Parhaat opinnäytetyöt palkittiin

Ensimmäinen väitös Suomessa synteettisestä biologiasta

Suvi Santalan työ on ensimmäinen väitöskirja Suomessa synteettisen biologian alalta. Synteettinen biologia pohjautuu nykyiseen genomiosaamiseen ja standardoituihin DNA-elementteihin, joiden avulla voidaan muokata ja ohjelmoida eliöitä suorittamaan haluttua tehtävää.

Santalan väitöskirjassa on muun muassa kuvattu ja hyödynnetty uutta synteettisen biologian isäntäbakteeria, joka on muokattu tuottamaan tehokkaammin rasvahappoestereitä, joista voidaan jatkojalostaa biopolttoaineita ja -kemikaaleja. Lisäksi väitöskirjassa on kehitetty valoreaktioon perustuva tuoton monitorointimenetelmä.

Santalan väitöskirja koostuu viidestä artikkelista, jotka osoittavat erinomaisesti synteettisen biologian nykytilan ja sen potentiaalin tulevaisuuden teollisissa sovelluksissa.  

Santalan saama väitöskirjapalkinto on arvoltaan 7 500 euroa.

Lue lisää: Bakteeri syö jätteen polttoaineeksi

Energiainvestointien legitimointi tiedotteissa

Ida Korpivaaran diplomityö valottaa sosiaalisen hyväksynnän merkitystä sähköyhtiöiden energiainvestoinneille. Hän selvitteli myös keinoja, joilla yritykset pyrkivät saamaan yleisön puolelleen, kun yhteiskunnan arvot ovat murroksessa.

Miten vakuuttaa rahoittajille ja asiakkaille, että kehitteillä olevaan uusiutuvan energian teknologiaan kannattaa sijoittaa? Entä miten saada yleisön hyväksyntä energiainvestoinnille saastuttavaan hiilivoimalaan? Korpivaara selvitti asiaa analysoimalla maailman suurimpiin kuuluvien 34 sähköyhtiön lehdistötiedotteita tekstinanalyysiohjelman avustuksella.

Yritykset perustelivat uusiutuvan energian investointeja erityisesti ympäristölainsäädännöllä ja sopivuudella yrityksen investointiportfolioihin. Uusiutumattomaan energiaan tehtyjen investointien argumenteissa korostuivat puolestaan tehokkuus ja kannattavuus, ja niitä myös perusteltiin huomattavasti uusiutuvia voimakkaammin.

Diplomityön tuloksilla on merkitystä tieteellisen keskustelun kannalta. Vaikka legitimointistrategioita on tutkittu verrattain paljon, ei niiden eroja kasvavaa ja heikkenevää hyväksyntää kokevien toimintojen välillä ole empiirisesti tarkasteltu. Korpivaaran havainnot eroista tukevat kirjallisuudessa esiteltyjä päätelmiä. Niiden mukaan heikosti sosiaalisesti hyväksyttyä toimintaa oikeutetaan useammin sen seurauksilla ja ominaisuuksilla, kun taas vahvasta hyväksynnästä nauttivaa toimintaa perustellaan korostamalla siihen liitettyjä normeja ja arvoja.

Korpivaaran diplomityöllä on merkitystä myös energiapolitiikan kannalta, sillä tulokset kertovat yhteiskunnan odotusten merkityksestä yritysten energia-investoinneille. Yritykset näyttävät pitävän investointien kansantaloudellisiin seurauksiin ja ympäristövaikutuksiin kohdistuviin odotuksiin vastaamista tärkeänä investoinnin yhteiskunnallisen tuen kannalta.

Työn tulokset esiteltiin EGOS-konferenssissa Ateenassa 2015, ja Korpivaara kirjoittaa niistä parhaillaan myös artikkelia yhdessä tutkimusryhmän kanssa.

Korpivaara teki työn Lappeenrannan teknilliselle yliopistolle. Työn ohjaajina toimivat professori Anne Jalkala ja nuorempi tutkija Samuli Patala.

Korpivaara sai diplomityöstään 2 500 euron palkinnon. 

