Dynamo nr. 67

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

NR. 67

12

2021

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

V I R K S O M H E D D I G I TA L I S E R E R :

FÆRRE FEJL OG MINDRE SPILD

Bakterier er fremtidens klimavenlige kemifabrikker TEMA

IMMUNTERAPI Sådan hjælper ingeniører med at udvikle kræftbehandling

DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor tøver verden med CO2-fangst?

TANG ER SUNDT – FOR MENNESKER OG HAV

02

INDHOLD

28 04

24 Kig indenfor

Se DTU’s nye beton- og materialelaboratorium.

Baglæns matematik

REDAKTION Lotte Krull, lkru@dtu.dk ABONNEMENT dynamo@dtu.dk Magasinet udkommer fire gange om året DESIGN & PRODUKTION OTW A/S ISSN 1604-7877 FORSIDEFOTO Shutterstock

26

Hvordan kommer vi i gang med C02-fangst?

8-22 ANSV. CHEFREDAKTØR Tine Kjær Hassager

DTU-samarbejde skal øge viden om tang som fødevare.

Dynamo spørger:

Kan vi stole på de billeder, vi ser fra rummet eller en CT-skanner?

UDGIVER Danmarks Tekniske Universitet, Anker Engelunds Vej 101A 2800 Kgs. Lyngby, tlf. 45 25 25 25, dtu.dk

Havets grøntsag

TEMA

Immunterapi Kræftbehandling er i en rivende udvikling. DTU’s forskere er en del af den udvikling.

32

DYNAMO

35

NR. 67

12

2021

03

38

Færre fejl i produktionen

Digital billedanalyse mindsker fejl hos Topsil A/S.

Mini-synkrotron

Klimavenlige kemifabrikker

Laserforsker bygger en synkrotron i miniformat, som kan stå på et bord.

42

Hos virksomheden Cysbio kan bakterier fremstille kemikalier.

Nysgerrige gæster på DTU 40 unge kvinder afprøver ingeniørfaget.

LEDER

Derfor arbejder ingeniører med sundhed Sundhed og trivsel er et af FN’s 17 verdensmål for en bæredygtig udvikling. På DTU er vi dedikerede til netop at fremme en bæredygtig udvikling i samfundet, og det gælder naturligvis også inden for sundhedsområdet.

Ingeniørernes bidrag til mere sundhed er en helt indlysende konsekvens af den accelererende teknologiske udvikling. I takt med at stadig mere avancerede teknologiske løsninger har fundet vej ind i sundhedssystemet, er ingeniørerne fulgt med.

For teknologiudvikling er ingeniørens hjemmebane. Hvad enten det handler om udvikling af kunstig intelligens, avanceret billedanalyse, sensorer, høreapparater, enkeltcellestudier, bakterieforståelse, nye materialer, gensekventering såvel som genmodificering, syntetisk kemi og analyse af big (sundheds)data, så vil du møde en gruppe ingeniører fordybet i netop et af disse

områder, hvis du tog en tur rundt i DTU’s laboratorier.

I alt på hele DTU arbejder cirka 700 forskere med sundhed og life science. Når man ser på DTU’s publikationer inden for engineering og technology, så ligger en tredje­­del inden for life science-området. Det er ikke et tilfælde. Universitetet har gennem flere år prioriteret udviklingen af forskning og innovation inden for life science. Vi har gjort en indsats for at åbne dørene til et øget samarbejde både med de kliniske miljøer på hospitaler og med industrien i sektoren.

Vi tænker næste generation ind og udbyder uddannelser, der sikrer dimittender, som kan bygge bro mellem ingeniørvidenskaben og sundhedsvidenskaben.

Udviklingen af de nye teknologiske løsninger vil forbedre forebyggelse, diagnosticering, behandling og opfølgning – og

teknologierne vil hjælpe til, at alle får adgang til dette.

Sundhed forbinder man oftest med læger, hospitaler, sygeplejersker m.m. Men faktisk bør man også forbinde det med ingeniører.

Anders Bjarklev Rektor

04

Professor Per Christian Hansen er i gang med et større forsk­ ningsinitiativ inden for kvantificering af usikkerhed.

I N V E R S E P R O B L E M E R

DTU

DYNAMO NR. 67 12 2021

05

Intuitiv matematiker sætter usikkerheden på formel Hvor sikker kan man være på, at de billeder, CT-skannere og astronomiske kikkerter genererer, svarer til virkeligheden?

Det er professor Per Christian Hansen og hans team i fuld gang med at sætte tal på.

M arianne Vang Ryd e Joac him Ro d e

E

”

t sted dybt inde i koden skal man gange med et tal, der er lidt mindre end 1.

Derfor introducerer vi en ny faktor (1 - σ), hvor σ skal vælges på snedig vis.”

Professor Per Christian Hansen ler og ved godt, at den beskrivelse af en ny beregningsmetode, som han og hans kolleger har udviklet, ikke giver nogen mening for folk uden matematisk indsigt. Det lyder faktisk slet ikke som en præcis matematisk løsning på et problem. Men det kan de bevise, at det er.

Selv undrer han sig mest over, hvordan sådanne idéer egentlig opstår: ”Det er, som om de kommer ude fra universet. Jeg kan ikke tvinge dem frem ved bare at sætte mig hen til skrivebordet eller computeren. De kommer måske, når jeg går en tur, hører musik eller ser en god samuraifilm. Bagefter må man så se, om man kan bevise, at idéerne holder i virkeligheden.”

Baglæns matematik Per Christian Hansens matematiske intuition kommer dog ikke helt ud af

det blå. Den bygger på viden og erfaring opbygget gennem en lang karriere.

Han fik sin ph.d. i 1985, og siden da har hans hjerne en stor del af tiden arbejdet med inverse – omvendte – problemer, hvor man ud fra målinger beregner sig frem til noget, som man ikke direkte kan se.

Målingen kan f.eks. stamme fra en CT-skanner, der sender røntgenstråler igennem en materialeprøve eller en patient. I skanneren sidder nogle sensorer, som måler, hvor meget stråling der kommer ud på den anden side, og ud fra de data regner man baglæns.

Man stiller en model op, som består af måske en million ligninger. De bliver løst i en computer, og resultatet er et billede af materialeprøvens eller patientens indre.

Men først skal ligningerne omsættes til kode, som computeren kan forstå.

Når den skal løse så mange ligninger, kan det selvfølgelig komme til at tage noget tid, så nogle gange går man lidt på kompromis med den helt præcise matematiske formulering for at speede tempoet op, og det kan resultere i en

06

I N V E R S E P R O B L E M E R

DTU

Figur 1.

Klassiske beregnings­ metoder giver kun ét billede; kan vi mon stole på det?

Et sort hul eller en donut?

Hvor sandsynligt er det, at verdens første billede af et sort hul var et billede af noget helt andet? Var det en donut eller et bilhjul? For sjov har professor Per Christian Hansen benyttet uncertainty quantification til at beregne, om billedet fra rummet med forskellige procents sandsynlighed kunne være et bildæk, en donut, en tegneseriefigur eller et sort hul.

Usikkerheds­vurdering (UQ) kan udtrykke pålideligheden af forskellige mulige billeder.

F ig u rfoto s : E SO, N ASA / J P L- C a l t ec h , Co l o u rb ox , p rivat

12%

17%

lidt forkert løsning. Det beregnede billede ser måske fint nok ud, men man kan ikke være sikker på, at det gengiver virkeligheden præcist.

Og så er vi tilbage ved den gode idé: Måske kan man omskrive koden bare en lille smule, så den både gør det rigtigt og kører hurtigt nok. Og det løser faktisk problemet; det har Per Christian og hans kolleger bevist.

Matematisk naturtalent Per Christian Hansen har altid haft flair for matematik, men han var ikke vidunderdreng i skolen. Undervisningen kedede ham – den foregik for meget efter bogen til hans intuitive temperament.

Han har altid syntes, at inverse problemer er spændende. De trigger hans nysgerrighed. Og i løbet af DTU-studiet­ blev han sporet ind på numerisk analyse, som handler om at omsætte matematik til computerberegninger.

8%

63%

”Det var som så meget andet en tilfældighed,” fortæller han. ”Jeg havde en rigtig god underviser, Hans Bruun Nielsen, og hans måde at forklare faget på fangede mig fuldstændig. Jeg elskede at komme til hans forelæsninger. Det viste sig også, at jeg var god til det – jeg kunne få nogle originale idéer, og så kørte det derfra i en selvforstærkende proces.”

Og processen udviklede sig til en imponerende karriere. Per Christian har skrevet doktordisputats, er forfatter eller medforfatter til fem bøger og mere end 100 velciterede viden­ skabelige artikler, og han står bag adskillige open source-softwarepakker.

Han har også fået flere priser, anerkendelser og store bevillinger, bl.a. et af de prestigefyldte europæiske ERC Advanced Grants på 16 mio. kr. og senest en Villum Investigator-bevilling på 35 mio. kr.

Med sidstnævnte er han nu i gang med at opbygge et større forsknings­initiativ inden for kvantificering af usikkerhed, Computational Uncertainty Quantification for Inverse Problems, forkortet CUQI (udtalt ’cookie’).

Sort hul eller tegneseriefigur?

Per Christian Hansen er fascineret af Japan og deres stærke tegneserietradition, og han slapper gerne af med en god tegnefilm. Det er også tegneserieuniverset, han tyr til, når han skal forklare, hvad uncertainty quantification går ud på (se figur 1). ”Det var en stor sensation, da man præsenterede det første billede af et sort hul. Men jeg tænkte: Er det nu også et sort hul? Hvor sikre kan vi være på det?,” siger Per Christian Hansen, og fortsætter: ”Ingen kameraer eller målesystemer er fejlfrie. Billedet kan være uskarpt,

DYNAMO

NR. 67

12

2021

og der kan opstå støj og rystelser under målingen, og de matematiske modeller, man bruger for at gå fra måledata til billede, kan rumme små unøjagtigheder. Naturen er trods alt ofte mere indviklet, end vi kan udtrykke med vores formler.” ”Med uncertainty quantification sætter vi tal på usikkerheden; i dette tilfælde – der selvfølgelig er ment som en joke – har vi altså beregnet, at det billede, vi har fået fra rummet, med forskellige procents sandsynlighed kunne være et bildæk, en donut, en tegneseriefigur eller et sort hul.”

Matematik med tråde til virkeligheden I CUQI-initiativet er et hastigt voksende team af professorer, lektorer, postdocs, ph.d.-studerende og gæsteforskere nu i fuld gang med at forstå og beskrive principperne for usikkerhedskvantificering, og Per Christian Hansen er ikke i tvivl om, at det kan blive nyttig viden: ”Vi starter fra et rent akademisk udgangspunkt, men skal også have tråde ud i den virkelige verden. Når man har

Per Christian Hansen modtog i 2019 en Villum Investigatorbevilling på 35 mio. kr.

Figur 2.

”Når man har lavet noget virkelig god matematik, er det jo meget tilfredsstillende, at der også er nogen, der kan bruge det.”

PROFESSOR PER CHRISTIAN HANSEN, DTU COMPUTE

Wrong angles

1.00 0.75

0.50 0.25

1.00

Reconstruction

Ground truth

Reconstruction

1.00 0.75

0.75 0.50 0.25

0.00

0.00

0.07

0.07

0.06

0.06

0.00

0.05 0.04 0.03 0.02

Uncertainty

0.50 0.25

07

Corrected angles using UQ

Uncertainty

0.05 0.04 0.03 0.02

0.01

0.01

0.00

0.00

Eksempel på CT-rekonstruktion af kornstrukturen i et metal. Dette er en simulering, således, at vi kender ground truth. Vi ser to rekonstruktioner sammen med deres usikkerheder, dels baseret på de forkerte vinkler, og dels med de korrigerede vinkler baseret på uncertainty quantification (UQ). Brugen af UQ giver et meget skarpere billede med usikkerhed i tynde striber på korngrænserne. Arbejdet er lavet i samarbejde med lektor Yiqiu Dong og postdoc Felipe Uribe.

lavet noget virkelig god matematik, er det jo meget tilfredsstillende, at der også er nogen, der kan bruge det.”

Røntgenskanninger af personer eller materialer er eksempler på områder, hvor usikkerhedskvantificeringer vil være yderst relevante, og her har matematikerne i CUQI allerede præsenteret resultater (se figur 2).

Når man bruger CT-skanning – det kan være af en patient, der måske skal opereres, eller et materiale, der skal undersøges for revner – er man nødt til at dreje røntgenkilden eller materialet mange gange for at få hele området dækket. Men dermed kan der opstå unøjagtigheder, hvis man ikke kender den præcise rotation eller position.

Dermed får man både nogle sande vinkler og positioner og nogle, hvor man tror, der er målt.

Når man så stiller ligningerne op, løser dem og laver et rekonstrueret billede ud fra de vinkler, man tror, er de rigtige, får man i bedste fald et lidt uskarpt billede. Men med uncertainty quantification medtager man unøjagtighederne i den matematiske model.

Per Christian Hansens vision er, at man ved at bringe usikkerhedskvantificeringer ind i de inverse beregninger på én gang kan give brugeren et godt bud på billedet og en idé om, hvor store usikkerhederne er, og det er meningen, at den nye viden efterhånden skal samles i et brugervenligt softwaresystem. er C h rist ia n Ha n se n , p rofe sso r, P DTU Co mp u t e , p c h a @ d t u . d k

08

TEMA OM IMMUNTERAPI 10 ”JEG SER IMMUNTERAPI SOM DEN ENESTE FREMTID INDEN FOR KRÆFT” 12 8,44 MILLIGRAM HÅB OG HÅRDT ARBEJDE

16 KOMPLEKS DATAANALYSE KAN BANE VEJEN TIL MÅLRETTET BEHANDLING AF BRYSTKRÆFT 18 ØVRIG FORSKNING INDEN FOR IMMUNTERAPI

20 FORSKERE UDVIKLER KRÆFTVACCINE

T EM A : IMMUN T ER A PI

DTU

DYNAMO

NR. 67

12

2021

09

IMMUNTERAPI – TEKNOLOGI, DER HELBREDER

En af vor tids store sundhedsudfordringer er kræft. Ifølge Kræftens Bekæmpelse er kræft den hyppigste dødsårsag i Danmark og skyld i tre ud af ti dødsfald.

