Keemia ja biotehnoloogia instituut

Biomeditsiini labori uurimisobjektiks on Helicobacter pylori (HP) ja tema roll erinevate maksahaiguste kujunemisel. HP on Gram-negatiivne bakter, kes on kohastunud eluks inimese mao happelises keskkonnas. Eestis on bakteriga nakatunud umbes 70% täiskasvanud elanikkonnast. HP põhjustab maos põletikku ja haavandeid, kuid raskematel juhtudel võib patsientidel kujuneda välja ka maovähk. Lisaks maole suudab HP mõjutada ka teisi organeid, nende seas maksa.

Meie teadustöö põhisuunad on järgmised:

• Helicobacter pylori poolt indutseeritud invadosoomide roll maksakahjustustes. Oleme varasemalt näidatud, et HP kutsub nakatatud maksarakkudes esile invadosoomide tekke. Hetkel uurime, millised molekulaarsed mehhanismid on selle fenomeni taga, kasutades nii in vitro meetodeid kui transkriptoomi sekveneerimist.
• Helicobacter pylori indutseeritud maksakahjustuste kliinilised aspektid. Kasutame oma töös HP-ga nakatatud katsehiirte maksasid ja uurime, millist mõju avaldab bakter maksale erineva ajaperioodi jooksul. Lisaks analüüsime selliste markerite ekspressioonitaseme muutust nagu YAP1 ja CD44.
• Helicobacter pylori mõjutatud soolestiku mikrobioota roll maksahaiguste arengus. Kaasame uuringusse Eesti patsiendid, et kirjeldada siin ringlevaid HP tüvesid, nende mõju suu/mao/soole mikrobiootale ja maksale.

UURIMISRÜHMA LIIKMED

Uurimisrühma juht: Pirjo Spuul
Teadlased: Dr. Airi Rump (teadur), Irma Lill (insener)
Doktorandid: Olga Smirnova, Kaisa Roots, Sadia Khalid 
Tudengid: Marit Kutman, Tianeke Luna Wilkie

Kontaktinfo

Pirjo Spuul, vanemteadur, biomeditsiini labori juhataja
E-mail: pirjo.spuul@taltech.ee
Aadress: Loodusteaduste maja, Akadeemia tee 15, ruum 140
CV: https://www.etis.ee/CV/PirjoSpuul/est

Link publikatsioonidele

Link publikatsioonidele

Lisaks neuronitele on ajus veel umbes sama palju teisi spetsialiseerunud närvisüsteemi rakke, mida kutsutakse gliiaks. Gliiarakkudel põhifunktsioonideks on närvisüsteemi homöostaas – teisiti öeldes selle masinavärgi sujuvana ja “õlitatuna” toimimas hoidmine –, närviimpulsside kiire edastuse tagamine, kaitse patogeenide eest ning lisaks olulised rollid närvisüsteemi kujunemisel arengus. Neuronid ja gliia moodustavad koes keerulise läbipõimunud rakuvõrgustiku, milles eri rakutüübid on üksteisega tihedas molekulaarses suhtluses. Meie uurimisrühma põhiliseks huviobjektiks on üks närvisüsteemi arvukaim gliiarakkude tüüp, mida kutsutakse astrotsüütideks. Astrotsüütidel on palju ülesandeid, kuid ühed olulisemad on sünapilise ülekande käigus hoidmine ning keskne roll aju energiavarustuses.

