Advanced techniques in molecular biotechnology 1400-226ZTBTM-en
Kurs dotyczy aktualnych zagadnień biotechnologii molekularnej. Składa się z trzech bloków tematycznych:
1.Edycja genomów za pomocą CRISPR
Podstawy edycji genomu, elementu CRISPR i historia ich odkrycia. CRISPR jako metoda biotechnologiczna i jej zastosowanie. Molekularne podstawy CRISPR. Wariany aplikacyjne metody w różnych modelach badawczych (roślinne, zwierzęce i mikroorganizmy oraz hodowle tkankowe). Studenci zaprojektują swój własny eksperyment CRISPR/Cas9 i wykonają go samodzielnie w ciągu 5 ćwiczeń. Na koniec przeprowadzą weryfikację uzyskanych klonów. Studenci zrealizują następujące zadania: projektowanie oligonukleotydów, klonowanie guide RNA, analiza klonów i wyników sekwencjonowania, transformacja komórek drożdży, weryfikacja klonów-fenotypowa i za pomocą PCR kolonijnej.
2. Białka jako produkty
-Studenci zapoznają się ze zjawiskiem stresu u roślin (stres biotyczny i abiotyczny), poznają metody modyfikacji genomów roślin w celu modulowania odporności na stres. Praktyczna część ćwiczenia będzie poświęcona ocenie podatności na stres biotyczny roślin. Studenci przeprowadzą indukcję stresu w liściach Arabidopsis thaliana i roślin użytkowych za pomocą flageliny imitującej interakcję z patogenem a następnie zbadają poziom reaktywnych form tlenu będący wyrazem wrażliwości na stres. W ramach zaliczenia studenci zostaną podzieleni na niewielkie grupy, w których opracują projekt uzyskania odmiany dowolnego gatunku, opornego na dowolny rodzaj stresu, z wykorzystaniem technik edycji genomu. Projekty zostaną przygotowane w oparciu o wiedzę zdobytą na zajęciach oraz dane literaturowe a następnie przedstawione w formie krótkich prezentacji (10 min) na zajęciach i w formie pisemnego raportu (maksymalnie 5 stron).
-Klonowanie wysokoprzepustowe np. z wykorzystaniem metody SLIC z pominięciem etapu ligacji. Projektowanie starterów do indywidualnie wybranych klonowań.
-Podstawy oczyszczania białek i pomiary aktywności. Studenci oczyszczą białka rekombinowane uzyskane z bakterii (zróżnicowane nowe lakkazy z metagenomów bakteryjnych i inne białka wiążące kwasy nukleinowe). W toku zajęć studenci przetestują wydajność oczyszczania za pomocą elektroforezy SDS-PAGE. Aktywność preparatów lakkaz i optimum pH dla reakcji enzymatycznych będzie testowana za pomocą metody kolorymetrycznej. Aktywność białek wiążących kwasy nukleinowe będzie testowana przez immunostaining utrwalonych komórek, techniki mikroskopowe i analizę uzyskanych obrazów.
3. Własność intelektualna i prawo patentowe w biotechnologii
Studenci zapoznają się z różnymi formami własności intelektualnej, zwłaszcza tymi które chroni się w biotechnologii (oraz rolnictwie i medycynie). Nauczą się wykorzystywać bazy patentowe jako źródło nie tylko wiedzy na temat własności intelektualnej, ale alternatywne do publikacji naukowych źródło informacji. Dowiedzą się jak wygląda wniosek patentowy, jak jest procedowany na etapie zgłaszania i jak wygląda ochrona patentowa. Zdobędą informacje o repozytoriach materiału biologicznego. W ramach zaliczenia zajęć przygotują krótkie wystąpienie dotyczące wybranego przez siebie patentu w biotechnologii i zaprezentują je na forum grupy (w parach albo indywidualnie).
Zajęcia odbywają się w sali. Część wykładowa przeplata się z częścią laboratoryjną. Na zajęciach duży nacisk kładziony jest na samodzielną pracę studenta, albo pracę w małych 2 osobowych zespołach. Zajęcia wymagają komunikacji, ale też samodzielnej pracy z protokołem (proste obliczenia matematyczne i umiejętności manualne).
Przedmiot przeznaczony jest dla osób, które planują swoją pracę zawodową w działach badań i rozwoju firm biotechnologicznych albo karierę naukową.
Kierunek podstawowy MISMaP
biotechnologia
Rodzaj przedmiotu
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
WIEDZA:
-Posiada zaawansowaną wiedzę w zakresie biologii molekularnej i biotechnologii (K_W01 Bt2).
-Rozumie wpływ postępu nauk biologii molekularnej na rozwój technologii oraz wykorzystywanie tego postępu w praktyce (K_W03 Bt2).
- Opisuje mechanizmy obronne organizmów prokariotycznych, które stały się pierwowzorem metody modyfikacji genomów CRISPR. Zna zasadę działania poszczególnych elementów uczestniczących w procesie edycji z udziałem CRISPR (K_W03 Bt2).
- Wykazuje znajomość podstawowego słownictwa związanego z biotechnologią i biologią molekularną w języku angielskim (K_W12 Bt2).
- Rozumie znaczenie pracy doświadczalnej w biotechnologii i potrafi opisać znaczenie analiz molekularnych np. sekwencjonowania nowej generacji w badaniach biologicznych i medycznych (K_W05 Bt2).
UMIEJĘTNOŚCI:
-Wykorzystuje zaawansowane techniki badawcze, właściwe dla kierunku biotechnologia (K_U01Bt2).