I 2019 fik i alt 45.453 danskere en kræftdiagnose. Antallet af nye kræfttilfælde stiger hvert år, hvilket især skyldes, at befolkningen lever længere, og at risikoen for at få kræft stiger med alderen.

Diagnosticering og behandling af sygdomme forbinder de fleste nok med lægestanden alene. Dette er dog under forandring. Den teknologiske udvikling bringer stadig flere forskellige tekniske og natur­videnskabelige fagligheder ind i vores sundhedssystem.

Hvor de teknologiske løsninger i mange år har handlet om udvikling af apparater, så omfatter teknologiudviklingen nu også helbredelse. Det er en kompleks opgave, da kræft kommer til udtryk på mange forskellige måder i mange forskellige dele af kroppen.

En af de største landvindinger inden for kræftbehandling de seneste år er immunterapi, hvor patientens eget immun­ forsvar aktiveres til at bekæmpe sygdommen.

Immunterapi er i en rivende udvikling, og en del af den udvikling finder sted på DTU. Det kan du læse mere om på de følgende sider.

10

T E M A : I M M U N T E R A P I

DTU

”JEG SER IMMUNTERAPI SOM DEN ENESTE FREMTID INDEN FOR KRÆFTBEHANDLING” Ch ristina Tæ kke r E s b e n Zø l ln e r/ B i o In n ovatio n In stitute

Hvis vi kan kode immunsystemet til at genkende kræft, har vi udviklet en evighedsbehandling. Det mener professor Thomas L. Andresen, der er tidligere institutdirektør på DTU Sundhedsteknologi og nu adm. direktør i biotek­ sel­skabet T-Cypher Bio.

H

Professor Thomas L. Andresen har gennem mange år forsket i sundheds­ teknologi på DTU og står bag flere løsninger, der er blevet til spinouts.

vad bliver ingeniørernes fremtidige rolle inden for kræftbehandling? ”Ingeniører får en større rolle i sundhedssystemet de næste ti år og dermed også inden for kræftbehandling. Den største forandring vil blive, at det ikke længere kun er læger, der kan diagnosticere og behandle patienter. Vi vil se en større automatisering baseret på computersystemer. I dag bliver kunstig intelligens trænet med data fra de allerbedste læger til at være mindst lige så gode til f.eks. at spotte kræft, når patienten bliver MR-skannet eller CT-skannet. Det skyldes, at computere er bedre end mennesker til at genkende mønstre i store datamængder.”

Hvad betyder det for kræftpatienterne? ”Flere vil overleve deres kræftsygdom.

I dag har vi en behandlingsgaranti, der betyder, at der maksimalt må gå

DYNAMO

40 %

af kræfttilfældene kan forebygges.

fire uger, fra man får en henvisning fra lægen, til man kommer i behandling under kræftpakken. Om ti år burde vi have bragt ventetiden ned på tre dage.

Det er den tid, det vil tage for computeren at finde en potentiel kræftknude, til lægen afgør, hvilken behandling der skal sættes i gang. Dertil kommer, at der også bliver udviklet bedre diagnostiske metoder, der betyder, at kræften kan opdages tidligere.”

Hvordan ser du fremtidens kræftbehandling? ”Jeg ser en interessant udvikling, der går væk fra de behandlinger, som vi kender i dag. Der vil selvfølgelig være brug for at operere og fjerne kontrollerede kræftknuder som hudkræft. Men når der skal behandles bredt, giver det ingen mening at give kemoterapi

351.747 danskere lever med eller efter kræft.

NR. 67

12

2021

11

eller andet, der er giftigt for hele vores system. Det slår immunsystemet ned, og kræften kommer tit tilbage.

Det nye er gen- og celleterapi. Jeg ser immunterapi som den eneste fremtid inden for kræftbehandling. Hvis vi kan kode immunsystemet til at genkende bestemte typer af kræft, så har vi udviklet en evighedsbehandling.

Den udvikling, vi ser lige nu, er et kæmpe skridt, i forhold til hvad jeg har set tidligere.”

Hvad er det for en udvikling? ”Vi har set et gennembrud inden for antistoffer som PD-1-hæmmere, der hjælper kroppen med selv at bekæmpe kræft. Det er en effektiv behandling med få bivirkninger, der virker rigtig godt hos 20 pct. af patienter med bestemte kræftknuder. Det var en øjenåbner, som fik folk til at tro på immunterapi. En anden form for immunterapi er såkaldt T-celleterapi, hvor patientens egne hvide blodlegemer bliver taget ud af patientens kræftsvulst og genmodificeret i laboratoriet. Her bliver blodlegemerne tilpasset, så de er særlig aggressive over for kræftceller. Bagefter bliver de sprøjtet tilbage i patienten, hvor de genkender og angriber kræftcellerne.

Det har bl.a. givet gode resultater inden for blodcancer.”

Hvad er de største udfordringer inden for immunterapi? ”Der er mange udfordringer. Lige nu er der fokus på, hvad man kan gøre med immunceller og genmodifikationer.

Det handler om at udvikle superimmunceller mod en specifik cancerform. Helt ned på celleniveau. Det er en meget kompliceret udfordring at

programmere folks eget immunforsvar til at genkende kræftceller. Jeg har selv prøvet at træne immunforsvarets T-celler til bedre at kunne finde og fjerne kræftceller. En sådan proces­ teknologisk løsning med levende celler involverer både biologer og ingeniører.”

Er der noget, der har overrasket dig inden for kræftforskningen? ”For ti år siden havde jeg aldrig troet, at vi ville begynde at tage celler ud af patienter, genmodificere dem og sprøjte dem tilbage i kroppen. Det virkede vanvittig dyrt. For et par år siden blev den første celleterapi godkendt som standardbehandling i USA. Den bliver nu implementeret i Europa. Det er stadig dyrt, men nu går udviklingen hurtigt.”

Thomas L. Andresen, professor,

DTU Sundhedsteknologi, tlan@dtu.dk

12

T E M A : I M M U N T E R A P I

8,44

MILLIGRAM HÅB OG HÅRDT ARBEJDE En immunaktiverende cancer­medicin fra firmaet MonTa Biosciences er for første gang i test på patienter. Rejsen fra laboratoriekolbe til menneske­krop startede på DTU for mere end ti år siden. Snart vil det vise sig, om medicinen virker der, hvor håbet er størst.

S a ri Ve ge n d al B ax Lin d h ard t, C lau s L unau

P

å Rigshospitalets Afdeling for Kræftbehandling er sygeplejerske Christina Sass-Petersen i gang med at tjekke op på sin patients journal. ”Det er i dag den 20. september, og han skal have 8,44 milligram MonTa,” konstaterer hun og tager et par blå engangshandsker på.

I skabet bag sig finder hun en sprøjte med gennemsigtig væske. Hun lægger den på en flowbænk, hvor et højt tryk sørger for, at ikke et eneste milligram løber ved siden af. Sprøjten kobler hun sammen med slanger og en medicinpumpe, og få øjeblikke efter ender det hele i fodenden på stue 29’s hospitalsseng. Her ligger Christina Sass-Peter­sens­ patient klar til behandling. ”Det er 8,44 milligram ligesom sidst, og du skal have dosis på en time,” siger hun. Blikket søger hen mod det digitale ur på væggen. ”Klokken er nu 12.08, så om præcis et kvarter kommer jeg igen og måler din puls og dit blodtryk.”

Patienten nikker indforstået, og sygeplejerskens højre finger lægger sig roligt på medicinpumpens startknap. ”Godt, så kører vi,” siger hun og trykker.

Patienten på stue 29 lider af uhelbredelig lungehindekræft som følge af et langt liv med isolationsarbejde. Asbestfibre har sat sig i hans lungevæv, og hverken kemoterapi eller en kirurgisk operation har kunnet fjerne kræften.

Sammen med 30-50 andre uhelbredeligt syge kræftpatienter er han derfor

33 % af danskerne får kræft, inden de fylder 75 år.

med i et medicinsk forsøg med det DTU-patenterede lægemiddel MBS8 fra selskabet MonTa Biosciences.

Forsøg på dyr har vist, at lægemidlet kan aktivere dyrenes immunsystem, så immuncellerne selv begynder at bekæmpe kræften. Nu skal patientforsøgene på henholdsvis Rigshospitalet og Herlev Hospital vise, om det samme gør sig gældende for mennesker. ”I fase 1-forsøget, der kører nu, skal vi finde ud af, om lægemidlet er sikkert, og hvilken dosis der er den rette.

Hvis det kommer på plads, kan vi gå videre til fase 2 af forsøget, hvor fokus er på effekten,” forklarer Kristoffer Rohrberg, der er overlæge og leder af Fase 1-enheden på Rigshospitalets Afdeling for Kræftbehandling.

D T U

DYNAMO

NR. 67

12

2021

13

Sygeplejerske Christina Sass-Petersen gør patienten på stue 29 klar til at modtage den nye immun­ aktiverende medicin.

Kristoffer Rohrberg er overlæge på Rigshospitalet, hvor patient­ forsøgene med Monta Biosciences’ nye medicin finder sted.

Onsdag den 21. april 2021 lod han sin første patient behandle med lægemidlet fra MonTa Biosciences. Samme dag kaldte virksomhedens direktør, Simon Skjøde Jensen, begivenheden for en milepæl.

Et våben mod bivirkninger Det var ikke en milepæl, Simon Skjøde Jensen havde regnet med at nå, da han mere end ti år tidligere arbejdede som gruppeleder i medicinalvirksomheden Bioneer i Hørsholm. ”Hvis jeg havde vidst dengang, hvor jeg er i dag, så tror jeg ikke, jeg havde troet på det,” fortæller han med tanke på, at kun 40-50 medicinske studier årligt ender i forsøg på Rigshospitalet.

Og kun et-to af dem er danske.

45.453 nye kræfttilfælde blev konstateret i Danmark i 2019.

Simon Skjøde Jensens fokus var da heller ikke på patientforsøg, da han tilbage i 2007 startede et forskningsprojekt op med professor ved DTU Sundhedsteknologi Thomas L. Andresen.

Alligevel blev mødet med Thomas L. Andresen udslagsgivende for den senere stiftelse af MonTa Biosciences. Det gik op for de to forskere, at de med deres viden tilsammen kunne løse et kendt problem inden for immunterapien, nemlig at behandling med immunterapi ofte giver alvorlige bivirkninger. Årsagen er, at en direkte indsprøjtning af et immunaktiverende stof i blodet sætter gang i en omfattende aktivering af kroppens celler. Stoffet aktiverer både de ønskede neutrofile celler, der er immunsystemets effektive sygdomsbekæmpere, og samtidig aktiverer det kroppens andre celler og blodkar, og det kan resultere i alvorlige bivirkninger. Det betyder, at dosis i forbindelse med immunterapi ofte må holdes på et minimum, og det har indflydelse på effekten.

Udviklede lipidkugle I laboratorierne på DTU begyndte Simon Skjøde Jensen, Thomas L.

Andresen og et hold af forskere og ph.d.-studerende derfor at udvikle en særlig lipidkugle-teknologi, som skulle løse problemet med de alvorlige bivirkninger. Lipidkuglen, de udviklede, er en nanopartikel, som bærer det immunaktiverende stof sikkert frem til sit mål uden at påvirke resten af kroppen.

Når lipidkuglen sprøjtes ind i blodet, transporterer den altså immunstoffet direkte hen til de neutrofile celler uden at forårsage uønskede aktiveringer.

De neutrofile celler optager stoffet, og deres indre signalmodtagere, receptorerne, aktiveres. ”Cellerne får at vide, at der er en sygdom i vævet, og de er programmerede til at gå ud i vævet og bekæmpe sygdommen. For cancerpatienter med

14

SÅDAN AKTIVERER

MBS8

KROPPENS IMMUNSYSTEM

T E M A : I M M U N T E R A P I

DTU

1 Lægemidlet fra MonTa Biosciences, MBS8, bliver sprøjtet ind i blodet og optages direkte af kroppens neutrofile celler, som er blandt immun­ systemets sygdoms­ bekæmpende celler.

2 Den neutrofile celle optager lægemidlets aktive stof kaldet TLR7-agonisten.

Stoffet binder sig til cellens indre TLR7-recep­ torer, der fungerer som signa­l­ mod­tagere, og cellen aktiveres.

solide tumorer er det jo netop vævet, der er ramt, så med den her teknologi går de neutrofile celler ud i vævet og i gang med at nedbryde tumoren,” forklarer Simon Skjøde Jensen om teknologien, han i dag har patent på.

I 2014 førte opfindelsen til stiftelsen af biotekselskabet MonTa Biosciences, og tre år senere faldt sidste brik på plads. Her opsagde MonTa Biosciences samarbejdspartner, et medicinalfirma i Schweiz, deres licensaftale på et lovende immunaktiverende stof, som kunne bruges til forskernes lipidkugle: et molekyle kaldet en TLR7-agonist. Forskerne søgte licensen – og fik den.

Endelig kunne de starte studier på dyr og finde de investeringer, der skulle til for at nå til hospitalernes forsøgs­ afsnit.

3 De aktiverede neutrofile celler får besked om, at der er sygdom i vævet.

Derfor vandrer de via kroppens blodkar ud til stedet, hvor sygdommen sidder.

Ved at ’rulle’ langs karvæggen finder cellerne frem til et sted i karvæggen, hvor de kan få adgang. Her går de gennem karvæggen og ind i vævet til tumoren.

Park bliver dataen ivrigt sammenholdt med resultaterne fra de forudgående dyreforsøg. danskere mistede Forsøg med MBS8 på mus har bl.a. livet til kræft i vist, at musenes neutrofile celler i løbet 2019.