Solujen entsyymitason säätelyyn uusi menetelmä

Anssi Rantasalo kehitti diplomityönään VTT:llä menetelmän solujen entsyymitasojen säätämiseen synteettisen säätelyelementin avulla. Tekniikkaa voidaan hyödyntää laajasti erilaisissa bioteknisissä sovelluksissa.

Synteettinen versio aikaansaatiin poistamalla solun luonnollisesta säätelyelementistä tuotannon voimakkuutta säätelevä DNA-jakso ja korvaamalla se muokatulla versiolla.

Erityinen DNA-sekvenssiin sitoutuva aktivaatioproteiini toimii signaalina synteettiselle säätelyelementille, joka sisältää sitoutumiskohtia tälle proteiinille. Muuttamalla sitoutumiskohtien lukumäärää saavutetaan haluttu entsyymin tuottotaso. Kun synteettisen säätelyelementin aktivoivan proteiinin valmistusohje tuodaan soluun bioteknisesti, halutun entsyymin tuotto saadaan riippumattomaksi solun kasvuympäristössä tapahtuville muutoksille.

Tästä on merkittävää etua esimerkiksi biokemikaalien tuotannossa, koska tekniikka mahdollistaa biokemialliseen reaktiotiehen osallistuvien entsyymien pitoisuuksien säätämisen optimaaliselle tasolle erilaisissa olosuhteissa ja eri kasvuvaiheissa.

Entsyymipitoisuuksien optimointi vaikuttaa bioprosessin tuottavuuteen, joten kyse on myös kaupallisesti merkittävästä asiasta. Tekniikkaa voidaan hyödyntää muun muassa tuotettaessa proteiinia esimerkiksi paperi- tai pesuaineteollisuuden käyttämille entsyymiseoksille, joissa on tietty proteiinikoostumus ja aktiivisuus.

Lisäksi tekniikka antaa mahdollisuuden valita biokemikaalin tai proteiinin tuottoon käytettävän ravinneliuoksen koostumus aiempaa vapaammin.

Tulosten perusteella tekniikka on hyödynnettävissä laajasti erilaisissa bioteknisissä sovelluksissa.

Työ on tehty Turun Yliopistolle VTT:llä. Ohjaajina VTT:llä toimivat Dominik Mojzita ja Jussi Jäntti.

Rantasalo sai diplomityöstään myös 2 500 euron palkintosumman.

Nopeita algoritmeja laajojen 3D-mallien valaisemiseen

Peter Hedman esittelee pro gradu -tutkielmassaan kaksi uutta algoritmia, jotka vähentävät epäsuoran valon simulointiongelmaa tietokonegrafiikalla tuotetuissa videoissa ja kuvasarjoissa.

Tietokonegrafiikassa korkealaatuisen epäsuoran valon simulointi on mahdollista, mutta laadun ylläpito vaikeutuu, kun ruutu on päivitettävä reaaliajassa esimerkiksi videopeleissä tai arkkitehtonisia malleja katseltaessa. Jos ongelma ratkaistaan virtuaalisten valonlähteiden (engl. virtual point lights) avulla, kuvasarjat ja videot kärsivät vilkkumisesta pistevalojen siirtyessä sattumanvaraisesti kuvasta toiseen.

Ensimmäinen algoritmi lisää käytettävissä olevien pistevalojen määrää. Otanta-algoritmi valitsee oleellisen osan pistevaloista jokaista pikseliä varten, jolloin laatuongelmat vähenevät ja kuvien valotus paranee.

Toinen algoritmi rakentaa ja ylläpitää ajallisesti vakaata pistevalojen jakaumaa paikkoihin, joissa ne tuovat epäsuoraa valoa kuvaan. Heuristisen otantamenetelmän avulla saadaan interaktiivinen epäsuoran valaistuksen algoritmi, joka toimii monimutkaisissa näkymissä eikä vilku. Se myös tukee liikkuvia kameroita ja valonlähteitä. Algoritmi julkaistiin ACM SIGGRAPH Symposium on Interactive 3D Graphics and Games -konferenssissa tänä vuonna.

Työ on tehty Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Työn ohjaajina toimivat apulaisprofessori Teemu Roos ja apulaisprofessori Jaakko Lehtinen.

MAL myönsi Hedmanille pro gradusta 5 000 euron palkintosumman.