- Potrafi posługiwać się podstawowymi metodami analizy kwasów nukleinowych in silico. Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji, w tym elektronicznych (przeszukiwanie baz danych i literatury fachowej). Analizuje wybrane dane z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania (K_U17 Bt2).
- Planuje eksperymenty ekspresji heterologicznej wybranych białek, rozumie celowość takich działań i realnie ocenia szansę powodzenia swoich przedsięwzięć. Samodzielnie wybiera technikę klonowania z zaproponowanych mu przez prowadzącego (SLIC, GATEWAY, GOLDEN GATE, shotgun cloning, klasyczne klonowanie z wykorzystaniem enzymów restrykcyjnych), izoluje kwasy nukleinowe, klonuje, analizuje wyniki sekwencjonowania (K_U04 Bt2).
- Planuje eksperymenty z wykorzystaniem CRISPR, projektuje sekwencje kierujące RNA (ang. RNA quide) i matryce naprawcze (repair template). Wybiera metodę wprowadzenia sekwencji kierujących, matrycy naprawczej i nukleazy Cas9 do komórek. Pod nadzorem opiekuna przeprowadza eksperyment typu CRISPR i weryfikację wyników tego eksperymentu (K_U13 Bt2).
- Przeprowadza izolację i oczyszczanie białek, uzyskuje preparaty aktywne biologicznie, które mają potencjalne zastosowanie biotechnologiczne. Przeprowadza testy aktywności oczyszczonych białek, w celu sprawdzenia ich użyteczności (zarówno do eksperymentów molekularnych jak i aplikacyjnych np. przeciwciała rekombinowane, enzymy restrykcyjne, enzymy modyfikujące białka) (K_U14 Bt2).
-Ocenia zagrożenia dla środowiska związane z technologią modyfikacji genomu CRISPR/Cas9 i skuteczne przeciwdziałania tym zagrożeniom (K_U015 Bt2).
-Stosuje metody matematyczne i statystyczne do opisu zjawisk i analizy danych (K_U05 Bt2).
-Wykazuje umiejętność przedstawiania prac i doniesień naukowych dostępnymi środkami komunikacji werbalnej (K_U08 Bt2).
-Wykazuje umiejętność pracy w zespole i kierowania pracami niewielkiego zespołu (K_U10 Bt2).
-Wykazuje umiejętność posługiwania się językiem nowożytnym (angielskim) w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury naukowej i komunikację z cudzoziemcami (K_U02 Bt2).
KOMPETENCJE SPOŁECZNE
-Rozumie zjawiska fizyczne i chemiczne zachodzące w przyrodzie (K_K01Bt2).
-Wykazuje odpowiedzialność za własną pracę i powierzony sprzęt; wykazuje poszanowanie pracy własnej i innych (K_K03 Bt2).
- Ma nawyk korzystania z obiektywnych źródeł informacji naukowej oraz posługiwania się zasadami krytycznego wnioskowania przy rozstrzyganiu praktycznych problemów (K_K04 Bt2).
Kryteria oceniania
Ocena końcowa będzie zależała od wyniku testu końcowego (zaliczenie testu jest warunkiem niezbędnym) oraz od wykonania zadań w cyklu trwania zajęć.
Podstawą zaliczenia jest:
- obecność na zajęciach (dopuszczalne są dwie nieobecności w semestrze);
-przygotowanie w parach krótkiej 10min prezentacji w cyklu dydaktycznym przedmiotu, dotyczy własności intelektualnej i wymaga przeglądu literatury oraz wiedzy z zajęć. Wykonanie zadania będzie miało wpływ na ocenę końcową z przedmiotu;
-przygotowanie 10 min prezentacji i raportu końcowego (maksymalnie 5 stron A4) jako podsumowanie projektu w części białka jako produkty. Praca w niewielkich grupach 2-4 osobowych wymaga przeglądu literatury i znajomości materiału z zajęć. Wykonanie zadania będzie miało wpływ na ocenę końcową z przedmiotu;
-dwa zadania domowe polegające na zaprojektowaniu starterów indywidualnie (lub w parach) potrzebnych do przeprowadzanych eksperymentów, jest to warunek dopuszczający do testu końcowego;
- pisemny egzamin składający się z testu zamkniętego i/lub 3 pytań otwartych (warunkiem zaliczenie jest uzyskanie 51% punktów z egzaminu);
Literatura
Skrypt (2019) Materiały przygotowane przez prowadzących kurs zawierające wstęp teoretyczny do zejęć jak i praktyczne protokoły. Skrypt będzie przekazany w formie PDF albo wydruku dla każdego uczestnika kursu.
Podręcznik Genome Editing red. Kursad Turksen, 2016
Uwagi
|
W cyklu 2023Z:
Warunki przyjęcia Kryterium decydującym jest ocena uzyskana z jednego z dwóch przedmiotów, zadeklarowanych przez studenta: albo innego przedmiotu zawierającego równoważne treści (dotyczy absolwentów I stopnia spoza UW). Informację o ocenie/ocenach i/lub preferencjach grup zajęciowych należy wpisać do formularza: |
W cyklu 2024Z:
Warunki przyjęcia Kryterium decydującym jest ocena uzyskana z jednego z dwóch przedmiotów, zadeklarowanych przez studenta: albo innego przedmiotu zawierającego równoważne treści (dotyczy absolwentów I stopnia spoza UW). Informację o ocenie/ocenach i/lub preferencjach grup zajęciowych należy wpisać do formularza: |
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: