Bag forslaget til etablering af INSPECT står Københavns Universitet som hovedforslagsstiller med Aarhus Universitet, Danmarks Tekniske Universitet samt Roskilde Universitet som medforslagsstillere. Initiativet udspringer af et samlet dansk NMR konsortie - DANNMR - (tidligere DANSPEC) samt en række danske virksomheder, der benytter NMR i deres virke.

INSPECT vil blive indlejret som tredje nationale knudepunkt i dansk NMR spektroskopi - DANNMR - og der vil blive etableret en fælles indgangsportal til de tre centre.

INSPECT vil komme til at udgøre et ud af tre nationale NMR knudepunkter. For at koordinere aktiviteterne vil der i regi af DANNMR blive etableret en fælles styregruppe og en fælles indgangsportal (Se grafik til højre). De teknisk tunge centre vil hver især have egen centerledelse og teknisk personale, der refererer direkte til lederne af de institutioner, der huser instrumentet.

Se hvem der støtter forslaget ved at følge nedenstående links:

• hovedforslagstiller,
• medforslagsstillere,
• støtter på danske universiteter
• støtter i danske virksomheder
• støtter fra skandinaviske virksomheder 
• støtter fra nordiske universiteter og 
• GTS institutioner, innovationsnetværk og danske interesseorganisationser.

Hovedforslagsstiller:

Københavns Universitet

Medforslagsstillere: 

Aarhus Universitet, Danmarks Tekniske Universitet, Roskilde Universitet

Støtter fra danske universiteter

Danmarks Tekniske Universitet

Professor Jan Henrik Ardenkjær-Larsen, Professor Jens Duus, Lektor Charlotte Held Gotfredsen

Københavns Universitet

Lektor Claus Cornett, Lektor Flemming Hoffmann Larsen, Professor Birthe B. Kragelund, Lektor Kresten Lindorff-Larsen, Lektor Anders Malmendal, Professor Morten Meldal, Adjungeret professor Wolfgang Peti, Professor Dan Stærk, Lektor Kaare Teilum, Lektor Rasmus Hartmann-Petersen, Professor Stine Falsig Petersen, Professor Karen Skriver, Professor Olaf Nielsen, Professor Jakob Winther, Professor Jan H. Jensen, Lektor David PD Woldbye

Roskilde Universitets Center

Professor Poul Erik Hansen

Syddansk Universitet

Lektor Ulla Gro Nielsen, Lektor Michael Petersen, Lektor Paul Stein

Ålborg Universitet

Professor MSO Reinhard Wimmer

Århus Universitet

Adjunkt Ümit Akbey, Professor Hans Jørgen Jakobsen, Lektor Frans Mulder, Dekan Professor Niels Chr Nielsen, Lektor Jørgen Skibsted, Professor MSO Thomas Vosegaard, Professor Volker Loeschcke

Støtter fra Industrien

Aalborg Portland, Albeda Research A/S, Arla amba & Arla Foods Ingredients Group P/S, Aquaporin A/S, Cheminova A/S, CP Kelco Aps, DuPont Nutrition Biosciences ApS, GEHealthcare A/S, Haldor Topsøe A/S, LEO Pharma A/S, Lundbeck A/S, Novo Nordisk A/S, Novozymes A/S

Skandinavisk Industri

Red Glead Discovery A/S

Lunds Universitet, Sverige, Stockholms Uniersitet, Sverige, Norwegian University of Science and Technology, Norks NMR Platform

Danske forskningscentre

DTU Biosustain, The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability

Danske GTS institutioner, innovationsnetværk og brancheorganisationer

Bioneer A/S (GTS), Biopeople – Denmark's Life Science Cluster, Biopro, Dansk Biotek, Medicon Valley Alliance

Danmark har en fremtrædende position indenfor kernemagnetisk resonansspektroskopi (NMR). Med millioninvesteringer i et landsdækkende netværk af laboratorier (Se nedenstående grafik) er der historisk et forskningsmæssigt vid, der strækker sig fra materialekemi over human fysiologi til strukturel biofysik og med industrielle anvendelser i kemi, bioteknologi, farmakologi, og cleantech. NMR-miljøet i Danmark er således internationalt respekteret med fremragende forskningsresultater indenfor anvendelser og udvikling af NMR-spektroskopi. NMR-spektroskopi komplementerer de metoder, der investeres milliarder i ved ESS og MAX-IV i Lund, og det vil kunne tiltrække samarbejdspartnere iblandt disse faciliteters brugere. Den rivende teknologiske udvikling indenfor NMR-apparatur fordrer imidlertid nye investeringer, hvis Danmarks position skal fastholdes og udbygges. Anskaffelsen af et 1.2 GHz NMR spektrometer til oprettelse af Dansk Instrumentcenter for Interdisciplinær NMR Spektroskopi (INSPECT) vil være en vigtig brik i realiseringen af dette mål.