Meie uurimisrühma huvitavateks küsimusteks on neuronite ja astrotsüütide molekulaarne suhtlus, valgusünteesi regulatsioon astrotsüütides ning meetodid rakutüüp-spetsiifiliseks valkude märgistamiseks. 

liikmed

Uurimisrühma juht: Dr. Indrek Koppel
Teadlased: Dr. Florencia Cabrera Cabrera (teadur); Dr. Age Utt (teadur)
Doktorandid: Helena Tull
Tudengid: Katariina Karm, Markus Talp, Martin Paggi, Eliisabeth Kuldmaa

Link publikatsioonidele 

Sirje Rüütel Boudinot töögrupi peamine uurimissuund on leukotsüütide aktivatsioon ja selle reguleerimine, mis on tähtis nii tasakaaluolekus kui ka immuunvastuse ajal. Immuunregulatsiooni väärtalitlus on võtmeteguriks kasvajate, põletikuliste- ja autoimmuunhaiguste korral ning mõjutab tugevalt ka võimet patogeenidega võidelda.
Uurimisrühm on pikka aega tegelenud (puriinergilisete retseptorite (P2X4 ja P2X7), rolli iseloomustamisega immuunvastuse algatamisel ja selle kulgemise käigus. Kasutades koos nii in vitro kui in vivo mudeleid, viime läbi funktsiooni kaotamise ja lisamise katseid, et iseloomustada nende geenide poolt vahendatud mehhanisme. Samuti kasutame võrdlusmeetodeid hindamaks nende geenide olulisust immuunsüsteemi evolutsiooni kontekstis. Näitasime et P2X7 retseptor tekkis P2X4 sarnase retseptori ja ballast domääni ühinemisel (Rump et al 2020a). 

Koostöös PERHi-ga kirjeldame P2X4 rolli immuunrakkude aktiveerimisel ja tolerantsi tekkel nii melanoomi kui pôletikuliste närvihaiguste konterkstis. 

Näitasime, et SARS-CoV-2-NP glükolüseerimine varjutab immunodominantseid epitoope. Paljudel juhtudel võib see viia valenegatiivsete seroloogiliste testideni. SARS-CoV-2-NP deglükolüseerimine suurendas märkimisväärselt positiivsete testide arvu 

Teadustöö põhisuunad

• P2X4 ekspressioonist sôltuv immuurakkuse pro- vôi anti-inflammatoorne orientatsioon  
• P2X4 sekretoorse vormi esinemise tuvastamine melanoomi ja  pôletikuliste närvihaiguste korral.
   

Liikmed

Uurimisrühma juht: Vanemteadur Sirje Rüütel Boudinot
Doktorandid: Roland Martin Teras, Kadri Orro
Magistrandid: Helinda Saapar, Anne-Lii Bôkovskaja, 
Bakalaureuse tudengid: Adriana Kalmôkova, Igor Kuprijanov, Laura Liis Pahk, Priit Ties, Martin Frey

Projekt

PRG1832, Vesiniku tuumamagnetresonantsspektroskoopia (H NMR) meetodite arendamine
neurodegeneratiivsete haiguste varajaseks diagnoosimiseks ja melanoomi süsteemravi mõju hindamiseks ning vastavate molekulaarmehhanismide uurimiseks.
 

5 aasta kõige olulisemad publikatsioonid: 

Kanellopoulos J, Almeida-da-Silva CLC, Rüütel Boudinot S and Ojcius DM (2021) Structural and Functional Features of the P2X4 Receptor: An Immunological Perspective. Front. Immunol. 12:645834. doi: 10.3389/fimmu.2021.645834

Boudinot, S. (2021). Dual ELISA using SARS-CoV-2 N protein produced in E. coli and CHO cells reveals epitope masking by N-glycosylation. Biochemical and Biophysical Research Communications, 534, 457−460. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020b.11.060

Rump, A.; Smolander, O.-P.; Rüütel Boudinot, S.; Kanellopoulos, J. M; Boudinot, P. (2020).  Evolutionary origin of the P2X7 C-ter region: capture of an ancient ballast domain by a P2X4-like gene in ancient jawed vertebrates. Frontiers in Immunology, 11, 113−113. DOI: 10.3389/fimmu.2020a.00113.

Teras, J.; Kroon, H. M.; Thompson, J. F.; Teras, M.; Pata, P.; Mägi, A.; Teras, R. M.; Rüütel Boudinot, S. (2020). First Eastern European Experience of Isolated Limb Infusion for In-Transit Metastatic Melanoma Confined to the Limb: Is it still an Effective Treatment Option in the Modern Era? European Journal of Surgical Oncology.  Vol 46, Feb 2020, p272-276.

