with nanoparticles
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Prof. Ing. Antalík Marián DrSc.
Anotácia: Nanočastice patria k veľmi perspektívnym objektom v oblasti biologických a medicínskych aplikácií.Predkladaný projekt je orientovaný na výskum vlastností nanočastíc tvorených z kovových atómov a oxidovniektorých kovov ako aj na štúdium ich interakcií s biologickými objektmi na molekulárnej úrovni. Cieľomvýskumu bude pripraviť nanočastice pokryté rôznymi molekulami s využitím najmä sírových mostíkov,charakterizovať ich vlastnosti ako samostatných objektov ako aj ich komplexov s biomakromolekulami. Chcemeprispieť k pochopeniu ako vplýva veľkosť a tvar základného kovového jadra nanočastice s rôzne modifikovanýmpovrchom týchto objektov na interakcie s biomakromolekulami.
Doba trvania: 1.1.2009 – 31.12.2011
Analýza fluorescenčného obrazu nepravidelných buniek s cieľom nedeštruktívnej kvantifikácie DNA
Fluorescent image analysis of irregularly shaped cells for purposes of non-destructive DNA contents quantification
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Súčasné nedeštruktívne metódy merania obsahu DNA v živých bunkách sú založené buď na denzitometrickej analýze statických fluorescenčných obrázkov, alebo na dynamickom snímaní zábleskovej krivky pri lineárnom prelete bunky pred detektorom prietokového cytometra. Obe metódy sú málo presné pri bunkách s nepravidelným jadrom, akými sú napr. ľudské spermie. Predkladaný projekt je založený na kombinácii oboch prístupov, t.j. kontrolovaného rotačného pohybu imobilizovanej spermie v priehľadnej kapiláre a snímanie emitovaného svetla CCD kamerou. Séria obrazov reprezentujúca pohľad na spermiu pod rôznymi uhlami umožní realizovať jej 3D model, ktorý by mal umožniť porovnávať sploštené bunky snímané za rozličných podmienok a tak objektivizovať merania DNA. Automatizácia experimentu umožňujúca analyzovať viacero spermii fixovaných za sebou v kapiláre by mala umožniť rutinné nasadenie tejto aparatúry napr. v centrách asistovanej reprodukcie miesto drahých a málo presných cytometrov. Takýmto spôsobom by bolo možné zabrániť oplodneniu spermiou, ktorá predstavuje riziko genetických ochorení.
Doba trvania: 1.6.2008 – 31.12.2010
Metódy segmentácie postupnosti obrazov pomocou aktívnych kontúr a ich využitie v biomedicíne
Methods of images sequence segmentation using active contours and their exploitation in biomedicine
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Projekt rieši problematiku segmentácie postupnosti obrazov predstavujúcich buď sériové optické rezy získanékonfokálnym mikroskopom, alebo časovú postupnosť obrazov získanú videokamerou. Hlavným prostriedkomtakejto segmentácie je model aktívnej kontúry, pričom v projekte je navrhnutá vlastná modifikácia založená namodeli prúdovodiča. Algoritmy segmentácie budú overené na troch aplikáciách ktorými sú: 3D rekonštrukciakrvného riecišta mikrokapilár mozgu, určenie počtu chromozómov v spermii pomocou analýzy jej tvaru amonitorovanie mobility miniprasiat trpiacich Huntingtonovou chorobou. Všetky aplikácie majú priamu väzbu naexistujúce projekty riešené na spolupracujúcich pracoviskách.
Doba trvania: 1.1.2008 – 31.12.2010
Agregácia proteínov a identifikácia inhibítorov agregácie
Protein aggregation and identification of aggregation inhibitors
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. RNDr. Gažová Zuzana CSc.
Anotácia: Projekt je zameraný na získanie nových poznatkov týkajúcich sa zbaľovania a agregácie proteínov s dôrazom na skutočnosť, že existencia proteínových depozitov je jedným z hlavných znakov mnohých veľmi vážnych chorôb. Agregácia proteínov je problémom aj v biomedicínskom a biotechnologickom využití proteínov. Projekt sa zaoberá skúmaním súvislostí medzi rôznymi konformačnými stavmi proteínov a ich tendenciou agregovať. Pre tento účel budú použité proteíny spojené s chorobami (lyzozým, tau) ako aj modelové proteínové systémy (cytochróm c, myoglobín, polyaminokyseliny). Hlavný dôraz bude daný na identifikáciu inhibitorov proteínovej agregácie, pričom sa zameriame hlavne na nízkomolekuláme látky.
Doba trvania: 1.1.2007 – 31.12.2009
FIBER3D – Rozpoznávane, vizualizácia a meranie vláknitých štruktúr v 3D priestore
Recognition, visualization and measurement of fiber-like structures in 3D space
Program: Podpora MVTS z prostriedkov SAV
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Anotácia: Podstatou projektu je vývoj metód pre segmentáciu vláknitých štruktúr z trojrozmerných (3 D) obrazových dát. Budú vyvíjané algoritmy využívajúce minimalizáciu energie -jednak modely aktívnej kontúry a potom tiež algoritmy využívajúce teóriu grafov (tzv. „live wire" a „graph cut"), ktoré sa budú implementovať v spojení s objemovými rekonštrukciami a tiež s využitím prostriedkov virtuálnej reality. Metódy budú aplikované pri segmentácii kapilár snímaných konfokálnym mikroskopom. Po úspešnej segmentácii kapilár vytvoríme ich trojrozmernú počítačovú rekonštrukciu a by sa mali merať biologicky významné geometrické charakteristiky, ako je dĺžka či dĺžková hustota kapilár.
Doba trvania: 1.2.2008 – 31.12.2009
Molekulárne mechanizmy stability proteínov
Molecular mechanisms of protein stability
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Prof. Ing. Antalík Marián DrSc.
Doba trvania: 1.1.2006 – 31.12.2008
Interaktívne algoritmy segmentácie na báze aktívnych kontúr a ich uplatnenie pri meraní fyzikálnych vlastností biomedicínskych objektov
Interactive algorithms of segmentation based on active contour models and their exploatation in the measurement of physical parameters of biomedical objects
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: Doc. Ing. Tomori Zoltán CSc.
Doba trvania: 1.1.2005 – 31.12.2007