Instrumentet vil være det eneste af sin art i Nordeuropa og vil placere det danske forskningsmiljø i international særklasse. Faciliteten vil blive placeret i en eksisterende 300 m² specialbygget kælder på Biocenteret ved Københavns Universitet (KU) og vil interagere tæt med ESS Data Management & Software Center, der som en del af acceleratorfaciliteterne i Lund etableres i København. NMR spektroskopi er desuden stærkt komplementær til satsninger på Røntgen-krystallografi og cryo-elektronmikroskopi. Centeret vil være tæt på adskillige industrielle samarbejdspartnere placeret i Danmark og Øresundsregionen og danne et samlingspunkt for danske, svenske og nordtyske universiteter, hvorved det bidrager til en øget internationalisering af dansk forskning.

Det nye udstyr vil have den højst tilgængelige følsomhed og opløsningsevne og vil muliggøre helt nye typer af eksperimenter og udvide teknologiens anvendelsesområder til at omfatte større molekyler, lavere koncentrationer og mere komplekse biologiske og kemiske prøver, såsom proteiner i membraner og store enzymsystemer. Som en ikke-invasiv teknik vil det også give en helt unik mulighed for at undersøge molekylær- og cellebiologiske problemstillinger, mens de foregår inden i levende celler. Centret vil give nye muligheder for forståelse af funktion og formulering af lægemidler, give detaljerede billeder på et atomart niveau af hvordan molekyler genkender hinanden og hjælpe med til at gøre det muligt at bruge biomolekyler og nanomaterialer til at erstatte traditionelle petrokemiske produkter indenfor eksempelvis energiproduktion. Derudover vil centeret bidrage til udvikling og karakterisering af nye og mere effektive fødevareingredienser for eksempel til forebyggelse af livsstilssygdomme som overvægt, diabetes og hjerte-kar sygdomme, og det vil indgå i forskningen omkring miljø- og klimaforandringers udfordringer. Dansk Instrumentcenter for Interdisciplinær NMR Spektroskopi vil således kunne bidrage til at imødegå flere store (og akutte) samfundsmæssige udfordringer.

Hovedforslagsstilleren er Københavns Universitet, der har et stærkt NMR-miljø med en unik forskningsmæssig bredde, der dækker Biologisk Institut, Kemisk Institut og Institut for Fødevarevidenskab tillige med flere repræsentanter fra det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet. Forslaget støttes desuden af samtlige NMR-laboratorier på de danske universiteter (Aarhus, Aalborg, Roskilde, Syddansk og Danmark Tekniske Universitet, se bilag 1), samt har opbakning fra bl.a. fire af de største bioteknologiske virksomheder i Danmark: Novo Nordisk A/S, Novozymes A/S, Lundbeck A/S og LEO Pharma A/S. Interessenter herudover findes desuden på Lunds Universitet, Sverige og blandt en række mindre danske biotekvirksomheder, der har stærk interesse i at anvende NMR, men ikke har kapacitet eller ekspertise til at etablere NMR indenfor virksomhederne.

Med etableringen af INSPECT vil dansk forskning få helt nye muligheder for at efterfølge problemstillinger indenfor en bred vifte af områder. Nedenfor kan du læse mere om hvorfor nuklear magnetisk resonans spektroskopi (NMR) er vigtig for dansk forskning og INSPECT's 

• videnskabelige perspektiver,
• 1.2 NMR Spektrometer og
• tekniske landvindinger. 

Nuclear magnetisk resonans spektroskopi (NMR)

Antal publikationer med danske forfattere med NMR i titel eller abstract.