Mail fra Rigshospitalet af seks timer efter injektion begynder at Hver mandag og onsdag eftermiddag gå ud i vævet og i løbet af 24 timer har sidder Simon Skjøde Jensen og hans dræbt op mod 80 pct. af tumorcellerne. kolleger klar foran skærmene i DTU Det kan endnu ikke ses, om effekten på Science Park, hvor de har kontor. patienternes tumorer er den samme, Mandag og onsdag er nemlig behandmen reaktionen i patienternes immunlingsdag, og det betyder mail fra Rigsho4 forsvar følger musenes. spitalets Afdeling for Kræft­behandling. ”Indtil videre ser det ud, som om det De neutrofile celler Mailen indeholder data, der viser, er det samme, der sker i patienterne, udskiller giftstoffer, som hvordan behandlingen med MBS8 er dræber tumorcellerne. Detsom det er i mus. På blodprøver fra gået hos patienterne, og i DTU Science resulterer i, at tumorenforsøgspatienterne kan man se, at den

16.526

frigiver tumorantigener, der er proteiner produceret af kræftcellerne.

DY N A M O N R . 67 12 2 0 21

15

5 Frigivelsen af tumorantigener medfører et immunhukommelsesrespons hos kroppens andre sygdomsbekæmpende celler, nemlig de blå memory T-celler, der findes i lymfeknuderne. Det betyder, at T-cellerne nu også kan genkende tumorcellerne, som de hjælper med at dræbe.

Effekten starter cirka en uge efter behandlingen med MBS8 og fortsætter længe efter. Det bidrager til, at patienter med kræft, der har spredt sig, kan blive helbredt.

4 De neutrofile celler udskiller giftstoffer, som dræber tumorcellerne. Det resulterer i, at tumoren frigiver tumorantigener, der er proteiner produceret af kræftcellerne.

6%

af alle danskere enten har eller har haft kræft.

måde, immuncellerne bliver aktiveret på, er præcis den samme som i mus,” fortæller Simon Skjøde Jensen. Han glæder sig samtidig over, at bivirkningerne hos patienterne har været milde, som forventet.

Afsenderen af de ugentlige mails, overlæge Kristoffer Rohrberg, er lige dele imponeret og forundret over forløbet med MonTa Biosciences. Han har 16 års erfaring med fase 1-forsøg på Rigshospitalet, men har ikke før stiftet bekendtskab med et lignende selskab. ”Jeg har en eller anden særlig følelse for det her. Deres arbejde har været så overbevisende, især fordi de er et helt

Den immun­ aktiverende medicin bliver gjort klar til patienten.

nyt firma. Selv under corona var der ikke noget, der skred. Tidsrammen skred først, da vi skulle tage medicinen i test her, og det er virkelig usædvanligt” siger Kristoffer Rohrberg, der på egen opfordring måtte udsætte starten på patientforsøgene med MBS8.

Kristoffer Rohrberg er vant til, at firmaerne selv udskyder starttidspunktet.

Han havde derfor ikke regnet med, at MonTa Biosciences ville være klar til tiden. Men det var de.

Nyt håb På Rigshospitalets stue 29 bliver tiden overholdt. På det digitale ur på væggen står der 12.23, og ind på stuen kommer sygeplejerske Christina Sass-Petersen. ”Så er der gået et kvarter,” siger hun til patienten og tager fat i manchetten på den blodtryksmåler, der står på et bord ved siden af hans seng. Hun hiver flappen til side og fastgør manchetten på patientens venstre arm. ”Nu tjekker jeg lige op på dig,” siger hun og går i gang med at måle blodtryk og puls.

Ved sengens fodende sidder patientens hustru og følger opmærksomt med.

Hun er der hver mandag, når han bliver behandlet, hun lytter med hver fredag, når han taler i telefon med overlægen, og hun er der, når han hver fjerde uge får taget blodprøver og scanninger. Både hun og hendes mand fik et nyt håb, da

de blev præsenteret for forsøget med lægemidlet fra MonTa Biosciences. ”Det gav en følelse af, at de ikke har opgivet mig helt,” forklarer manden.

Effekten på hans kræftsygdom, og de andre fase 1-patienters kræft, forventes først at kunne ses i starten af det nye år, og før lægemidlet kan blive endeligt godkendt til behandling, er der yder­ ligere et stykke vej.

Efter fase 1-forsøgene, som kører endnu nogle måneder, skal en effekt på kræfttumorer kunne dokumenteres i fase 2, og endelig skal et fase 3-forsøg dokumentere en overlevelsesgevinst hos patienterne.

Rejsen har været lang, og det er den fortsat. Alligevel er Simon Skjøde Jensen ikke i tvivl om, hvad der driver ham. ”Jeg har selv venner, der er døde af cancer, og hver gang jeg tænker på det, tænker jeg: Det giver mening, det, jeg bruger mit liv på. Vi har efterhånden lagt mange timer i det her, og når det har været hårdt, er jeg altid vendt tilbage til udgangspunktet: Vi vil gøre verden til et bedre sted for dem, der bliver uhelbredeligt syge med kræft.”

Af hensyn til pårørende og af hensyn til de videnskabelige forsøg optræder patienten anonymt i artiklen.

Læs mere: www.montabiosciences.com

16

T E M A : I M M U N T E R A P I

DTU

KOMPLEKS DATAANALYSE KAN BANE VEJEN TIL MÅLRETTET BEHANDLING AF BRYSTKRÆFT Udforskning af enkeltceller i brystkræftvæv kan på sigt føre til, at man kan udpege de brystkræftpatienter, der kan få gavn af immunterapi.

M a riann e Vang Ry d e B a x Lin d h ard t

F

or Christina Bligaard Pedersen er kræft ikke kun en mod­ bydelig sygdom, der tilfældigt rammer hver tredje af os, men også en kæmpe matrix af tal på computerskærmen, som hun forsøger at finde mønstre i. Hun er bioinformatiker og tæt på at afslutte sit ph.d.-studium på DTU Sundhedsteknologi, men er samtidig tilknyttet Afdeling for Genomisk Medicin på Rigshospitalet. Og de mange tal kommer fra vævsprøver taget fra patienter, der er blevet diagnosticeret med brystkræft.

Fra hospitalet får hun celler oprenset fra patienters kræftknuder og oversat til rækker af tal. Hun ser måske 1.000 celler og 20.000 gener i en kæmpe tabel og leder så ved hjælp af et computerværktøj efter celler, der minder om hinanden. Hvilke er mest ens, og hvilke er mest forskellige? Ved at svare på disse spørgsmål kan hun finde frem til en underopdeling og en viden om,

hvilken celletype der er dominerende i den enkelte patients tumor.

Datamængden vokser Brystkræft kan antage mange former, og patienternes væv er heller ikke ens.

Derfor sigter forskningen på at kunne underopdele patienterne i subtyper og koble hver type med den behandling, man har erfaret, virker bedst. ”Vi kigger på den transkriptomiske profil af tumoren, det vil sige, hvilke gener der bliver udtrykt i de enkelte celler. Hvis man finder nogle, som overudtrykker et bestemt gen, der eksempelvis fører til uhæmmet vækst af cellerne, så kan man overveje, om det på sigt er muligt at målrette et lægemiddel, der specifikt imødegår dette,” siger Christina Bligaard Pedersen, der uddyber: ”Derudover kan man opnå en dybere indsigt i tumorens sammensætning: En tumor kan indeholde 90 pct. af én type

celler og 10 pct. af en anden. Og hvis behandlingen kun får fat i de 90 pct., så er der frit slag for de 10 pct. til at fortsætte spredningen.”

En del af de værktøjer, Christina bruger, er baseret på matematiske løsninger, der blev præsenteret for årtier siden. Men området udvikler sig kolossalt i disse år, ikke mindst fordi der hele tiden genereres mere data: ”Tidligere var der måske ét datapunkt for en hel tumor. Nu kan vi have punkter for 1.000 enkeltceller. Derfor kan vi også lave meget mere komplicerede analyser. Men det giver samtidig enorme udfordringer. Man må bruge flere matematiske værktøjer kombineret med statistik for at fortolke de mange data. Det er det, bioinformatikere som mig er specialister i. Vi vil dog aldrig kunne give endegyldige svar, og vi kommer ikke til at erstatte lægerne.

Alt, hvad jeg finder ud af, skal bruges som en støtte til lægens beslutning om behandling,” siger Christina Bligaard Pedersen.

Nye værktøjer Som ingeniør er Christina ikke kun interesseret i at finde en måde at understøtte lægens beslutninger på.

Hun har også arbejdet med at udvikle nye it-analyseværktøjer. Hun har

DYNAMO

NR. 67

12

2021

17

”At gå fra tal i en matrix til at se et tydeligt mønster og tænke, at netop det kunne være en hjælp for nogen, det er nærmest magisk.”

PH.D.-STUDERENDE CHRISTINA BLIGAARD PEDERSEN, DTU SUNDHEDSTEKNOLOGI

således fundet en metode til at sammenligne forskellige datasæt, som burde ligne hinanden, men ikke rigtig gør det.

Hvis man f.eks. måler genekspression på de samme data på to forskellige måder, så skulle det jo gerne give det samme resultat. Men på grund af tekniske forskelle i metoderne er resultaterne måske ikke umiddelbart sammenlignelige. Ved at udnytte eksisterende matematiske modeller og kombinere dem på nye måder har Christina vist, at det godt kan lade sig gøre at sammenligne måledataene en til en. Og dette detektivarbejde har ført til et helt konkret it-værktøj, som nu ligger til fri afbenyttelse.

Værktøjet er tiltænkt forskere og klinikere, der ønsker at gøre datasæt indsamlet over længere tid direkte sammenlignelige. Det kunne eksempelvis være i forbindelse med kliniske forsøg eller ved sammenligning af data

fra en ny patientgruppe med et større, offentligt tilgængeligt datasæt.

Immunterapi til brystkræft­ patienter I februar 2020 fik Christina et EliteForsk-rejsestipendie af Uddannelsesog Forskningsministeriet. Men straks derefter lukkede pandemien ned for al rejseaktivitet, så først i starten af 2022, når hun har afsluttet sin ph.d., kan hun komme af sted til Harvard Medical School i Boston, der er verdensførende inden for enkeltcelle-RNA-sekventering. Her skal hun være i to måneder og arbejde videre med kræft og enkeltcelleanalyser.

Derefter har hun en postdocansættelse på DTU indtil sommer, hvor hun skal arbejde med en del af ph.d.-planerne, som hun ikke nåede på grund af coronanedlukningen, nemlig om man ved at se på enkeltcellerne kan forudsige, hvilke bryst-

5.105 danske kvinder fik i 2019 konstateret brystkræft, der dermed udgør den hyppigste kræftsygdom blandt kvinder.

kræftpatienter der kunne have gavn af immunterapi.

Kræftceller kan tilegne sig evnen til at nedjustere immunforsvaret, og hvis man kan se, at en celle har fået den egenskab, kan man måske finde måder at vække immunforsvaret på. I nogle tilfælde kan immunforsvaret dog slet ikke genkende cancervævet som farligt, og så vil det måske ikke give mening, fordi immunterapien ikke vil føre til nogen immunreaktion alligevel.

Christinas forskning skal være med til at finde måder at udpege de tilfælde, hvor det vil kunne hjælpe at skubbe til immunforsvaret med immunterapi. ”Jeg kommer aldrig til at løse kræftens gåde eller finde det ultimative medikament mod sygdommen, men det er meget tilfredsstillende, at jeg gennem mit talnørderi kan bidrage til at bringe os nærmere en mere individuel kræftbehandling med bedre virkning og færre bivirkninger. At gå fra tal i en matrix til at se et tydeligt mønster og tænke, at netop det kunne være en hjælp for nogen, det er nærmest magisk,” siger Christina Bligaard Pedersen.

Christina Bligaard Pedersen, ph.d.-studerende, DTU Sundhedsteknologi, chrbl@dtu.dk

18

T E M A : I M M U N T E R A P I

ANDRE PROJEKTER INDEN FOR IMMUNTERAPI

T-CELLE-TRÆNING RYKKES FRA LABORATORIET TIL KROPPEN I stedet for at modificere immunforsvarets celler i laboratoriet, så de kan angribe kræft, skal det undersøges, om det hele kan foregå i patientens krop.

Lotte K rull

Arkiv

Det er muligt at omprogrammere immunforsvarets celler genetisk, så de kan angribe kræftceller. Det kaldes for CAR-T-celleterapi. I dag foregår det ved, at cellerne tages ud af patientens blodbane, hvorefter arbejdet med at ændre på cellerne sker i laboratoriet.

Det vil professor Sine Reker Hadrup fra DTU Sundhedsteknologi ændre på. ”En af de helt store udfordringer, som vi står overfor i cancerbehandling, er, at selvom vi er gode til at genmodificere celler, så de opfører sig, som vi gerne vil have dem til, så udføres disse modifikationer uden for kroppen, i et laboratorium, før cellerne så føres tilbage. Den proces er både meget kostbar og desuden logistisk og håndteringsmæssigt meget udfordrende,” siger Sine Reker Hadrup.

I 2021 modtog professoren 37,7 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden til at finde en løsning.

”Vi vil udvikle en metode, hvor cellerne modificeres direkte i kroppen. Det indbefatter, at vi vil sende nanopartikler med små kodende elementer direkte ind i kroppen, hvorefter de skal overføre disse til immunforsvarets T-celler. T-cellerne vil således blive i stand til at genkende f.eks. overfladen af en kræftcelle. For at nå derhen består vores arbejde i at designe nanopartiklerne til at være stabile i blodbanen og sikre, at de kan aflevere deres materiale effektivt til T-celler.”

Sine Reker Hadrup og hendes forskerteam vil også forsøge at udvikle partikler, som kan målrettes en kræftknude direkte i stedet for at blive sendt til immun­forsvarets celler. Nanopartiklerne skal så udskille medikamenter, som vil påvirke immunforsvarets T-celler direkte i kræftknuden. På den måde vil partiklerne ændre det ofte immunhæmmende miljø, der er i en kræftknude, så immuncellerne bedre kan trives der og udføre deres opgave med at slå kræften tilbage.