Paalme, V.; Rump, A.; Mädo, K.; Teras, M.; Truumees, B.; Aitai, H.; Ratas, K.; Bourge, M.; Chiang, C.-S.; Ghalali, A.; Tordjmann, T.; Teras, J.; Boudinot, P.; Kanellopoulos, J.; Rüütel Boudinot, S. (2019). Human peripheral blood eosinophils express high level of the purinergic receptor P2X4. Frontiers in Immunology.10.3389/fimmu.2019.02074
 

Uurismisrühma põhitemaatika on seotud lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi fundamentaalsete aspektide väljaselgitamisega. Lipoproteiinide metabolism on seotud mitmete terviseseisunditega nagu hüpertriglütserideemia, südame-veresoonkonna haigused, pankreatiit, ülekaalulisus ning diabeet. Uurimise põhifookuses on lipiidide ja lipoproteiinide metabolismis osalevate võtme ensüümide (lipaaside) regulatsiooni mehhanismid. Meil on kompetents ja kogemused valkude struktuuri ja omaduste uurimises, biomolekulaarsete interaktsioonide analüüsis, ensümoloogias ja lipidiide analüüsis. Uurimistöös kasutame kromatograafiat, kalorimeetriat, pinnaplasmonite resonantsi, massi spektromeetriat ning fluorestsentsil põhinevaid tehnoloogiaid. Meie uurimisrühma teadustöö on leidnud rakendust ka rahvusvahelises ettevõtluses koostöös firmadega Opocrin SPA (Itaalia) ning Lipigon Pharmaceuticals (Rootsi).

MEIE TEADUSTÖÖ PÕHISUUNAD ON JÄRGMISED:

• Lipoproteiinlipaasi aktiivsuse regulatsiooni mehhanismide uurimine
• Lipoproteiinlipaasi aktiivsuse määramine erinevates vereplasmades.
• Pankrease- ja mao lipaasi aktiivsuste mõõtmismetoodika arendus
• Inimese lipoproteiinlipaasil põhineva hüpertriglütserideemia ravimipreparaadi  väljatöötamine

UURIMISRÜHMA LIIKMED:

Uurimisrühma juht: Aivar Lõokene
Uurimisrühma liikmed: Robert Risti, Ly Villo, Ivar Järving
Doktorandid: Naatan Seeba
Magistrandid: Liise Hämarmets; Elizabet Solovjova
Järeldoktorid: Mart Reimund

Patendid: Method for calorimetric determination of the lipoprotein lipase activity in human plasma environment

KONTAKTINFO:

Aivar Lõokene, juhtivteadur, lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi labori juhataja
E-mail: aivar.lookene@taltech.ee
Tel: +372 56159006, +372 6204378
Aadress: Loodusteaduste maja, Akadeemia tee 15, ruum 320
CV: https://www.etis.ee/CV/Aivar_L%C3%B5okene/est/

• A negatively charged cluster in the disordered acidic domain of GPIHBP1 provides selectivity in the interaction with lipoprotein lipase: https://doi.org/10.1038/s41598-024-70468-6
• Combined action of albumin and heparin regulates lipoprotein lipase oligomerization, stability, and ligand interactions: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283358
• Lipoprotein Lipase Activity Does Not Differ in the Serum Environment of Vegans and Omnivores: https://doi.org/10.3390/nu15122755
• Leptin increases hepatic triglyceride export via a vagal mechanism in humans: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.09.020
• Calorimetric approach for comparison of Angiopoietin-like protein 4 with other pancreatic lipase inhibitors: https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2019.158553
• Apolipoprotein C-II mimetic peptide is an efficient activator of lipoprotein lipase in human plasma as studied by a calorimetric approach: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.08.130
• Lipoprotein lipase activity and interactions studied in human plasma by isothermal titration calorimetry: https://doi.org/10.1194/jlr.D071787
• Evidence for Two Distinct Binding Sites for Lipoprotein Lipase on Glycosylphosphatidylinositol-anchored High Density Lipoprotein-binding Protein 1 (GPIHBP1): https://doi.org/10.1074/jbc.M114.634626