NMR er en nøgleteknologi, der ligesom Røntgendiffraktion og — i den nærmeste fremtid også cryo elektronmikroskopi (EM) — tillader studier af molekylers struktur ned til atomart niveau. Modsat Røntgendiffraktion og EM giver NMR-spektroskopi imidlertid mulighed for at studere molekyler i vandige omgivelser svarende til det miljø, biomolekyler naturligt befinder sig i. Ydermere giver NMR unik adgang både til informationer om molekylers kemiske egenskaber (hvordan ser de ud) og dynamik (hvordan bevæger de sig) på atom-niveau. NMR-spektroskopi er derfor en essentiel teknik i moderne kemisk, biologisk og fysisk forskning, der komplementerer de muligheder som cryo-EM og Røntgendiffraktion giver. Dansk NMR er i en rivende udvikling hvilket afspejles i antallet af publikationer fra Danmark (se grafen til højre).

NMR er:

• En essentiel og central del af den moderne, integrerede strukturbiologi
  (NMR, Røntgendiffraktion, cryo-EM, SAXS, SANS, computermodellering)
• En målemetode, der giver information om unikke reaktionskinetiske og dynamiske processer på flere vigtige tidsskalaer
  (enzymteknologi, katalyse, molekylær genkendelse, cellulær dynamik)
• En væskefase og ikke-invasiv metode til målinger på molekyler i naturlige omgivelser, samt i celler og organismer
  (cellebiologi, fysiologi, metabolisme forskning, kemisk biologi)
• High-throughput faststof og væskefase analyser af væv, spyt, blod, fæces, urin, fødevarer, spildevand, naturstoffer, lægemidler og  kemiske materialer
  (prædiagnostik, årsagssammenhænge, udbredelse)

NMR magneternes feltstyrke bestemmer hvor store molekyler og hvor små mængder, man kan analysere. En stor del af de naturligt forekommende proteiner, sukkerstoffer og andre biomolekyler, samt tynde materialestoffer af polymerer og stoffer i fødevarer, spildevand og vævsprøver, er udenfor de nuværende magneters sensitivitetsområde. Et 1.2 GHz NMR spektrometer vil flytte grænsen betydeligt for, hvilke prøver der kan analyseres, og muliggøre løsningen af mange vigtige videnskabelige problemstillinger indenfor natur-, læge- og tekniske videnskaber. 

Videnskabelige perspektiver

Mere end halvdelen af Nobelpriserne i kemi er siden 2000 givet til strukturel biologi, og omtrent det samme antal Nobelpriser er gennem tiderne uddelt til teknisk NMR spektroskopi herunder udviklingen af medicinsk billeddannelse ved NMR (MR skannere).  I de mest toneangivende tidsskrifter som Science, Nature og Cell er antallet af NMR publikationer bare de seneste 5 år langt over 100. Det største danske NMR instrument findes for tiden i Århus og er på 950 MHz. Et spring fra 950 MHz til 1.2 GHz medfører, at signal/støj forholdet vil stige med helt op til 50%, så videnskaben står derfor overfor et helt nyt, uopdyrket videns- og vækstpotentiale. Et 1.2 GHz instrument vil muliggøre fuldstændige nye typer af studier f.eks. ”real-time” studier af, hvordan molekyler omdannes, hvordan signaler sendes rundt i levende celler, eller hvordan enzymers bevægelser påvirker deres funktion. Endvidere vil den øgede feltstyrke betyde, at større molekyler, eller molekyler, der kun kan isoleres i små mængder, vil kunne studeres. Særligt indenfor biologien er molekylstørrelse en kritisk parameter, der i dag udelukker flertallet af proteiner og andre store biomolekyler fra at blive studeret med NMR.

Et 1.2 GHz instrument vil også tillade undersøgelse af faste stoffer såsom membraner med tekniske anvendelser af polymerer og af specielle atomkerner, hvor følsomheden først er stor nok ved dette felt. Det åbner for undersøgelser af spildevand, polymere og katalysatorer. Vigtigst af alt vil helt nye applikationer kunne spire fra det forskningsmiljø, som et instrument af denne klasse vil kunne tiltrække.

Som en nøgle-teknologi vil de store fordele ved et 1.2 GHz NMR-instrument have indflydelse på meget naturvidenskabelig og erkendelsesmæssig forskning. Det gælder indenfor cellebiologi, protein-engineering og -design, bioteknologi, DNA-teknologi, epigenetik, metabolisme og formulering af lægemidler. Derudover gælder det også indenfor nanobiovidenskab, hvor biomakromolekyler sættes sammen for at skabe materialer med nye funktioner samt i materialekemien, hvor grøn kemi i petrokemiske processer kan optimeres. Et center i denne kaliber vil spille en vigtig rolle i translationel forskning og i overførslen fra grundvidenskab til anvendelse.

1.2 GHz NMR spektrometeret

I hjertet af et NMR-spektrometer er selve magneten. For udførelsen af de fleste NMR-eksperimenter er en meget kraftig magnet en nødvendighed, og historien viser, at for hver gang feltstyrken er steget, er der fundet nye anvendelsesmuligheder. Det betyder, at udviklingen af NMR som forskningsværktøj følger feltstyrken. Både resolutionen og følsomheden forbedres med stigende magnetfeltstyrke. Udviklingen i NMR-magneter har gennemgået en ekstrem udvikling, hvor især introduktionen af superledende magneter har været afgørende. Her løber en permanent strøm gennem et snoet, superledende kabel, der er afkølet i flydende helium. De største magnetfelter, der i øjeblikket eksisterer, er på 23 Tesla (1 GHz for protonfrekvensen), og den første magnet med dette felt blev installeret i 2009 i Lyon, Frankrig. Til sammenligning er det største magnetfelt i Danmark på 22.3 Tesla (950 MHz). Grænsen for magnetstyrken har været antaget at ligge på de 23 Tesla, idet det superledende materiale var en begrænsende faktor. Denne grænse er nu brudt med fremstillingen af kabler, der er mindre skrøbelige, og dette har åbnet for at fremstille magneter med en feltstyrke på op til 28.1 Tesla (1.2 GHz for protonen).  Installeres en sådan 1.2 GHz magnet i Danmark vil det give en forøgelse af feltstyrken på over 25% i forhold til Danmarks nuværende største magnetfelt. Da følsomheden (signal-til-støj forhold) øges med feltstyrken i 7/4-dele potens, øges denne med mere end 47% i forhold til det nuværende.

Fordelene og perspektiverne ved et 1.2 GHz NMR-instrument inkluderer:

• Større spektral opløsningsevne. Dette gør det muligt at afkode signalerne fra individuelle atomer i langt større molekyler, end det i dag er tilfældet. Den højere feltstyrke betyder, at frekvensområdet bliver større, og at der derved bliver længere mellem signalerne. Overlap mellem signalerne, der er en af vanskelighederne ved at arbejde med store molekyler, mindskes således ved højere felt.
• Bedre følsomhed. Foruden muligheden for at studere molekyler, der ikke kan koncentreres, kan molekyler, som ikke umiddelbart kan isotop-beriges med NMR-aktive isotoper, nu studeres via isotopernes naturlige forekomst. Der kan være vigtige proteiner eller lægemidler, der kun fås fra naturlige og sparsomme kilder, syntetiske organiske molekyler, samt nano-strukturer, polymerer og kemiske materialer, ligesom molekyler kan studeres i deres naturlige miljø i en celle. Den bedre følsomhed gør, at data kan optages hurtigere, hvilket både øger kapaciteten, og samtidigt giver mulighed for direkte at undersøge dynamiske kemiske og biologiske processer, mens de foregår.
• Favorabel relaxation. Ved meget høj feltstyrke opstår der konstruktiv interferens mellem forskellige relaksationsmekanismer, der blandt andet udnyttes i de såkaldte TROSY eksperimenter, der gør det muligt at optage spektre af selv meget storemolekyler (> 100 kDa). Således kan strukturer og biologiske, kemiske og biofysiske egenskaber af store proteinkomplekser, membranproteiner, DNA og nanostrukturer nås.
• Direkte C13 detektion. Ved at kombinere den høje feltstyrke med den mest følsomme probeteknologi kan kulstofkerner, der udgør grundstenen i alle organiske og biologiske makromolekyler, observeres direkte. Det giver nye muligheder for at studere systemer, hvor relaksationen af protoner er for hurtig til, at de kan bruges til NMR-målinger (for eksempel i molekyler med paramagnetiske centre eller stærk dynamiske proteiner).  

Placering af INSPECT

INSPECT tænkes placeret i en eksisterende specialbygget kælder under Biocenteret ved Biologisk Institut på Københavns Universitet.

INSPECT tænkes placeret på Biologisk Institut på Købenahvns Universitet. I Biocenteret i Universitetsparken findes en eksisterende specialbygget NMR-kælder på 300 m² med plads til et 1.2 GHz NMR-spektrometer. Rummet ligger i nær tilknytning til det nybyggede Niels Bohr Science Park og den projekterede Copenhagen Science City. 

INSPECT ønsker at indgå i et netværk med samtlige 1.2 GHz centre i verden, således at udvikling, opdagelser og nye metoder, der skabes i søstercentre, direkte implementeres i INSPECT. INSPECT vil således søges integreret i det europæiske samarbejde om biofysisk forskningsinfrastruktur, INSTRUCT (https://www.structuralbiology.eu/update/platform-category/nmr/) og har igennem DANSPEC-partneren Dansk Center for Ultrahøjfeldts NMR i Århus gode forbindelser til INSTRUCTs NMR-underafdeling BIO-NMR (http://www.bio-nmr.net/).

NMR spektroskopi supplerer direkte den infrastruktur til røntgenkrystallografi, der i øjeblikket er under etablering ved MAX IV i Lund og de nye muligheder for at lave fysisk-kemiske eksperimenter, som etableringen af ESS samme sted og X-FEL i Hamborg vil give.

INSPECTs placering i København placerer det tæt på de store investeringer i infrastruktur der i øjeblikket realiseres i Lund og Hamborg.

Avanceret NMR-spektroskopi kan hjælpe med til at løse mange af de store samfundsmæssige udfordringer, Danmark og resten af verden står overfor. Som en essentiel teknik til at studere biomolekyler, herunder proteiner på atomart niveau, kan NMR f.eks. bidrage til udviklingen af bedre lægemidler med færre bivirkninger og mere effektive enzymer, der kan erstatte ”beskidte” kemiske processer med effektive og mere miljøvenlige alternativer. Ved at studere hvordan celler omsætter og opbygger molekyler kan NMR bidrage med forståelse af kemien i biologiske systemer, og hvordan vi kan bruge celler som fabrikker til at lave fremtidens kemikalier. NMR kan hjælpe med til at detektere giftstoffer i spildevand eller at forstå, forbedre og forandre fødevarer.

I og omkring forskningscentre af dette format opstår synergi, nye konstellationer og nye muligheder. Et 1.2 GHz instrument vil øge Danmarks tiltrækningskraft på unge forskere globalt og øge internationaliseringen af forskningen; en effekt der kun vil blive styrket af INSPECTs placering tæt på ESS og MAX-IV i Lund. Dette vil være til gavn og udnyttelse for den danske højteknologiske industri. Dermed bliver infrastrukturen en vigtig vækstmotor for bioteknologiske og materialetekniske landvindinger, og INSPECT vil derigennem være med til at styrke Danmarks internationale konkurrenceevne.

Som yderligere konsekvens af de videnskabelige perspektiver beskrevet ovenfor vil et 1.2 GHz instrument kunne bidrage væsentligt til at løse et bredt spektrum af samfundsrelevante problemstillinger så som:

1. Årsagssammenhænge i sygdomme, såsom Alzheimers, diabetes og cancer, samt belyse baggrunde for bakterie og virusinfektion, og resistensproblematikker
2. Udvikling af bedre og mere effektiv medicin
3. Nye og mere effektive fødevareingredienser til forebyggelse af livsstilssygdomme som overvægt, diabetes og hjerte-kar sygdomme.
4. Udvikling af nye lægemiddelformuleringer; stabilitet og sikkerhed i medicinering
5. Forbedring af afgrøder og øget fødevaresikkerhed 
6. Bedre ressourceudnyttelse og anvendelse af spildprodukter i industriel produktion
7. Erstatning af traditionelle petrokemiske produkter indenfor eksempelvis energiproduktion (bioethanol)
8. Grøn kemi og minimering af klimaforandringers påvirkninger
9. Diagnostik og forebyggelse samt identifikation af tidlige sygdomsmarkører

Et 1.2 GHz instrument vil stimulere yderligere anvendelse af NMR-spektroskopi og derigennem styrke naturvidenskab, sundhedsvidenskab og farmaci, materialekemi og nanoteknologi og give en særlig mulighed for at knytte industri og vidensinstitutioner tættere sammen i samarbejder. Det vil give innovative uddannelser og kompetenceløft med mulighed for spinoff-virksomhedsdannelse til gavn og glæde for den danske vidensbaserede økonomi.