Læs mere om Sine Reker Hadrups forskning på www.dtu.dk/sine-hadrup.

S ine Re ke r H ad rup , professor, DTU Sundhedsteknologi, sirha @ d t u . d k

DTU

DY N A M O N R . 67 12 2 0 21

KRÆFTEN SKAL DRÆBE SIG SELV Patienters tumorbiopsier kan laves om til personlige kræftvacciner.

Lotte K ru ll

Arkiv

19

IMMUNFORSVARET SKAL ANGRIBE HJERNETUMORER En dag kan patienter med hjernekræft få modificeret deres hvide blodlegemer i laboratoriet, så de kan sendes tilbage kroppen og nedkæmpe sygdommen.

Lot t e K ru l l

A rk iv

Forsker Anton Autzen kalder sig selv for ’en kemisk værktøjsmager’ og har specialiseret sig inden for polymerkemi. Polymerer er store molekyler, der både findes i naturen og kan designes kunstigt i laboratoriet. Det sidste er netop, hvad Anton Autzen har gjort, og han sidder nu med en patenteret polymerteknologi, kaldet polymer lipid nanodiscs, som han vurderer, har et potentiale i fremtidig kræftbehandling.

Postdoc Maria Ormhøj er i spidsen for et forskningsprojekt, der skal udvikle en ny form for immun­ terapi, der kan helbrede patienter med glioblastom. ­Glioblastom er den mest ondartede form for hjernekræft, hvor patienternes gennemsnitlige levetid, efter at diagnosen er stillet, er på kun ca. 14 måneder.

Anton Autzens polymer lipid nanodiscs kan opløse celler, så små skiver af en celles membran bliver en del af ’discen’. Ved at tage en patients tumorbiopsi kan man således opløse små skiver af kræftcellernes membraner og få dem indlejret i de små nanodiscs. Hvis ’discene’ dernæst tilsættes immunaktiverende stoffer og sprøjtes ind i patienten, så er visionen, at vedkommendes immunsystem vil blive aktiveret til at bekæmpe kræften.

Terapien, som kaldes kimær antigen recepto­r (CAR-) T-celleterapi, skal udnytte immunforsvarets egen kraft gennem genetisk omprogrammering af de hvide blodlegemer, der hedder T-celler, så de kan genkende og dræbe kræftceller.

”Der er mange små tekniske udfordringer, som alle har at gøre med den kemiske platform, jeg har udviklet til at lave nanodiscs. Den skal modificeres en smule, og jeg skal være sikker på, at den stadig virker efter disse justeringer. Derefter kommer selve vaccineudviklingen, som også skal kombineres med nogle eksisterende teknikker i cancerimmunologi. Der er lang vej, men hvis det hele kan komme til at virke, står jeg med en helt ny måde at lave vacciner på, der især vil egne sig til kræftsygdomme,” udtalte Anton Autzen i 2020, da han modtog en Sapere Aude-bevilling til sin forskning.

A nto n Au tze n, forsker, DTU Sundhedsteknologi, aaas@dt u . d k

”Det foregår ved, at man tager nogle T-celler direkte fra patienternes blodbane. Herefter modificerer vi cellerne i laboratoriet, så de udtrykker en immunreceptor, som hedder en CAR. Den type receptor er nemlig kræftsøgende. Så når man putter de modificerede T-celler tilbage i patienten, kan de finde tumorcellerne og slå dem ihjel,” siger Maria Ormhøj.

Forskerne håber, at resultaterne fra projektet kan overføres til patientbehandling inden for de næste fire år. a ria Ormh ø j, p o std o c , DTU Su n d h e d st e k n o lo gi , M ma ro rm@ d t u . d k

20

T EM A : IMMUN T ER A PI

DTU

21 %

FORSKERE UDVIKLER

stigning i antallet af kræfttilfælde blandt mænd i perioden 2010-19.

KRÆFTVACCINE hedsteknologi og DTU Bioenginee­ring,” forklarer Mads Hartvig Clausen.

Kemikere efterligner kræftcellers kulhydrater i laboratoriet for at fremstille en vaccine, der kan bekæmpe sygdommen.

Test af vaccinen viser lovende resultater.

Lot te K rull Mi kal S chlo sse r

A

lle cellers overflade er dækket af forskellige kulhydrater.

På kræftceller adskiller kulhydraterne sig dog ofte fra de kulhydrater, der sidder på raske cellers overflade. Den forskel forsøger professor Mads Hartvig Clausen og postdoc Cecilia Romanò fra DTU Kemi at udnytte til at udvikle en kræftvaccine. ”Med en sådan vaccine vil det blive muligt at lære vores immunforsvar at kende forskel på en rask celle og en kræftcelle, så det er kræftcellerne, der bliver angrebet og tilintetgjort af immuncellerne,” siger Mads Hartvig Clausen.

Vaccinen baserer sig på efterligninger af kræftcellernes overflade­ kulhydrater, som kaldes for tumor associated carbohydrate antigens (TACA), og som DTU-kemikerne kan fremstille kunstigt i laboratoriet ved hjælp af kemisk syntese. ”Kulhydraterne findes kun i små mængder på kræftcellers overflade, men vi kan fremstille store mængder i laboratoriet. Når vaccinen injiceres under huden, vil immunforsvaret blive præsenteret for vores kopier af TACA’erne.

De skal virke som antigener, det vil sige, at de skal aktivere immunforsvaret til at producere antistoffer. Tanken er så, at hvis immunforsvaret senere møder disse kulhydrater, fordi man har fået kræft, så er det i stand til at genkende dem og derved bekæmpe kræftcellerne,” siger Mads Hartvig Clausen.

Konceptet lyder forbavsende enkelt.

Alligevel har kemikerne allerede mødt en række udfordringer, der skulle løses, før de stod med et første bud på en kræftvaccine. Og kemikerne var klar over, at de havde brug for tæt samarbejde med andre fagligheder på DTU, hvis de skulle lykkes med deres ambition: ”Da vi gik i gang, vidste vi, hvilke stærke kompetencer der er på DTU inden for immunologi og drug delivery.

Vi er selv eksperter inden for kemisk syntese, men har brug for at samarbejde om de andre ting, hvis vi skal lykkes med at udvikle vaccinen, og derfor fandt vi sammen med kolleger fra DTU Sund-

14 %

stigning i antallet af kræfttilfælde blandt kvinder i perioden 2010-19.

Ven med kulhydrater Den første udfordring for Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò var at udvælge, hvilke typer TACA’er der skulle fremstilles i laboratoriet. For med kræft er der ikke tale om kun én slags kulhydrater på alle kræftcellernes overflade. Derimod varierer TACA’erne fra kræftform til kræftform, ligesom hver enkelt kræftform har flere typer TACA’er på celleoverfladen. På DTU faldt valget på en gruppe kulhydrater, der er forbundet med modermærkekræft, neuroblastom (en type svulster i kroppen på børn) og småcellet lunge­ kræft. ”Det er primært tre kræftformer, som har den samme type kulhydrat på celleoverfladen, nemlig kulhydraterne gangliosider. Det er muligt at fremstille dem i laboratoriet ud fra simple sukker­ stoffer, som vi kan købe til formålet,” siger Cecilia Romanò.

Den næste udfordring var at sikre, at kulhydratet aktiverer en immunrespons i kroppen, når det er injiceret. Her er et benspænd, for man kan sige, at kroppen er ’venner med kulhydrater’ – forstået

DYNAMO

NR. 67

12

2021

21

Om tre år vil postdoc Cecilia Romano og professor Mads Hartvig Clausen have deres bud på en kræftvaccine klar.

som, at et kulhydrat som udgangspunkt ikke er et særlig stærkt antigen, fortæller de to kemikere. ”Generelt aktiverer kulhydrater ikke nogen særlig stærk respons fra vores immunforsvar. Så derfor måtte vi finde en måde at hjælpe vores kunstige kulhydrater med at fremkalde den ønskede immunrespons,” siger Cecilia Romanò.

Det er en almindelig kendt udfordring at have brug for at få forstærket et lægemiddels virkning, og løsningen kan være at bruge et hjælpestof – en adjuvant. Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò valgte at benytte hjælpestoffet α-galactosylceramide som adjuvant.

Det er et stof, som består af både kulhydrater og fedtsyrer, et såkaldt glycolipid, som stimulerer immunforsvaret. For at forstærke immunresponsen yder­ ligere fandt kemikerne ud af at forbinde

”Med en sådan vaccine vil det blive muligt at lære vores immunforsvar at kende forskel på en rask celle og en kræftcelle, så det er kræftcellerne, der bliver angrebet og tilintetgjort af immuncellerne.”

P R O F E S S O R M A D S H A R T V I G C L A U S E N , D T U K E M I­

Om neuroblastom • Det er den hyppigste svulstform uden for hjernen hos børn.

• I Danmark konstateres sygdommen hos otte-ti børn årligt.

• Det er ofte børn under fem år, der får neuroblastom.

• Der findes ingen kendt årsag til, at sygdommen opstår.

KILDE: BØRNECANCERFONDEN

antigenet og adjuvanten i laboratoriet.

Det vil sige, at de ’sammenkoblede’ deres udvalgte TACA med α-galactosyl­ ceramide, så de blev til én forbindelse i stedet for to ’løse stoffer’. ”Vi har efterfølgende vist, at det giver en stærkere immunrespons, når de to stoffer er sat sammen, end når de gives hver for sig,” forklarer Mads Hartvig Clausen.

Optag i kroppen sikres Inden kemikerne kunne komme så langt som at injicere deres antigener, var de klar over, at der også skulle

22

T EM A : IMMUN T ER A PI

DTU

Om moder­ mærkekræft

noget til, der kunne hjælpe stofferne med at blive optaget af immunsystemet. ”Vi havde brug for en transportør, der sikrer, at immunsystemet opdager og reagerer på vores antigener. Ellers får vi ikke sat gang i den kaskade af begivenheder, som en immunrespons er, og som munder ud i en egentlig produktion af antistoffer,” forklarer Mads Hartvig Clausen, der tog fat i sine kolleger på DTU Sundhedsteknologi, lektor Jonas Henriksen og professor Thomas L. Andresen.

De har samarbejdet gennem mange år, og kemikerne var bekendte med deres kollegers arbejde med liposomer (en fedtkugle på størrelse med en nano­ partikel), som kan benyttes til drug delivery og vaccineformulering.

Således kunne Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò få deres kræftantigener ’monteret’ på et liposom, som var velbeskrevet og med dokumentation for, at det kan optages af immunsystemet.

Immunforsvaret aktiveres i mus Nu kunne kemikerne begynde at teste deres vaccine. De har indtil videre lavet ét forsøg med mus. De var alle kræftfri, for i første omgang ville forskerne finde ud af, om deres vaccine overhovedet ville skabe den ønskede immunrespons.

Og resultaterne var rigtig gode, fortæller Mads Hartvig Clausen og Cecilia Romanò.

66 % overlever kræft mindst fem år.

”Vi har vist, at vores vaccine satte musenes immunforsvar i gang med at lave antistoffer, som kan genkende kræftceller med vores udvalgte kulhydrat på overfladen. Desuden kan antistofferne formidle, at komponenter fra immunforsvaret, det såkaldte komplementsystem, kan dræbe kræftceller i laboratoriet,” siger de to kemikere.

I de kommende to-tre år vil forskerne optimere vaccinen og forstå immunresponsen yderligere. Næste skridt vil blive test på mus med kræft for at se, om de antistoffer, som vaccinen resulterer i, vil bekæmpe sygdommen. Sideløbende har forskerne søgt og fået finansiering til at starte en proces med en konsulent, der skal bane vejen til at få vaccinen ud af laboratoriet og ind på et kommercielt marked. ”Hvis samfundet skal få glæde af vores vaccine en dag, så skal vi have en virksomhed til at overtage vores opfindelse, så den kan blive testet i mennesker og dernæst – forhåbentlig – blive sat i produktion,” siger Mads Hartvig Clausen.

Forskerne håber på at kunne over­ levere deres bud på en kræftvaccine til en medicinalvirksomhed om cirka tre år.

Mads Hartvig Clausen, professor, DTU Kemi, mhc@kemi.dtu.dk Cecilia Romanò, postdoc, DTU Kemi,

ceroma@kemi.dtu.dk

• Ca. 2.500 danskere bliver diagnosticeret med modermærkekræft om året.

• Modermærkekræft i huden rammer alle aldersgrupper, og risikoen stiger med alderen.

KILDE: CANCER.DK

Om småcellet lungekræft • Der findes to typer lungekræft: småcellet og ikke-småcellet.

• Småcellet lungekræft er en meget aggressiv form og skyldes næsten altid tobaksrygning.

KILDE: SUNDHED.DK

U D D A N N E L S E

N Y H E D E R

DYNAMO

NR. 67

SJOVERE GENOPTRÆNING MED ELEKTRONISK HANDSKE

12

2021

DT U

Pap erstatter plastik i malerspande

Håndskader kan kræve genoptræning for at sikre genetablering af styrke og funktion i hånden. Men de daglige øvelser forsømmes ofte, fordi de på grund af deres ensformige natur, er kedelige at udføre. Det kan en elektronisk handske måske ændre på. To kandidatstuderende, Alex Voinas og Amber Ravn Lubez, ved Medicin og Teknologi på DTU udnytter et nyt sensor­ materiale, som også er udviklet på DTU, til en elektronisk handske.

Handsken har sensorer på hver finger, der kan registrere bevægelser, og ved at koble hand­sken til et spil, som folk f.eks. spiller på deres PLADSEN mobiltelefon, kan genoptræningsøvelserne inkorporeres i spillet. i DM i programmering gik i år til holdet The floor is made of Java med ”Vi kan følge rehabiliteringsprocessen og registrere forbedde tre DTU-studerende Alice Ryhl, ringer i patientens bevægelighed. Og data kan sendes direkte til Simon Rumle Tarnow og Alexander fysioterapeuten, så de kan følge udviklingen løbende,” siger Alex Thomsen Skovsende. I alt konVoinas, der har stået for bl.a. softwareudviklingen til den elektro­ kurrerede 73 hold om titlen som danmarksmestre. niske handske.