Prof. Peep Palumaa uurimisrühm on keskendunud kahe ülimalt olulise siirdemetalli – vase  ja tsingi – bioloogilise rolli ja regulatsiooni uurimisele. Vase peamiseks ülesandeks organismides on molekulaarse hapniku osalusel toimuvate redoksreaktsioonide katalüüs.  Vaske kofaktorina kasutavad ensüümid tagavad nii hingamine raku tasandil kui ka aktiivsete hapnikuühendite kahjutuks tegemine. Tsink toetab oluliselt raku metabolismi ja suunab geeniregulatsiooni, kuna tsinkioonid on katalüütilise kofaktorina vajalikud enam kui 200-le ensüümile ning nad osalevad enam kui 600 transkriptsioonifaktori (tsink sõrm valgud) struktureerimises. Mõlemate metallide ioonide homöostaasi rikkumine arvatakse olevat seotud  neurodegeneratiivsete haigustega, eelkõige Alzheimeri tõvega. Vase ainevahetuse põhiensüümide kahjustused  põhjustavad nii Wilsoni (vase üleküllus) kui ka Menkese tõve (vase puudus), mis on rasked geneetilised haigused. 

Uurimisrühm on pikka aega tegelenud tsingi ja vase metabolismi võtmevalkude struktuuri ja funktsioonide uurimisega „katseklaasis“, kuid viimastel aastatel on lisandunud ka töö rakukultuuride ja äädikakärbestega, mis võimaldab uurida muutusi organismides ja samuti otsida uusi ravimeid, mis võiks vase ainevahetust korrastada seda eriti Alzheimeri tõve puhul. Uurimisrühma käsutuses on kaasaegne metalloproteoomika aparatuur – LC – ICP MS metallide ülitundlikuks määramiseks, MALDI MS, spektrofluorimeeter, FPLC, HPLC ja UHPLC kromatograafid tööks valkudega jne. 

Teadustöö põhisuunad

• Vase metabolismi regulatsioon alfa lipoehappe toimel. 
• Uute vase kandjate identifitseerimine. 
• Vase interaktsioon tubuliiniga 

Liikmed

Uurimisrühma juht: Prof. Peep Palumaa 
Teadlased: Prof. Vello Tõugu, Dr. Julia Smirnova, Dr. Merilin Sardis, Dr. Jekaterina Kabin 
Doktorandid: Sigrid Kirss, Elina Berntsson 
Magistrandid: Anette Reinapu, Janar Varik, Jelizaveta Kravtsova  
Bakalaureuse tudengid: Sofja Poddubnaja, Kärt Tauram 

Preemiad ja koostööd

Uurimisgrupi juht Prof. Peep Palumaa sai oma teadustööde eest 2011. ja 2024. aastal Eesti riikliku teaduspreemia keemia ja molekulaarbioloogia alal ning 2012. aastal TalTechi parima teadlase preemia. Oma lõputööde ja publikatsioonide eest on meie üliõpilased korduvalt võitnud auhindu üliõpilaste teadustööde riiklikel ja teadusseltside korraldatud konkurssidel.   

Labor teeb teaduslikku koostööd Stockholmi Ülikooli ja Karolinska Instituudiga. 

