Beräkningsbiologi
Mycket av dagens forskning inom biologi och medicin bygger på beräkningsmetoder och datormodeller. Moderna mätmetoder skapar stora datamängder som behöver behandlas och analyseras för att driva vetenskapen framåt. För att förstå och förutsäga biologiska förlopp krävs olika slags modeller som har blivit alltmer krävande att konstruera i takt med att kunskaperna, detaljnivån och datamängderna ökat.
Vid CEC bedrivs forskning inom beräkningsbiologi i flera olika riktningar, framför allt i samarbeten med forskare inom naturvetenskapliga ämnen och medicin i Lund och vid andra lärosäten.
Stora molekyler som proteiner, DNA och RNA studeras inom det ämne vi kallar biomolekylär fysik. Ofta undersöks dessa molekylers egenskaper i vattenlösning, men mindre är känt om hur de beter sig i levande celler. Frågor som särskilt intresserar oss rör membranlösa organeller, proteinaggregation och hur molekylär trängsel påverkar proteiners egenskaper. Med verktyg från statistisk fysik och beräkningsfysik bygger vi modeller och undersöker biomolekylära processer och egenskaper. En del av forskningen sker i samarbete med grupper som utför experiment, och på beräkningssidan finns kontakter vid superdatorcentret i Jülich, Tyskland.
Andra frågeställningar uppkommer när bio- och nanofysik kombineras. Den huvudsakliga forskningen i denna riktning handlar om att avbilda DNA i nanokanaler, en metod som snabbt kan ge grovskalig information om informationsinnehåll och längd hos DNA-molekyler från både bakterier och människor. Andra projekt handlar om exempelvis hur inneslutning och molekylär trängsel påverkar polymerer och markörpartiklar. Samarbeten med grupper som utför experimenten kompletteras med metoder från statistisk fysik, beräkningsfysik, bildanalys och statistik.
Forskningen inom systembiologi handlar om de kretsar av samverkande och proteiner som styr levande celler. Beräkningsmodeller utvecklas för att beskriva hur genetiska, epigenetiska och metabola nätverk fungerar i celler och multicellulära system. Vi bedriver även här starkt interdisciplinär forskning i nära samarbete med forskare inom medicin och biologi. Tillsammans utvecklar vi nya metoder kopplade till nya sorters experiment och data. Reglering av stamceller är ett viktigt område för denna forskning. Det kan exempelvis handla om hur immunförsvarets celler fattar beslut att mogna eller hur hudceller kan programmeras om direkt till att bli nervceller eller stamceller. Forskningsfrågor utanför det medicinska fältet omfattar bland annat nedbrytningsprocesser i jord där svampar interagerar med organiska molekyler och mineralpartiklar.
Det sistnämnda utgör också en länk till forskning och utveckling av metoder och mjukvara för att korrigera och analysera spektroskopiska bilder. Det gäller framför allt spektra insamlade med olika tekniker i den infraröda delen av spektrat. Metoder utvecklas bland annat för optisk fototermisk infraröd spektroskopi (O-PTIR), en ny och kraftfull teknik som används vid CEC. Spektroskopiska avbildningsmetoder har många tillämpningar inom miljöområdet men också inom medicin, exempelvis diagnosticering av hudcancer och studier av neurodegenerativa sjukdomar. Praktisk tillämpning av metoderna underlättas genom CIPA, universitetets infrastruktur för användarstöd kring bildbehandling.
Relaterade forskningsmiljöer och -infrastrukturer
Kontaktperson
Anders Irbäck
Biträdande föreståndare CEC
E-post: anders [dot] irback [at] cec [dot] lu [dot] se (anders[dot]irback[at]cec[dot]lu[dot]se)
Mobil: +46 46 222 34 93
Mer om vår forskning
Mer om vår forskning och pågående projekt hittar du på våra forskningssidor.
NanoLund
Lunds universitets centrum för forskning, utbildning och innovation inom nanovetenskap.
CIPA
Användarstöd i bildbehandling och bildanalys.
Jülich Supercomputing Centre (JSC)
Forskningscentrum med högpresterande datorsystem och kvantdatorer.