Seks diplomingeniørstuderende har udviklet De studerende har etableret en startup og vil i den kommende tid en malerspand i pap, som kan erstatte plastik­ præsentere deres idé for at se, om der er interesse for løsningen. spandene, der genererer 42 tons plastikaffald om året. I udviklingen af den nye emballage har de unge ingeniører også taget højde for at lave en ergonomisk løsning, da papspanden bl.a. lægger op til at blive løftet med to hænder. Idéen har ført til, at de studerende har etableret virksomheden Paint’R, ligesom de har vundet flere priser for deres løsning – senest ved DTU’s studenterkonference Grøn Dyst i sommer.

1

”Her er det mere stille og roligt, og vi snakker og lærer hinanden at kende. Jeg synes virkelig, at jeg har fået snakket godt med folk.

Det har været mere personligt.”

Katrine Bøgelund (nr. tre fra venstre på fotoet), som deltog på DTU’s populære rustur på campus, hvor nye studerende mødes fire dage til sociale og faglige aktiviteter, men overnatter hjemme.

Je sp e r S che e l, Mika l Sc hlosser, Colourbox

23

24

KIG INDEN FOR

DY N A M O N R . 67 0 9 2 0 21

J Ø RGEN T RUE

D T U

25

Nyt laboratorium for bæredygtige byggematerialer Et nyt beton- og materialelabora­torium står klar i den nordlige del af DTU’s Campus i Lyngby.

Laboratoriet er 2.000 m2 og har ni meter til loftet og skal især bruges til at forske og undervise i bæredygtig beton.

Derfor rummer det nye laboratorium et af verdens mest avancerede betonblande­ anlæg, der fuldautomatisk kan blande tilslag og bindemidler fra ti siloer.

Bygningens store beton- og materiale­hal i dobbelthøjde er det centrale rum. Rundt om hallen ligger de specialise­rede laboratorier, værk­ steder og lagre med udstyr til blanding, støbning, bearbejdning, konditionering og modning af især beton- og cement­ baserede emner, samt udstyr for test af materialers egenskaber og stabilitet.

I det nye laboratorium vil DTU’s forskere bl.a. undersøge mulighederne for at erstatte nogle af betonens tradi­ tionelle bestanddele med andre og mindre klimabelastende ingredienser.

L is b et h Ot to se n , p rofe sso r, DT U B yg, l o @ b yg . d t u . dk H en rik St a n g, p rofe sso r, DT U B yg, h s @ b yg . d t u . dk

26

DY N A MO SP Ø RGER …

… HVORFOR TØ VER VI MED C0 2 -FA NGS T ?

Lot t e Kr u ll Ba x L i n d h a rd t

HVORFOR ER VI IKKE I FULD GANG MED CO2-FANGST? Allerede i 2005 blev fangst og lagring af CO2 udpeget af FN’s klimapanel, IPCC, som en af de løsninger, der kan imødegå klima­ forandringer. Så hvorfor fanger og lagrer vi ikke CO2 for fulde gardiner i dag? Læs professor Erling Stenbys svar. Han har forsket i CO2-fangst, er institutdirektør for DTU Kemi og med i spidsen for et dansk partnerskab, der ansøger om en såkaldt Innomission, der kan bidrage til udviklingen. q: Hvorfor tøver vi med CO2-fangst? a: Der er flere grunde til, at

­ anmark – eller andre lande D for den sags skyld – ikke fanger CO2 i stor stil. En af grundene er, at vi ikke har fundet ud af, hvem der skal betale for det. Hvis det er de CO2-udledende virksomheder, som skal stå for fangsten, så skal de investere i opførelsen af fangstanlæg og senere bekoste driften af dem. Den udgift skal de jo have dækket.

De kan så vælge at lægge den oven i prisen på det produkt, de sælger. Derfor bliver der

tøvet rundtomkring, fordi de ekstra omkostninger ved CO2-fangst vil fordyre produkterne, og hvis du er den eneste virksomhed eller det eneste land, der gør det, så vil det gå ud over din konkurrenceevne.

Selv hvis stater går ind og støtter, så vil pengene skulle hentes fra borgerne. Så hele finansieringsdelen skal afklares politisk, før vi kan komme rigtigt i gang. I sidste ende vil regningen lande hos forbrugerne uanset hvad, så vi kommer alle til at skulle acceptere, at vi skal betale noget mere for den levevis, vi har i dag.

q: Hvilke lande er længst? a: Lige nu er der ingen lande,

der på nationalt plan fanger og lagrer CO2. Fagligt er der meget stærke forsknings- og udviklingsmiljøer i de lande, som gerne vil fortsætte med at udvinde fossile ressourcer, bl.a. Kina, Australien, Canada, Norge og USA. I USA gik udviklingen helt i stå under Trump, men den er nu ved at komme i gang igen. Flere lande har opført større anlæg til CO2-fangst og prøver at få teknologien klar, fordi det efterhånden står klart for de fleste, at det er en løsning, vi

bliver nødt til at tage i brug, og så vil man ikke være det land, der ikke er klar. q: Er teknologien moden? a: Ikke helt. Teknologisk kan

vi godt fange CO2, men i Danmark er vi ikke nået meget længere end til mindre demonstrationsanlæg. Det skyldes en meget svingende politisk prioritering af udviklingen af fangst- og lagringsteknologi de seneste 20 år.

Men nu har CO2-fangst og lagring en høj prioritet. For at komme videre kræver det, at teknologien opskaleres og modnes. Ved opskalering fra mindre anlæg til større støder man altid på nye udfordringer, som kræver nye løsninger. Det er ved opskalering, at vi også finder måder at effektivisere en proces på.

Teknologimodningen handler også om, hvorvidt vi kan finde en mindre energikrævende måde at få fat i den CO2, vi har fanget. Den bliver typisk fanget i en væske, og for at få den til at slippe væsken igen skal væsken opvarmes kraftigt. Det er den mest omkostningstunge del af fangsten, da det koster meget energi. I hele verden er man interesseret i at finde billigere måder både at fange og samle den fangede CO2 på.

DYNAMO

NR. 67

12

2021

27

DT U

Professor Erling Stenby begyndte at forske i C02-fangst, længe før tekno­ logien kom på alles læber.

Om Innomissions

q: Kan virksomhederne tjene på salg af CO2? a: Det ligger noget ude i frem-

tiden, at virksomheder kan tjene på at sælge den CO2, de fanger. Vi kommer til at fange enorme mængder CO2, og mængderne overstiger ganske enkelt vores behov for CO2 som råvare. Det er muligt at lave forskellige produkter med CO2 som råvare, f.eks. plastik.

Men det er meget kompliceret. Det er også muligt at udnytte CO2 til fremstilling af flydende brændstoffer som f.eks. jetfuel. Rent teknisk har man kunnet dette i mange år,

men det er stadig meget dyrt.

Desuden kræver processen adgang til CO2-fri el. Så det giver kun mening at fremstille brændstofferne, hvis man har adgang til strøm, der ikke er produceret ved at afbrænde fossile brændsler. Ellers er vi lige vidt. q: Er lagring den bedste løsning? a: Ja, indtil videre giver det

bedst mening at lagre den CO2, vi fanger. Det kan være, at lagring viser sig at være et overgangsfænomen, som vi udnytter, indtil vi har

fundet en rigtig god måde at udnytte CO2 på som en ressource. Lagring er heller ikke gratis, for uanset om vi lagrer på land eller i tomme olie- og gasfelter ude i havet, så skal CO2’en transporteres dertil. Det er endnu et åbent spørgsmål, hvordan vi får flyttet rundt på CO2’en. Skal der f.eks. opbygges infrastruktur til dette såsom anlæg af rørledninger, eller kan man udnytte noget af vores eksisterende infrastruktur som naturgasledninger? Det er også uafklaret, hvem der skal have ansvaret for den CO2,

• Innomissions er missionsdrevne grønne partnerskaber, som etableres på regeringens initiativ.

• Regeringen har afsat­ 700 mio. kr. til investe­ ring i de grønne part­ nerskaber. Opgaven med inve­steringerne varetages af Innovationsfonden.

• Der er fire Innomissions, hvor den ene drejer sig om CO2-fangst, lagring eller udnyttelse af CO2.

• Partnerskaberne skal være stærkt koordinerede og fokuserede forskningsog udviklingsprocesser på tværs af fagligheder og aktører i værdikæden – fra den lille innovative teknologi­virksomhed til forskere, myndigheder og de store aftagere i industrien.

KILDE: INNOVATIONSFONDEN

vi lagrer. Så der forestår et stort lovgivningsarbejde på området – både hvad angår, hvem der finansierer og har ansvaret for såvel fangst som lagring.

E rl in g St e n b y, p rofe sso r, i n st i t u t ­ d irek tø r, DT U Ke m i , e h st @ ke m i . d t u . d k

28

JO MERE TANG VI SPISER, JO SUNDERE BLIVER N HAVET Henrik Ol s en Benny Box

Tang optager de overskydende næringssalte fra havvandet, og så er det en hamrende sund grøntsag. Susan Løvstad Holdt fra DTU Fødevareinstituttet arbejder sammen med industrien om at skabe fremtidens grønne marker under havets overflade.

M A KROALGER

år du tænker på tang, dukker der måske billeder op af ildelugtende, brune ansamlinger på stranden eller ubehagelige kildrefornemmelser på maveskindet under badeturen. Men det er langtfra de billeder, som dukker op i Susan Løvstad Holdts hoved. ”Der er rigtig mange interessante stoffer i tangen. Det er en fantastisk ­ressource at have, og vi skal have mere af den,” siger Susan med stor entusiasme.

Susan Løvstad Holdt er lektor på DTU Fødevareinstituttet og har arbejdet med tang siden 2003. Jeg fanger hende ved en af danskernes foretrukne sommerbegivenheder, nemlig en festival – vel at mærke en tangfestival, som over tre dage i juli udfolder sig i den smukke Anneberg Kulturpark i Nykøbing Sjælland. Her formidler Susan sin viden om tang

DTU

sammen med danske fødevareproducenter, restauranter, kunstnere og andre, som beskæftiger sig med tang.

Havets grøntsag For mindre end ti år siden vidste danskere stort set ikke, at man kunne spise tang. Det kunne til nød holde sammen på risene, når man købte en makirulle i sushirestauranten. Og miljø, bære­ dygtighed og klima var ikke noget, man forbandt med tang.

Det er helt anderledes nu, og hvis det står til Susan, så har vi alle om mindre end ti år tang stående i vores køkken som en helt naturlig fødevare på linje med gulerødder og tomater.

Men hvorfor skulle vi lukke tangen ind i vores daglige husholdning? Det er der rigtig mange gode grunde til ifølge Susan, ikke mindst set fra et bæredygtig­hedssynspunkt:

DY N A M O N R . 67 12 2 0 21

29

Om tang

”Vi behøver ikke at gøde tangen, for den optager nogle af de næringssalte, som man i vandmiljøplaner gerne vil reducere i vandet. Vi bruger ikke ferskvand under dyrkningen, og vi bruger ikke noget landjord til dyrkningen.”

Og så er tang helt forrygende sund med sit indhold af vitaminer, mineraler og antioxidanter – bare for at nævne noget af det, tang kan byde på. ”Tang er havets grøntsag,” fastslår Susan Løvstad Holdt.

Dansk Videnscenter for Tang DTU Fødevareinstituttet deltager i formidlingssamarbejdet Dansk Videnscenter for Tang. Her indgår forskere fra DTU og Københavns

”Tang er havets grøntsag.”

SUSAN LØVSTAD HOLDT, LEKTOR, DTU FØDEVAREINSTITUTTET

Universitet i et samarbejde med virksomheden Dansk Tang, interesse­ organisationen Nationalt Center for Lokale Fødevarer, Geopark Odsherred og Anneberg Kulturpark.

Målet med videnscenteret er at indsamle og formidle viden om tang og at skabe et netværk for forskere og igangsættere med fokus på tang som råstof. Det overordnede mål er at skabe grundlaget for en bæredygtig tangproduktion i Danmark. Og målet

Tang er ikke planter – det er makroalger. Tang har klorofyl i cellerne og danner – ligesom planter – organisk stof ved hjælp af solenergi. Men til forskel fra planter, så optager tang næringsstoffer fra vandet direkte gennem hele tangens overflade, mens planter opsuger næringen via rødder.

Tang hæfter sig til sten, klipper og andre faste ting via hæftetråde – også til menneskeskabte ting som reb. Når man dyrker tang, spænder man lange reb ud. Rebene er podet med tangsporer, og på den måde kan man etablere undersøiske tangmarker, som hverken kræver gødning eller vanding.

I Danmark dyrker man især sukkertang, men der er potentiale til at dyrke seks-syv forskellige tangarter. Derudover kan man høste 12-13 naturligt voksende tangarter i interessante mængder.

Tang kan især anvendes til fødevarer og fødevareingredienser, som foder og til kosmetik- og plejeprodukter. Ålegræs ligner tang, men er en plante, som har tilpasset sig havmiljøet. På grund af ligheden med tang bliver ålegræs også kaldt bændeltang. Ålegræs har sine rødder plantet i sandbund i indtil fem meters vanddybde.

30

M A K R O A L G E R

”Vi skal hverken pløje, vande, gøde eller sprøjte med pesticider. Vi påvirker ikke naturen på anden måde end ved at sætte et reb ud, som tangen kan vokse på.”

SIMON WEBER MARCUSSEN, PARTNER I VIRKSOMHEDEN DA NSK TANG

DTU

for Susan Løvstad Holdts engagement i videnscenteret er klart: ”Det er at få fingeren på pulsen og høre, hvad der foregår ude i industrien.

Hvad er det, de gerne vil vide, hvad er det for udfordringer, de har, hvor ser de en mulighed for deres virksomhed, og så få skabt noget samarbejde, hvor vi som universitet kan hjælpe med at løse disse problemstillinger.” ”Det er bl.a. det, vi har gjort i flere projekter med Dansk Tang. De ville gerne dyrke nogle tangtyper på reb, men også vide, hvor sund tangen er, efter at de har lavet en mild form for tørring af deres produkter.”