Kontakt

Prof. Peep Palumaa
E-mail: peep.palumaa@taltech.ee
CV: Peep Palumaa | CV (etis.ee)

Link publikatsioonidele

Meie grupp tegeleb biotehnoloogilise uurimistööga kasutades erinevaid mikrofluidika vahendeid. Mikrofluidika abil saab miniaturiseerida ja automatiseerida teadustöös vajaminevaid katseid väikestes katsemahtudes. Enda teadustöös kasutame valdavalt tilga mikrofluidikat erinevates mikrobioloogia ja biotehnoloogia alastes projektides. Tilga mikrofluidika abil tehakse laborikatsed tibatillukestes veetilkades e katseklaasides, mille läbimõõt on väiksem kui juuksekarval. Tegemist on kõrg-läbilaskva metoodikaga kuna ühes eksperimendis võib olla paralleelselt sadu tuhandeid või rohemgi selliseid vesi-õlis tilku

Tudengitele: Meie juures saab teha bakalaureuse ja magistritöid ning ka doktorantuuri projekte. Huvi korral pöörduge otse grupijuhi poole.

Hetkel käimasolevad peamised teadussuunad

• Mikrobioloogia: kasutame tilga mikrofluidikat, et uurida bakterite antibiootikumitundlikkust ning- resistentsust mitme erineva vaatenurga alt. Uurime, kuidas seda mõjutavad erinevad kemikaalid ning mikroplast. Lisaks vaatame, mis rolli mängib antibiootikumitundlikkuses bakterite agregatsioon ning biofilmi moodustumine.
• Mikroskoopia ja pildianalüüs: me töötame välja uusi kasutajasõbralikke töövooge tilga mikrofluidika katsete analüüsimiseks. Me kasutame paljusi mikroskoopia tööriistu (heleväli, fluorestsents, konfokaal jne), et visualiseerida tilkades toimuvaid eksperimente ning siis analüüsime neid erinevate pildianalüüsi vahenditega (näit CellProfiler)
• Laborikatsete automatiseerimine: koostöös TJS elektroonika instituudi teadur Dr. Tamas Pardy poolt juhitava LaborKiibil töörühmaga (https://sites.google.com/view/taltechloc) arendame me välja erinevaid tehnoloogiaid, mis aitavad teadlasi nende laboritöös: (mikro)fluidika seadmed, tarkvara ja riistvara mikrofluidika jaoks, optilised lahendused ja kaamerad.

Käimasolevad teadusprojektid

liikmed:

Uurimisrühma juht: Prof. Ott Scheler
Teadlased: Dr. Simona Bartkova, Dr. Immanuel Sanka, Pille Pata, Merili Saar-Abroi
Doktorandid: Veiko Rütter (IKT PhD tudeng, kaasjuhendaja Dr. Tamas Pardy), David Gonzalez, Daniel Kacsor
Magistrandid: Allar Lillepruun, Saari Anete Loog, Triini Olman
Bakalaureuse tudengid: Ats Oskar Laansalu, Inessa Bogdanova, Ksenija Nikiforova

KODULEHT

Link publikatsioonidele

Link publikatsioonidele

Inimese närvirakud sünnivad varase arengu jooksul ning valdavat enamikku neist elu jooksul ei asendata. Seega peavad närvirakud suutma säilitada oma funktsiooni kogu organismi eluaja vältel. Neuroepigeneetika laboris uurime, kuidas reguleerivad epigeneetilised mehhanismid geenide avaldumist närvirakkude arengu ja vananemise käigus.

Teadustöö põhisuunad

• Histooni bivalentsuse ja metüültransferaas EZH1 roll närvirakkude arengus ja funktsioonis
• H3K27me3 roll närvirakkude pikaealisuse toetamisel

Kontaktinfo

Dr. Kärt Mätlik, vanemteadur, uurimisrühma juht
E-mail: kart.matlik@taltech.ee
 

Link publikatsioonidele

Viljatus on ülemaailmne probleem, mis mõjutab hinnanguliselt 15% viljakas eas paaridest. Reproduktiivbioloogia grupp uurib molekulaarseid mehhanisme, mis tagavad inimese viljakuse või mille hälbed põhjustavad viljatust. Eelkõige keskendume naisepoolsele viljatusele ning täpsemalt nende munasarjas toimuvate protsesside uurimisele, mis tagavad elujõulise munaraku küpsemise. 