Dansk Tang Dansk Tang er en lille dansk iværksættervirksomhed, som blev etableret i 2016. Simon Weber Marcussen er medstifter og partner, og han ser nogle klare fordele i samarbejdet med DTU Fødevareinstituttet:

”Det er vigtigt som iværksætter at have en livline i form af forskere. DTU Fødevareinstituttet har hjulpet os, hver gang der har været nogle barrierer, som vi ikke selv har kunnet bryde.”

Det kan f.eks. være spørgsmål om, hvordan indholdet af protein eller bioaktive stoffer ændrer sig over året, og hvilke tangtyper der kan dyrkes i de sydlige danske farvande, hvor saltindholdet er lavere, end de fleste tangarter sætter pris på. ”Det er sådan nogle tvivlsspørgsmål, som en first mover vil møde, og hvor det er godt at have nogle forskere at sparre tæt sammen med. Og det er DTU Fødevareinstituttet supergode til.”

Dansk Tang høster i omegnen af ti tons tang årligt, og tangen bliver både solgt frisk til restauranter og kantiner og som tørret tang, der primært forhandles gennem helsekostbutikker.

Salget af frisk tang tog for alvor fart, da michelinrestauranten Noma henvendte sig i 2018. Da først Noma fik tang på menuen, ville alle danske restauranter med respekt for sig selv have tang, og Dansk Tang leverer nu omkring 200 kg frisk tang til restauranter og kantiner – hver måned, året rundt.

Sundt og bæredygtigt Selvom tang lige nu virker som et modefænomen på de danske restauranter, så tror både Simon og Susan, at tang har meget mere at byde på i frem-

DYNAMO

NR. 67

12

2021

31

DANMARKS FØRSTE CO2-NEGATIVE VIRKSOMHED tiden. Tang har nogle smagsnuancer, som er helt unikke. Og så indeholder tang en række attraktive stoffer. ”Der er mange naturlige antioxidanter i tang, og de kan måske være sunde alternativer til nogle af de syntetiske antioxidanter, vi anvender i dag,” forklarer Susan Løvstad Holdt.

Derudover er tang rig på protein – visse typer kan sagtens hamle op med sojabønners indhold. Tang er desuden rig på vitaminerne A, B, C og E, og så er der et højt indhold af jern, kalcium, fosfor og magnesium. Tang indeholder også de sunde flerumættede omega-3og omega-6-fedtsyrer, og forholdet mellem disse to fedtsyrer ligger tæt på det optimale, når vi taler om sunde fødevarer.

En anden god egenskab ved tang er, at den optager nogle af de næringssalte, som i al for høj grad bliver tilført vores havmiljø i forbindelse med traditionelt landbrug. Sukkertang, som er en af de tangarter i Danmark med det største dyrkningspotentiale, optager omkring 25 kg kvælstof og 2 kg fosfor pr. hektar dyrkningsareal. Så når man høster tangen, fjerner man simpelthen de overflødige næringssalte fra havvandet og forbedrer vandmiljøet.

Hvad enten der er tale om dyrket tang eller høst af naturlig tang, så er det en produktion, som er helt anderledes miljø- og klimavenlig sammenlignet med traditionelt landbrug. ”Vi skal hverken pløje, vande, gøde eller sprøjte med pesticider. Vi påvirker ikke naturen på anden måde end ved at sætte et reb ud, som tangen kan vokse på. Tangen klarer sig selv. Vi sætter rebene ud med båd en gang om året og tager rebene op en gang om året, og det kræver i omegnen af 15 liter benzin.

Så den proces er næsten CO2-neutral,” fortæller Simon Weber Marcussen.

S u san Løvstad Ho ldt, lektor, DTU Fø d evare instituttet, suho@food.dtu.dk

Dansk Tang arbejder målrettet mod at blive Danmarks første CO2-negative virksomhed – altså en virksomhed, der fjerner mere CO2 fra atmosfæren, end den udleder. Den primære vej til CO2-negativitet sker ved at udnytte tangens halvfætter, ålegræsset.

Hvert år skyller der mange hundrede tons ålegræs op på de danske kyster. Ålegræs optager store mængder CO2, mens det vokser, men når ålegræsset river sig løs fra havbunden og skyller op på stranden, rådner det, og så frigives CO2 igen til atmosfæren.

Hvis man indsamler ålegræsset, inden det rådner, kan man stoppe denne CO2recirkulation – vel at mærke hvis man anvender ålegræsset til et blivende produkt.

Og det er lige netop det, Dansk Tang gør. De anvender det tørrede ålegræs som pakkefyld og sælger ålegræs til virksomheder, der fremstiller akustik- og varmeisolering. På den måde bliver der trukket CO2 ud af atmosfæren.

Det er Dansk Tangs mål allerede i 2021 at blive en virksomhed, der fjerner mere CO2, end den udleder. www.dansktang.dk

DANSK VIDENSCENTER FOR TANG Videnscenteret er et samarbejde mellem DTU, Københavns Universitet, virksomheden Dansk Tang, Nationalt Center for Lokale Fødevarer, Geopark Odsherred og Anneberg Kulturpark.

Videnscenteret har til huse i Anneberg Kulturpark ved Nykøbing Sjælland.

Centeret skal bidrage til at fremme bæredygtig produktion og anvendelse af tang til gavn for klimaet og menneskers sundhed. www.danskvidenscenterfortang.dk

32

L A S E R LY S

Professor Ole Bang skal frem­ stille nye typer af optiske fibre med en tykkelse på cirka 0,1-0,2 mm. Selve kernen, hvor lyset skal bevæge sig, bliver mindre end 0,01 mm tyk.

Hvad er en synkrotron?

En traditionel synkrotron er en røntgenstrålingsfacilitet bygget omkring en ring med en omkreds på op til flere hundrede meter.

Røntgenstråler med høj energi udsendes af elektroner, der ­accelereres inde i ringen.

I disse dage er mange synkrotronanlæg udvidet med ringe af forskellige størrelser og med forskellige typer lasere for at kunne tilbyde kunder stråling med bølgelængder fra 1 pikometer til 1 mm. Synkrotronstråling har stået bag flere Nobelpriser og har en lang række vigtige anvendelser inden for bl.a. biologi, fysik, kemi, materialeforskning, medicin, farmakologi og geologi.

LASERFORSKER VIL BYGGE SYNKROTRON I MINIFORMAT Synkrotronanlæg som Max IV i Lund er store og dyre, og der findes kun få.

Nu vil professor Ole Bang bygge en unik facilitet, der er så lille, at den kan stå på et bord.

DYNAMO

NR. 67

12

2021

DT U

33

Tine N aja Be rg Je sp e r S che e l

N

år forskere og virksomheder skal undersøge eller udvikle nye materialer til alt fra nye solceller og batterier til personlig medicin og hospitalsskannere, anvender de bl.a. røntgen- og ultra­violet stråling og gennemfører målinger på et af de store synkrotronanlæg i Europa.

Foruden rejsen kræver det en længere ansøgningsproces at få plads, så det er ikke noget, man bare gør.

Men forestil dig en synkrotronlignende facilitet, der ikke er større, end at den kan stå på et bord, og som kun koster en brøkdel af de store anlæg. Det er visionen i et nyt ambitiøst projekt på DTU. Bag idéen står Ole Bang, professor ved DTU Fotonik, der har modtaget en Villum Investigatorbevilling på 30 mio. kr. til at gøre sin vilde idé til virkelighed. Ole Bang og hans forskningsgruppe vil udvikle en ’table-top radiation facility’ med fire ’beam lines’ baseret på superkon­ tinuumlasere. ”De fire superkontinuumlasere vil tilsammen dække et for disse lasere rekordbredt bølgelængdeområde fra 15 mikrometer (midtinfrarød stråling) helt ned til 33 nanometer (ultraviolet stråling) og med en lysstyrke, der er langt kraftigere end den, man finder i de 50.000 gange større synkrotronanlæg i f.eks. Lund og CERN,” siger Ole Bang.

Masser af forskning forude Målet er at give forskere og virksomheder lettere adgang til at måle på materialer, og således er visionen at oprette en facilitet, hvor virksomheder og forskere vil kunne booke sig ind på ’minisynkrotron’-anlægget.

Det mere langsigtede mål er at udvikle superkontinuumlaserne til en bredere anvendelse. Hvis det lykkes at få dem små og robuste nok, kan de udnyttes i hospitalsudstyr til at detektere kræft eller i droner, der måler forurening. ”Men der skal en hel del forskning til for at nå derhen. Det kræver bl.a., at vi udvikler nye typer af optiske fibre på

Om superkontinuumlasere Lys fra en almindelig laser består af elektromagnetiske bølger med næsten den samme bølgelængde, dvs. at lyset har en bestemt farve.

Hvor lyset fra en skrivebordslampe er hvidt (indeholder alle farver) og spredes i alle retninger, spreder laserlyset sig kun ganske lidt ud, selvom strålen tilbagelægger store afstande. Man siger, at laserlyset er rumligt kohærent.

I en superkontinuumlaser kombineres disse egenskaber, altså skrivebordslampens hvide lys og laserlysets rumlige kohærens.

Dette lys kan anvendes til at lave en slags mikroskopibilleder, så det er muligt ’at kigge’ ind under overfladen på materialer. Superkontinuumlasere kan bl.a. anvendes til diagnosticering af hudkræft og kvalitetskontrol af beskyttende malinger på f.eks. vindmøllevinger.

”Vi skal udvikle nye typer af optiske fibre på størrelse med et menneskehår.”

OLE BANG, PROFESSOR, DTU FOTONIK

KILDER: OPTISKE HORISONTER M.FL.

størrelse med et menneskehår, der kan lede lys med både ultrakorte og ultra­ lange bølgelængder. Samtidig skal vi udvikle ny laserteknologi og finde ud af, hvordan vi kan kontrollere superkontinuumprocessen. Sidstnævnte bliver en stor forskningsmæssig ud­­ fordring,” fortæller Ole Bang, der med projektet vil involvere syv ph.d.studerende og fire postdocs hen over de næste seks år.

Vil slå verdensrekorder Hvis det skal lykkes Ole Bang og hans forskerteam at nå målet, skal de undervejs slå to forskellige verdensrekorder. ”Den ene handler om, at nye optiske fibre, som kan transportere lys i det midtinfrarøde spektrum, skal udvikles af såkaldt bløde glasser, der smelter ved meget lavere temperaturer end normalt glas. Det skal hjælpe os til at slå rekorden og holde lyset samlet i en koncentreret stråle helt ud til de forud-

sagte 15 mikrometer,” siger Ole Bang, der uddyber: ”Derudover skal vi udvikle fiber­ baserede lasere, hvor fibrene har en meget speciel struktur rundt omkring en hul kerne, der kan indeholde en ædelgas ved højt tryk. Man skal forestille sig et hult hår, som indeholder en gas ved 50 bar. Ved at pumpe sådan en fiber med kraftige og korte lyspulser ioniserer vi gassen, som derved kan danne lys med en bølgelængde ned til 100 nanometer. For at nå det sidste stykke ned til 33 nanometer vil vi bryde med traditionel tænkning og udvikle en speciel metamaterialeoverflade, der sættes på enden af fiberen og danner lys ved en bølgelængde, der er tre gange kortere end det lys, der kommer ind. Dette bliver virkelig en stor, men enormt spændende udfordring.” l e Ba n g , p rofe sso r, DT U Foto n i k , O o b a n @ foto n ik. d t u . d k

34

F O R S K N I N G

N Y H E D E R

DYNAMO

NR. 67

12

2021

DTU

750 Antal kvadratmeter i DTU’s nye østersklækkeri ved Dansk Skaldyrcenter på Mors. Østersklækkeriet skal understøtte forskning og udvikling af dyrkning af bl.a. østers og andre skaldyr.

STORT RUMPROJEKT FORLÆNGES Efter planen var det tid til at afmontere det danske rumobservatorium ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor) fra den internationale rumstationen ISS og puffe det ned i en lavere bane, hvor det ville brænde op i atmosfæren.

Men nu har ESA (the European Space Agency) sammen med Uddannelses- og Forskningsstyrelsen valgt at forlænge rummissionen til 2025. Forlængelsen skyldes gode forskningsresultater, der kan bruges til at reducere usikkerheder i klimamodeller og give bedre forudsigelser af det fremtidige klima. ”ASIM har overgået vores høje forventninger. Instrumenterne virker fortsat upåklageligt, så vi er ekstremt glade for at Uddannelses- og Forskningsstyrelsen og ESA ønsker at give ASIM nogle flere år i rummet,” siger chefkonsulent på DTU Space, Torsten Neubert, der er videnskabelig ansvarlig for ASIM. Col o u rb ox , E SA/ N ASA, DTU Kemi

Test af ny metode til CO2-fangst Hidtil har CO2-fangst mest været baseret på at fange klimagassen i en væske. Processen er forbundet med et højt forbrug af energi, da væsken skal opvarmes kraftigt for at kunne slippe den fangne CO2 igen, så den enten kan lagres eller udnyttes. Nu tester forskere en ny metode, hvor CO2 fanges i et fast materiale, der lettere kan slippe CO2’en igen. Testen sker i et svensk biogasanlæg. ”Lidt forenklet sagt, installerer vi et fast materiale, der i sine porer har ionisk væske. Den ioniske væske binder CO2’en, og når materialet er mættet med CO2, kan den efterfølgende nemt frigives ved en kombination af let opvarmning og sænkning af trykket,” siger Anders Riisager, professor ved DTU Kemi og i spidsen for projektet. Han uddyber: ”Vi har forsket i flere år for at finde frem til en type miljøvenligt materiale, som CO2 kan binde sig til, men som i stedet for at være flydende er i fast form, og hvor man kan opgradere den fangede CO2 med væsentlig mindre energi,” siger Anders Riisager.

D I G I TA L I S E R I N G

DY N A M O N R . 67 12 2 0 21

D T U

35

SKRUER OP FOR DIGITALISERING FOR AT SKRUE NED FOR FEJL He n r i k O lse n

Det er en stor udfordring at producere verdens reneste siliciumhalvledere til elektronikbranchen. Topsil møder udfordringen i et samarbejde med DTU, hvor tusindvis af billeder analyseres digitalt, så fejl opdages undervejs i produktionen.

To p si l, S h u t t e r sto c k

36

D I G I TA L I S E R I N G

N

år højhastighedstoget suser forbi, eller vindmøllen kobles til, stilles der store krav til de elektroniske komponenter. En vigtig del af komponenterne er såkaldte halvledere.

Det er materialer, som har elektriske ledningsevner i området mellem metal og perfekte isolatorer som porcelæn.

Hvis ikke halvlederne opfylder meget præcise krav, så sker der en kortslutning, når spændingen måles i kilovolt, og det er både dyrt og farligt. Derfor skal halvlederen – f.eks. silicium – være fremstillet ultraren, så ledningsevnen er præcist defineret.

Og det er lige præcis det, Topsil kan: fremstille verdens reneste silicium, der indgår som den vigtigste komponent i dioder, transistorer og andre mikrochips, som alle elektroniske kredsløb er opbygget af. De stænger af silicium, som Topsil producerer, bliver skåret i papirtynde skiver, der har fuldstændig ensartede elektriske egenskaber på hele skivens overflade. ”Det er det reneste faststof, der findes på Jorden. Og det er et krav, når man producerer computerchips til stærkstrøm,” forklarer Topsils produktionsleder, Christian Hindrichsen. Ét krystal bliver to meter langt Det silicium, Topsil producerer, fremstiller de ved en proces, der kaldes float zone. Her smelter de råproduktet – amorft silicium – og får ved nedkøling et enkelt siliciumkrystal til at vokse sig til en to meter lang og 100 kg tung stang, uden at det smeltede silicium på noget tidspunkt kommer i berøring med siderne af den stålbeholder, processen foregår i. Og det er helt essentielt, pointerer produktionslederen: ”Hvis det smeltede silicium kommer i kontakt med andre materialer, så vil det blive forurenet.”

Float zone-teknikken er en yderst kompliceret proces, og kun fem virksomheder i verden kan fremstille siliciumhalvledere i storskala på denne måde. Så Topsil er en del af en lille elite.

Billigere fremstillingsmetoder kan også anvendes til fremstilling af silicium-

DYNAMO

halvledere, men det resulterer i et mere urent produkt, som ikke kan anvendes til at lede stærk strøm i vindmøller og i andre stærkstrømsapparater.

Fremstillingsprocessen er dog så kompleks, at det ikke kan undgås, at der opstår fejl i produkterne, som derfor må kasseres.

Kameraovervåget produktion For at nedbringe fejlene har Topsil gennem de seneste ti år skruet op for digitaliseringen af produktionen. Og det er kolossale datamængder, som Topsil opsamler, når de producerer 24-7.

Hele fremstillingen af siliciumkrystallet bliver kameraovervåget, og data fra kameraerne bliver anvendt til at regulere processen, alt efter hvad billederne viser. Men der kan trækkes mange flere data ud af billederne.

Topsil stillede sig derfor spørgsmålet, om ikke disse data kunne fortælle endnu mere til gavn for produktionen. ”Kan vi få yderligere information ud?

Måske om renhed af råvarerne, renhed af krystallet eller fluktuationer i processen,” siger Christian Hindrichsen.

Topsil er én af fem virksomheder i verden, der i stor skala kan frem­ stille silicium i en såkaldt float zone, der sikrer, at slutproduktet er fri for urenheder.

Avanceret billedanalyse Og her kommer DTU ind i billedet.

Topsil henvendte sig til seniorforsker Matteo Calaon fra DTU Mekanik.

De besluttede at starte et forsknings­ projekt, hvor man gennem mønstergenkendelse i store datamængder

Om Digiman4.0 • Digiman4.0’s projektperiode er 2019-2024 og involverer seks forskningsinstitutioner og 15 industripartnere fra Danmark, Tyskland, Italien og Spanien.

• Projektet omfatter bl.a. samarbejde mellem 15 ph.d.-studerende og industrivirksomheder.

NR. 67

12

2021

opdager fejl på et tidligt tidspunkt og automatisk korrigerer processen, så fejlene elimineres. Forskningsprojektet udføres som et ph.d.-studie af Tingtin Cheng, som foretager avanceret analyse af billeder fra kameraovervågningen af siliciumfremstillingen.

Tingtin Cheng anvender maskinlæring (en gren af kunstig intelligens, red.) til at analysere de store datamængder. På basis af et begrænset antal billeder af krystalproduktionen, hvor der har været forskellige fejl, udfører hun avanceret billedanalyse og laver computerkoderne, som beskriver fejlsignaturerne i disse billeddata. Koderne bliver så anvendt til at oplære en computer i at analysere mange tusind billeder. Computeren inddeler efterfølgende billederne i grupper alt efter typen af computerregistrerede produktionsfejl. Når disse data bliver samkørt med andre data fra produk­tionen, kan Topsils ingeniører

D T U

måske se nogle mønstre. Det kan være bestemte maskiner eller bestemte leverandører, som typisk giver fejl, eller det kan være bestemte tidspunkter, hvor fejlene opstår. Og så kan Topsil justere deres produktion, så fejlene minimeres.

Det er på dette stadie, projektet står i øjeblikket.

Næste skridt bliver at foretage realtidsanalyse af billederne og få computere til automatisk at korrigere processen, mens produktionen foregår. På den måde vil Topsil kunne stoppe eller justere en fejlproduktion, inden den er løbet til ende, og dermed yderligere nedbringe fejlprocenten.

Digiman4.0 Forskningsprojektet er en del af det EU-finansierede forsknings- og uddannelsesprogram Digiman4.0. Programmets navn står for digital manufacturing, altså digital fremstilling, og fire-tallet refererer til begrebet industri 4.0 – den fjerde industrielle revolution, hvor digitalisering spiller en helt afgørende rolle.

37

Hvad er silicium? ”Digiman4.0 er et stort trænings- og forskningsprogram rettet mod fremstillingsindustrien. Målet er at skabe eksperter i integration af digitale processer i fremstillingsproduktion,” fortæller Guido Tosello, lektor ved DTU Mekanik samt leder og initiativtager til Digiman4.0.

Færre fejl øger bæredygtigheden Digital fremstilling er ikke et ukendt begreb inden for fremstillingsindustrien, men det er primært de store industrikæmper, som for alvor har omfavnet teknologien. Små og mellemstore virksomheder halter bagefter, og det er disse virksomheder, Digiman4.0 er rettet mod. Målet med digitaliseringen er at forbedre fremstillings­ processerne og skabe bedre produkter.

Ultimativt søger man mod det ambitiøse mål at opnå nulfejlsproduktion. ”Nulfejlsmålet er et nyt paradigme i EU. Det hænger nøje sammen med ønsket om bæredygtighed. Når man fremstiller et produkt uden fejl, så undgår man spild. En fremstillingsproces optimeret til at være fejlfri bruger også mindre energi. Det gør nulfejlsproduktion mere bæredygtig,” forklarer Guido Tosello og uddyber: ”Vejen mod den fejlfri produktion går via analyse af eksisterende procesdata i produktioner, hvor der jævnligt opstår fejl. Hvis vi i data finder mønstre, som fører til fejl, så er opgaven for forskeren at korrigere produktionen gennem nye digitale processer, så fejlene ikke opstår.”

Denne metodik indgår i alle projekterne i Digiman4.0, og det er målet

• Silicium er det næsthyppigste grundstof i jordskorpen efter oxygen.

• Stoffet indgår i det mest almindelige mineral i jordskorpen, kvarts.

• Kvarts er et vigtigt råmateriale, som anvendes til fremstilling af mørtel, keramik og glas.

• Silicium er et halv­ ledende materiale og udgør grundlaget for al moderne elektronik.

• I engelsktalende lande bruges ordet silicon som trivialnavn for silicium, f.eks. i stednavnet Silicon Valley.

KILDER: KEMIFOKUS.DK OG LEX.DK

gennem programmet at definere en procedure, som kan anvendes generelt til at opnå nulfejlsproduktion.

Nulfejlsproduktion er dog ikke målet for Topsil i denne omgang. Men det er realistisk at nedbringe fejlene med adskillige procenter, vurderer Christian Hindrichsen. Produktions­ lederen sætter især sin lid til den planlagte automatiserede korrektion af produktionen via realtidsanalyse af billederne. Her vil digitaliseringen for alvor slå igennem i produktionen af verdens reneste faststof.

Gu id o To s el l o, le k to r, DT U M e ka n i k , g u to @ mek . d t u . d k

38

GR Ø N OMS T IL L ING

DYNAMO

NR. 67

12

2021

FREMTIDENS KLIMAVENLIGE KEMIFABRIKKER H enrik O l se n S h utte rsto ck, Jo achim Rode

Specialdesignede bakterier bliver sat ind i kampen mod klimaændringer, når den danske biotekvirksomhed Cysbio udvikler fremtidens kemifabrikker. Cysbio får colibakterier til at omdanne sukker til eftertragtede og billige biokemiske produkter med et meget lille CO2-aftryk.

D T U

D

e globale klimaændringer har skabt et stort behov for teknologier, som begrænser tilførslen af CO2 til atmosfæren.

Opmærksomheden har primært koncentreret sig om kampen for at udvikle alternative energiformer, der kan reducere brugen af kul, olie og gas. Men en anden kampplads er den organisk-kemiske industri, hvor petrokemiske processer, baseret på omdannelse af fossil olie og gas, har været altdominerende gennem næsten 100 år.

Nu står den danske virksomhed Cysbio over for et gennembrud, hvor sukker erstatter olie som den vigtigste grundsubstans, og hvor colibakterier fungerer som små, effektive biologiske kemifabrikker, når de omsætter sukkeret og danner aminosyrer og andre biokemikalier.

Spinout fra DTU Biosustain Biotekvirksomheden Cysbio så dagens lys i 2019 som en spinout fra DTU Biosustain, der er et forskningscenter

Kemikalieproduktion er i høj grad baseret på fossile ressourcer, som kan blive erstat­ tet af modificerede bakterier, der frem­ stiller stofferne.

grundlagt af Novo Nordisk Fonden med det formål at udvikle bæredygtige bioteknologier.

Alex Toftgaard Nielsen blev ansat som professor på DTU Biosustain ved centerets etablering i 2011, og han har samlet en gruppe forskere, som målrettet har arbejdet med bakterier og fermenteringsteknikker, som er klimaog miljømæssigt overlegne i forhold til traditionelle metoder. ”Cysbio blev etableret efter mere end syv års forskning på DTU Biosustain, hvor to postdoc-forskere i min gruppe, Christian Bille Jendresen og Hemanshu Mundhada, har udviklet de to hovedteknologier, som vi anvender i Cysbio,” forklarer Alex Toftgaard Nielsen.

Sammen med Henrik Meyer, der har en omfattende ledererfaring fra bl.a. biotekvirksomhederne Novozymes og Evolva, udgør de tre forskere direktørteamet i Cysbio.

Aminosyrer På DTU Biosustain kastede forskerne sig over en bestemt type aminosyrer, der bl.a. indgår i fødevarer, kosmetik og lægemidler. Traditionel produktion af disse produkter er ofte energi­ krævende og baseret på fossil olie og involverer i nogle tilfælde giftige kemikalier. Det ville forskerne lave om på ved at anvende fermenteringsprocesser, hvor mikroorganismer omdanner sukker i deres formeringsproces. Valget af mikroorganisme faldt på E. coli-bakterier. ”E. coli er en rigtig arbejdshest. Og så har det været en modelorganisme i rigtig mange år, så den er velbeskrevet.

Desuden findes der detaljerede computermodeller, som kan beregne, hvad der sker med colibakterien, når man ændrer på den, og det har vi benyttet,” fortæller Alex Toftgaard Nielsen.

39

40

GR Ø N OMS T IL L ING

Forskerne gik derfor i gang med at genmanipulere E. coli, så bakterien begyndte at producere aminosyrer. ”Vi har designet bakterierne, så de vokser langsommere og langsommere, jo mere tid der går, og så ender det med, at de i stedet bruger mest energi og kulstof fra sukkeret på at producere kemikalier,” siger Alex Toftgaard Nielsen.

Nyttige mutationer Det var nu ikke helt uden problemer at få bakterierne til at producere de eftertragtede biokemikalier. Forsøgene viste hurtigt, at høje koncentrationer af aminosyrer var giftige for E. coli, så bakterierne døde, inden de havde produceret tilstrækkelige mængder. ”Vi har brugt meget energi på at gøre bakterierne tolerante over for produktet,” forklarer professoren.

Det er sket ved gradvist at øge koncentrationen af det stof, man gerne vil gøre bakterierne modstandsdygtige overfor. ”Man udnytter i virkeligheden, at bakterierne begynder at mutere. De mutationer, der gør bakterierne mest modstandsdygtige, får cellerne til at

Aminosyrer Aminosyrer spiller en helt central rolle i alle levende organismer. Ud af de ca. 500 kendte aminosyrer bruger dyr og mennesker 22, og de går først og fremmest til opbygningen og vedligeholdelsen af musklerne. Aminosyrer bidrager dog også til, at kroppen kan producere og transportere hormoner, ligesom de indgår i dannelsen af DNA og RNA og bruges som signalstoffer i nervesystemet – for bare at nævne nogle af funktionerne.

Dyr og mennesker får tilført aminosyrer gennem kosten – først og fremmest som proteiner, der består af lange kæder af sammenkoblede aminosyrer. Voksne mennesker har et dagligt behov for 0,6 g protein pr. kg legemsvægt – altså 60 g for en mand på 100 kg. I tarmsystemet bliver protein spaltet til aminosyrer, som kroppen så kan bruge til at opbygge muskler, hormoner og alle de andre vigtige bestanddele af en krop.