Oma töös kasutame nii klassikalisi laboratoorseid meetodeid kui ka suure läbilaskevõimega analüüsimeetodeid (geeniekspressiooni analüüs süvasekveneerimise teel, mikrokiibi või mass-spektromeetria meetodite abil, üksikrakkude sekveneerimine jpm). Lisaks tegeleme bioinformaatilise andmeanalüüsi, biostatistika ja signaaliradade modelleerimisega. Teeme tihedat koostööd Tervisetehnoloogia Arenduskeskusega ning kõikide Eesti viljatusravi kliinikutega.

Meie uurimisrühma üheks peamiseks mudeliks on munasarja folliikul. Kuna munarakku kasutatakse kehavälise viljastamise protseduuril viljastamiseks ja embrüo kasvatamiseks, on selle raku invasiivsed uuringud raskendatud. Küll aga on võimalik hinnata munaraku küpsemise keskkonda teda ümbritsevate granuloosrakkude ja follikulaarvedeliku kaudu, mis sisaldavad mitmesugust geneetilist ja biokeemilist informatsiooni.

Liikmed:

Uurimisgrupi juht: dotsent Agne Velthut-Meikas
Teadlased: Dr. Airi Rump, teadur
Doktorandid: Inge Varik, Laura Luhari
Tudengid: Katariina Johanna Saretok, BSc, magistrant; Triin Sild, bakalaureuseastme üliõpilane

 GRUPI KODULEHT

Link publikatsioonidele

Külasta Drug Hunter veebilehte lisainfo saamiseks suuvedeliku narkotesteri kohta: www.drughunter.eu
Meie juures saavad kokku erinevate instituutide, ülikoolide ja erasektori spetsialistid, selleks et teaduslikud avastused muuta reaalseteks toodeteks. Viimase 15. aasta jooksul oleme arendanud erinevaid analüsaatoreid (TRL 6-7) paljudele erinevatele partneritele (näit. Eesti Politsei ja Piirivalveamet). Meie tuumiktehnoloogiad on kapillaarelektroforees, fluorestsents, juhtivus, gaaskromatograafia, mikrofluidika ning teised instrumentaal ja analüütilised tehnoloogiad. Me teeme koostööd erinevate töögruppidega üle maailma ning pakume oma kompetentsi erinevates partnerlustes (näit Horizon Europe jt)
Inimesed
Grupijuth - Dr. Jekaterina Mazina-Šinkar ( jekaterina.mazina@taltech.ee),
Dr. Jelena Gorbatšova,
Dr. Evelin Halling,
Professor emeritus Mihkel Kaljurand,
Dr. Merike Vaher,
Dr. Martin Ruzicka,
Vyacheslav Bolkvadze,
Jana Budkovskaja

https://orcid.org/0000-0002-2430-0097, 

https://orcid.org/0000-0002-5903-6337, 

https://orcid.org/0000-0003-2289-188X

Valgud on oma omadustelt ääretult mitmekesised biopolümeerid: näiteks struktuursest keratiinist moodustuvad meie juuksed ja küüned, hemoglobiin transpordib meie kehas hapnikku, seedeensüümid lagundavad toitu omastatavateks algosadeks. Need omadused tulenevad otseselt valgu ehitusest.  Meie eesmärgiks valkude disaini laboris on neid struktuur-funktsioon seoseid tundma õppida, et arendada uusi, täiustatud omadustega valke, mida inimkonna hüvanguks kasutada.

Meie teadustöö põhisuunad:

• Uudsete valguliste toidulisandite (näiteks värv- ja magusainete) arendamine
• Valkude ratsionaalne ning AI-juhitud disain
• Valkude struktuuranalüüs sh röntgen-kristallograafia

Liikmed

Grupijuht: Dr. Priit Eek 
Teadlased: Dr. Kaia Kukk (teadur)

 Kontakt

Dr. Priit Eek
E-mail: priit.eek@taltech.ee
CV: https://www.etis.ee/CV/Priit_Eek/

Link publikatsioonidele