Vi kan dog også få tilført aminosyrer gennem kosttilskud.

KILDE: DEN STORE DANSKE.

DTU

Fermentering

vokse hurtigere, og de vil så få overtaget,” fortæller Alex Toftgaard Nielsen.

Ved bagefter at genomsekventere bakterierne kunne forskerne analysere de modstandsdygtige mutationer. De blev i nogle tilfælde brugt direkte i den videre udviklingsproces. I andre tilfælde anvendte forskerne analyse­ resultaterne til at designe bakterier, der indeholdt de mest succesfulde mutationer.

Resultatet af forskernes anstrengelser betød, at de nu kunne fremstille amino­syrer, som prismæssigt var i stand til at konkurrere med de olie­ baserede modstykker, og som reducerer tilførslen af CO2 til atmosfæren betragteligt sammenlignet med traditionel petrokemisk produktion. Grundlaget for at etablere en kommerciel virksomhed var skabt.

De første kommercielle produkter er på vej Henrik Meyer, CEO i Cysbio, fortæller, at der er to aminosyrer, som er på vej til kommerciel produktion. Den ene aminosyre bliver brugt til fødevareproduktion. Henrik Meyer ser dog også store kommercielle muligheder inden for foderindustrien. Det andet aminosyreprodukt bliver meget anvendt i lægemidler og kosmetik, men der er også et potentielt marked inden for kosttilskud. ”Vi håber på, at vores første produkter kommer på markedet i slutningen af 2022 eller begyndelsen af 2023,” fortæller Henrik Meyer.

På længere sigt regner Cysbio med at udvikle andre biokemikalier, bl.a. nogle typer, som kan bruges i maling og lægemidler og inden for polymer­ industrien, hvor de kan indgå i produktionen af plastikerstatninger og i lim.

Opskalering Et springende punkt i enhver eksperi­ mentel produktion er opskaleringen

Fermentering er en proces, hvor mikroorganismer – f.eks. gærceller eller bakterier – danner kemisk energi gennem omsætning af sukker eller andre organiske molekyler. Energien bruger mikroorganismerne i deres formering. I denne proces er der nogle gange et restprodukt i form af f.eks. alkohol eller en syre.

Fermenteringen foregår i store tanke, hvor man dyrker de mikroorganismer, som producerer det ønskede restprodukt. Mange fermenterings­processer er gammelkendte, f.eks. fremstillingen af vin og øl.

I mere avanceret industriel produktion kan man anvende gensplejsede organismer, som er modificeret til at danne stoffer, som de ellers ikke naturligt ville danne.

KILDE: DEN STORE DANSKE

fra laboratoriets forsøgsopstilling til fabrikken. I Cysbios tilfælde er det fra 1-liters bioreaktorer til 200.000-liters fermenteringstanke, som er nødvendige for at fremstille aminosyrerne i kommercielt interessante mængder.

Her har Cysbio indgået et partnerskab med den kinesiske kemivirksomhed Zhejiang NHU, som har investeret et millionbeløb i Cysbio.

Zhejiang NHU bygger de enorme fermenteringstanke og står for produktionen af de to første kommercielle aminosyreprodukter.

På længere sigt er det dog planen, at Cysbio vil opbygge produktionsanlæg i Europa, hvor det vil være langt enklere at opnå godkendelser til afsætningen af produkter inden for EU. A l ex Tof tg a a rd N i e lse n , p rofe sso r, DTU Bio s u st a in , at n @ b i o su st a i n . d t u . d k

DYNAMO

NR. 67

12

2021

41

CYSBIO PÅ VEJ MED ZOSTERSYRE TIL SKIBSMALING OG LÆGEMIDLER

xxxxx xxxxxxxxx xxxxx xxxxxxx

C

ysbio arbejder ikke kun med aminosyreproduktion. Et andet produkt med stort kommercielt potentiale er zostersyre, som Cysbio også producerer med E. coli-bakterier. Stoffet kan potentielt bruges i maling og i fremstillingen af lægemidler. ”Man ved, at zostersyre har en kraftig antibiofilmeffekt, så det forhindrer mikroorganismer i at sætte sig fast på overflader, og det gælder både bakterier, svampesporer, viruspartikler og større organismer, så det stof syntes vi var spændende at arbejde med,” fortæller Alex Toftgaard Nielsen, professor ved DTU Biosustain og forskningschef i Cysbio.

Zostersyre kendes fra ålegræs, hvor det sandsynligvis bliver udskilt for at kontrollere væksten af mikro-

Cysbio er grundlagt af (fra venstre mod højre): Christian Bille Jendresen, Henrik Meyer, Alex Toftgaard Nielsen og Hermanshu Mundhada.

organismer, der vokser på overfladen af bladene og nedsætter fotosyntesen.

Det er et stof med potentielt store anvendelsesmuligheder, men det er vanskeligt at ekstrahere fra ålegræs, og det har hidtil været kompliceret at fremstille i laboratoriet.

E. coli er fra naturens hånd ikke udstyret med evnen til at producere zostersyre. Derfor gik Christian Bille Jendresen fra professorens forskergruppe på DTU Biosustain i gang med at lede efter gener i andre organismer, som kunne sætte bakterien i stand til at producere den eftertragtede syre. Det lykkedes at finde et enzym, som gennem gensplejsning kunne få E. coli til at danne zostersyre via fermentering. Teknologien går under betegnelsen sulfatering, da der tilføres en sulfatgruppe til det færdige produkt.

Professoren ser store kommercielle muligheder i teknologien. Den oplagte anvendelse er til skibsmaling og hospitalsmaling, hvor uønsket vækst af mikroorganismer på overflader kan forhindres. Men teknologien kan også anvendes til fremstilling af lægemidler, hvor det sulfaterede stof kan forbedre opløseligheden og nedbrydeligheden, hvilket er vigtigt for, hvordan lægemidlet optages i kroppen. På længere sigt kan teknologien måske også finde anvendelse i produktionen af nye former for plastik og lim.

Projektet med at videreudvikle og opskalere sulfateringsteknologien blev i 2020 støttet med 18 mio. kr. via EU-programmet Horizon 2020, FTI (Fast Track to Innovation).

A l ex Tof tg a a rd Ni e lse n , p rofe sso r, DTU Bio s u st a i n , at n @ b i o su st a i n . d t u . d k

42

N Y S G E R R I G E G Æ S T E R

Formålet med Engineering Camp var at åbne de unge kvinders øjne for ingeniørfaget.

Sa ri Veg en d a l Ba x L in d h a rd t

J

Unge kvinder gik på opdagelse i ingeniørfaget 40 unge kvinder brugte efterårsferien på DTU’s Engineering Camp. Campen skal inspirere flere kvinder til at vælge en ingeniøruddannelse. Én af opgaverne på campen var at bygge en højttaler.

a, jeg kunne have festet, men jeg valgte altså at tage på Engineering Camp,” griner 16-årige Helia Kahfizadeh, der til daglig går i 1. g på HTX i Lyngby.

Sammen med 39 andre unge kvinder fra hele landet brugte hun tre dage af sin efterårsferie på DTU’s Engineering Camp, hvor innovation, bæredygtig produktudvikling og hands-on-øvelser var på programmet. ”Det er fedt, at der bliver investeret i fremtidens STEM-kvinder. Især inden for ingeniørfaget synes jeg, at der er brug for flere kvinder. Det er meget aflukket, som det er nu, og det er synd, når der er så mange kvinder, der kunne være med til at ændre fremtiden,” siger Helia Kahfizadeh, der selv drømmer om at blive kemiingeniør.

Hun har især været glad for at møde andre på campen, der har de samme interesser som hende selv.

Studerende vil udbrede kendskabet Formålet med Engineering Camp er at åbne de unge kvinders øjne for ingeniør­fagets mange muligheder og måske give dem lyst til at vælge en uddannelse inden for feltet.

På DTU er kun en ud af tre studerende kvinder, og det håber arrangørerne bag Engineering Camp at lave om på.

DYNAMO

NR. 67

12

2021

43

DT U

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

62

09

20

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

63

12

20

63

62

12

09

20

20

Sådan kan vi bedre udnytte biomassen

Sådan kan immunforsvaret fjerne kræft TR AWL MED K AMER A:

F O R M L E N E R F U N D E T:

RESISTENTE BAKTERIER DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

KUNSTIG INTELLIGENS

DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor skal batterier udvikles hurtigere?

Om forskning, der forhindrer en postantibiotisk æra, hvor vi ikke længere kan behandle infektioner med antibiotika.

03

21

DYNAMO SPØRGER:

Hvordan leder man hjemsendte medarbejdere?

Hvad bruges kunstig intelligens til, og hvordan opnår vi en sikker teknologiudvikling?

S TA RTU P- OPFINDE LS E :

NY TEKNOLOGI TIL PLASTIKSORTERING

64

FISKERE SIKRES DEN RIGTIGE FANGST

TEMA

NATURENS BRODDE HAR SAMME DESIGN

TEMA

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

M I L J Ø V E N L I G S K I B S F A R T:

LASERLYS AFSLØRER SKIBSMALINGENS TILSTAND

65

06

21

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

65

63

06

12

21

20

Sådan fandt forskere klæbet, der overvinder sved TEMA

90 dage i Grønland på simuleret månemission TEMA

SMÅ ANTENNER GIVER INTERNET TIL ALLE DYNAMO SPØRGER:

Hvad er fremtiden for olie- og gasforskningen?

Interessen for Arktis stiger. Med forskning, innovation og uddannelse kan en bæredygtig udvikling sikres.

N Y T L A B O R AT O R I U M :

NR. 66

09

2021

STARTUP UDVIKLER BENPROTESER, MAN KAN LØBE MED DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor stiger interessen for atomkraft?

Fra hypet teknologi til en pålidelig og bæredygtig løsning.

NU SKAL TURBULENS UDFORSKES

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

KO M P O S I T M AT E R I A L E R :

3DBETONPRINT

D A N S K S TA R T U P :

HOTSPOT ARKTIS

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

G L O B A LT P U S L E S P I L :

MÆRSK OG DTU REGNER PÅ, HVOR TOMME CONTAINERE SKAL SEJLES HEN

NR. 67

12

2021

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

NR. 67

NR. 66

12

09

2 0 21

2 0 21

Helia Kahfizadeh (øverste foto) var glad for at møde andre med de samme interesser som hende selv.

DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

Matematik forbedrer vaccineproduktion hos Bavarian Nordic

V I R K S O M H E D D I G I TA L I S E R E R :

FÆRRE FEJL OG MINDRE SPILD

TEMA

Blandt dem er et hold af studenter­ medhjælpere, som var til stede under campen, hvor de fortalte deltagerne om DTU’s uddannelser. ”Det, vi har fundet ud af ved at tale med deltagerne, er, at der er mange af dem, der ikke ved, hvad ingeniørfaget er og kan. Og det er selvfølgelig vigtigt at få budskabet ud til dem om, hvad det egentlig er, de vælger fra, før de gør det,” forklarer Maiken Nilsson, der selv studerer Elektrisk Energiteknologi med kun én kvindelig medstuderende.

Ingeniørfaget er kreativt En af opgaverne på Engineering Camp var at bygge en højttaler. Der blev arbejdet sammen i små grupper, hvor der blev loddet og sat elektroniske elementer sammen. Til sidst testede grupperne, om højttaleren virkede, i et lyddødt rum på DTU. ”Jeg håber personligt, det kan være med til at afkræfte de fordomme, der er omkring, hvad mekanik og elektronik er. For mekanik er et enormt kreativt og udfoldende fag, og det tror jeg ikke, der er mange, der ved. Det handler om at bygge dimser og dutter, der gør verden til et bedre sted,” forklarer

KLIMAVENLIGT LANDBRUG Fire løsninger, der kan mindske landbrugets klimagasser

DYNAMO SPØRGER:

Hvilken viden om havet mangler vi?

AI KAN DIAGNOSTICERE MELLEMØREBETÆNDELSE

Asger Riis Vienberg, der studerer ­Konstruktion og Mekanik, og som havde meldt sig som medhjælper på Engineering Camp, fordi han gerne ville bidrage til, at unge kvinders valg og fravalg af uddannelse bliver truffet på et oplyst grundlag.

Blandt flere af deltagerne tyder det på, at budskabet ramte plet. ”Jeg havde nok en fordom om, at ingeniørfaget er meget lukket og machoagtigt. Men jeg synes, at sådan en camp her gør ingeniørfaget mere appellerende for kvinder. Jeg har fået et indblik i, hvad det rent faktisk indebærer, og hvor bredt faget er,” siger Helia Kahfizadeh.

Det var anden gang, at DTU holdt Engineering Camp for piger.

Bakterier er fremtidens klimavenlige kemifabrikker

HVOR T YK ER ISEN?

LASER MÅLER ISGLASERING PÅ REJER

TEMA

IMMUNTERAPI Sådan hjælper ingeniører med at udvikle kræftbehandling

DYNAMO SPØRGER:

Hvorfor tøver verden med CO2-fangst?

TANG ER SUNDT – FOR MENNESKER OG HAV

FÅ DYNAMO TIL DØREN – HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis.

Send en mail med navn og arbejdseller privatadresse til dynamo@dtu.dk.

Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Læs mere: engineering-camp.dtu.dk

Skriv til dynamo@dtu.dk – og få Dynamo tilsendt.

ZOOM

JESPER S CHEEL

DYNAMO

NR. 67

12

2021

Når optiske fibre trækkes På fotoet ses resterne af såkaldte præforme, som er udgangspunktet for de optiske glasfibre, der trækkes til omkring 0,1-0,2 mm tykkelse.

Selve kernen, hvori lyset ledes, er mindre end 0,01 mm tyk.

Trækning af glasfibre sker i et træktårn, som er en unik facilitet på DTU. Professor Ole Bang ved DTU Fotonik udnytter træktårnet til at fremstille de optiske fibre, der skal indgå i et mini-synkrotronanlæg, der ikke bliver større, end at det kan stå på et bord.

Læs mere på side 32.