Μαθήματα

ΙΑΤΡΙΚΗ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

ΘΕΩΡΙΑ

  • Οι βασικές αρχές και μεθοδολογίες που διέπουν τη Γενετική Μηχανική και τη Μοριακή Βιολογία στις υπηρεσίες της ιατρικής έρευνας, θεραπείας και διαγνωστικής αποτελούν τη θεματολογία του μαθήματος. Η διδακτέα ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει αναλυτικά:
  • Γενικές Αρχές Βιοτεχνολογίας: Χημική δομή νουκλεϊκών οξέων, πακετάρισμα των νουκλεϊκών οξέων, Ιδιότητες νουκλεϊκών οξέων, Τα βακτήρια ως οι «εργάτες» της Βιοτεχνολογίας, Η Escherichiacoli είναι το πρότυπο βακτήριο, Ο ρόλος των πλασμιδίων στα βακτήρια, Ζύμες και νηματοειδείς μύκητες στη Βιοτεχνολογία
  • Μέθοδοι Ανάλυσης Νουκλεϊκών Οξέων: Απομόνωση και καθαρισμός του DNA, Η ηλεκτροφόρηση διαχωρίζει τμήματα του DNA με βάση το μέγεθός τους, Υδρόλυση (πέψη) με περιοριστικές ενδονουκλεάσες, Μέθοδοι απομόνωσης τμήματος DNA γνωστής αλληλουχίας και πιστοποίησης αλληλουχίας
  • Τεχνολογία του Ανασυνδυασμένου DNA: Εισαγωγή γονιδίου σε βακτηριακά κύτταρα με στόχο την παραγωγή συγκεκριμένου προϊόντος, Φορείς μεταφοράς DNA (DNAvectors), Εισαγωγή DNA σε φορέα, Τεχνική υπερέκφρασης σε βακτηριακά κύτταρα, Καθαρισμός προϊόντος υπερέκφρασης, Εισαγωγή DNA σε κύτταρα θηλαστικών
  • Παρασκευή Βιβλιοθήκης Γονιδίων (Γενετικού Υλικού): Κατασκευή Γονιδιωματικής Βιβλιοθήκης, Κατασκευή cDNA Βιβλιοθήκης, Επιλογή αποικίας DNA βιβλιοθήκης που έχει το επιθυμητό θραύσμα
  • Γενετικά τροποποιημένα ζωα: Μέθοδοι δημιουργίας διαγονιδιακών ζώων
  • Γονιδιακή θεραπεία – στρατηγικές, εφαρμογές
  • Η Βιοτεχνολογία στην παραγωγή Μονοκλωνικών Αντισωμάτων
  • Μοριακή Διαγνωστική: Ορισμός Μοριακής Διαγνωστικής, Εφαρμογές Μοριακής Διαγνωστικής, Τεχνικές Μοριακής Διαγνωστικής, Παραδείγματα εφαρμογών Μοριακής Διαγνωστικής
  • Νανοτεχνολογία και Νανοϊατρική: νανοσωματίδια στην υπηρεσία της Υγείας του ανθρώπου.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ:

Οι εργαστηριακές ασκήσεις του μαθήματος πραγματοποιούνται στο εργαστήριο Βιολογίας-Μοριακής Βιολογίας & Γενετικής και περιλαμβάνουν:

  • Εισαγωγή στις βασικές αρχές της Βιοτεχνολογίας και την εργαστηριακή πρακτική (εξοπλισμός, ασφάλεια, ορθή χρήση εξοπλισμού
  • Απομόνωση χρωμοσωμικού DNA από ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά κύτταρα με εμπορικώς διαθέσιμα αντιδραστήρια (kit) και in-houseμεθόδους
  • Απομόνωση πλασμιδιακού DNA με in-houseμέθοδο αλκαλικής λύσης
  • Ποσοτικός προσδιορισμός DNA. Βασικές αρχές φασματοφωτομετρίας.
  • Εισαγωγή στη μεθοδολογία του ανασυνδυασμένου DNA και στην κλωνοποίηση γονιδίων – Υδρόλυση (πέψη) βακτηριακών και πλασμιδιακών DNA υποστρωμάτων με ένζυμα περιορισμού.
  • Κατασκευή χάρτη περιορισμού.
  • Ανάλυση των νουκλεϊκών οξέων με ηλεκτροφόρηση. Αρχές μεθόδου. Τύποι ηλεκτροφόρησης
  • Αλυσιδωτή Αντίδραση της Πολυμεράσης (PCR) – Εφαρμογές της PCR στη Μοριακή Διάγνωση,  την Ιατροδικαστική και την Εγκληματολογία – Ανίχνευση και ανάλυση προϊόντων της PCR για STR γονιδιακούς τόπους. Ερμηνεία των αποτελεσμάτων της αντίδρασης.
  • Βακτήρια – Μέθοδοι καλλιέργειας και μέτρησης βακτηριακών κυττάρων
  • Μετασχηματισμός βακτηριακών κυττάρων με το σύστημα pGlO – αξιολόγηση αποτελεσμάτων.

Μαθησιακοί Στόχοι

Βιοτεχνολογία είναι η επιστήμη που αφορά στη χρησιμοποίηση των οργανισμών ή των προϊόντων τους και το χειρισμό του DNA για την παραγωγή αγαθών που υπηρετούν έμμεσα ή άμεσα τον άνθρωπο. Ως Ιατρική Βιοτεχνολογία ορίζεται η χρήση της βιοτεχνολογίας στην ιατρική έρευνα, τη θεραπεία και τη διαγνωστική.

Διδακτικός στόχος του μαθήματος είναι η γνώση και κατανόηση, καθώς και η ανάπτυξη δεξιοτήτων από τους φοιτητές των τεχνικών που βρίσκουν εφαρμογή στο χειρισμό του DNA καθώς και στις μεθοδολογίες της Γενετικής μηχανικής που στόχο έχουν την παραγωγή προϊόντων με θεραπευτικές ιδιότητες και τη διάγνωση παθολογικών καταστάσεων. Πεδία τα οποία πραγματεύεται το μάθημα είναι μεθοδολογίες για την ανάλυση και το χειρισμό του DNA, για την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών, μονοκλωνικών αντισωμάτων κλπ, καθώς και νεότερες προκλήσεις της Ιατρικής Βιοτεχνολογίας όπως η γονιδιακή θεραπεία και η νανοτεχνολογία.

Με την ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές/τριες αναμένεται να έχουν αποκτήσει:

  1. Γνώση
  • Νακατανοήσουν το ρόλο των μικροοργανισμών στην παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων σε μεγάλη κλίμακα, καθώς και τις διαδικασίες με τις οποίες αυτό επιτυγχάνεται
  • Ναγνωρίζουν τους φορείς κλωνοποίησης και να εκτιμούν τη χρήση αυτών ανάλογα με το στόχο της εφαρμογής τους
  • Νααποκτήσουν οι φοιτητές τις απαιτούμενες θεωρητικές και τεχνικές γνώσεις με τις οποίες θα μπορούν να κατανοούν, συνδυάζουν και να εφαρμόζουν την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA για την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών, μονοκλωνικών αντισωμάτων (διάγνωση και θεραπεία)
  • Ναγνωρίζουν, κατανοούν, συνδυάζουν και εφαρμόζουν τεχνικές δημιουργίας γονιδιακών και cDNA βιβλιοθηκών
  • Να γνωρίσουν και να κατανοήσουν τις μεθοδολογίες και τις στρατηγικές της γονιδιακής θερεπείας διαφόρων ασθενειών του ανθρώπου (αιμοσφαιρινοπάθειες, κυστική ίνωση, καρκίνος, κλπ.)
  • Να αποκτήσουν την απαιτούμενη εξοικείωση με τις έννοιες, τις αρχές και τη μεθοδολογία της Νανοτεχνολογίας και της Νανοϊτρικής, καθώς και με τις εφαρμογές των νανοσωματιδίων και νανοσυσκευών στη διάγνωση, απεικόνιση και θεραπεία ασθενειών του ανθρώπου
  1. Δεξιότητες
  • Να εφαρμόζουν μεθόδους απομόνωσης DNA από βακτήρια, ευκαρυωτικά κύτταρα (ολικό αίμα, επιθηλιακά κύτταρα, θύλακα τρίχας) καθώς και πλασμιδιακού DNA και να είναι σε θέση να αναγνωρίζουν την ιδιαιτερότητα των πηγών απομόνωσης
  • Να εφαρμόζουν μεθόδους ποσοτικού και ποιοτικού προσδιορισμού διαλυμάτων νουκλεϊνικών οξέων
  • Να αποκτήσουν εξοικείωση με την κατασκευή χαρτών περιορισμού
  • Να εκτελούν πειράματα πέψης DNA υποστρωμάτων με διάφορα ένζυμα περιορισμού και να αξιολογούν τα αποτελέσματά τους με βάση τα αναμενόμενα πρότυπα
  • Να εφαρμόζουν τεχνικές μοριακής διαγνωστικής (ανίχνευση γονιδιακών τόπων-δεικτών με PCR) στην Ιατροδικαστική και την Εγκληματολογία
  • Να εφαρμόζουν πειράματα βακτηριακού μετασχηματισμού με ανασυνδυασμένο DNA και να είναι σε θέση να αναγνωρίζουν την έκφρασή του στα βακτηριακά κύτταρα, καθώς και το ποσοστό απόδοσης του μετασχηματισμού με τη μέτρηση μεμονωμένων αποικιών
  1. Ικανότητες
  • Να είναι σε θέση να παρουσιάσουν με την χρήση νέων τεχνολογιών εργασίες-πειράματα σε ομάδες πρωτοετών φοιτητών ή σε ομάδες μαθητών δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.
  • Να αναπτύξουν την κριτική σκέψη και ικανότητα αναγνώρισης και επίλυσης προβλημάτων (troubleshooting) που αφορούν στην απόδοση αλλά και την ποιότητα του απομονωθέντος νουκλεϊκού οξέος κατά την εκτέλεση πειραμάτων απομόνωσης DNA
  • Να αναπτύξουν την κριτική σκέψη και ικανότητα αναγνώρισης και επίλυσης προβλημάτων (troubleshooting) κατά την εκτέλεση πειραμάτων πέψης DNA υποστρωμάτων με διάφορα ένζυμα περιορισμού δουλεύοντας μόνοι ή σε ομάδες.
  • Να αναπτύξουν την κριτική σκέψη και ικανότητα αναγνώρισης και επίλυσης προβλημάτων (troubleshooting) κατά την εκτέλεση πειραμάτων προσδιορισμού γενετικών τόπων-δεικτών και τη χρήση τους στη δημιουργία μοριακών αποτυπωμάτων(DNA fingerprinting) δουλεύοντας μόνοι ή σε ομάδες.
  • Να αποκτήσουν εξοικείωση, με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, τη χρήση των φορέων έκφρασης, τη διαδικασία μετασχηματισμού βακτηρίων και την έκφραση αλλογενών γονιδίων σε βακτηριακά κύτταρα.
  • Να είναι σε θέση να ενισχύσουν την αποκτηθείσα γνώση με τις εκάστοτε σύγχρονες εργαστηριακές τεχνικές που χρησιμοποιούνται σε σύγχρονα εργαστήρια μοριακής διαγνωστικής.
  • Να είναι σε θέση να συλλέγουν, να συνθέτουν, να αναλύουν, πληροφορίες, ιδέες, προβλήματα και λύσεις με σκοπό την παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών.

Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
  • Εργασία σε διεθνές περιβάλλον
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο. Το εργαστήριο στην αίθουσα εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας-Γενετικής & Ιατρικής Βιοτεχνολογίας

Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών

·       Εισηγήσεις και διαλέξεις με τη χρήση οπτικοακουστικών μέσων, τόσο στο θεωρητικό όσο και στο εργαστηριακό μέρος.

·       Χρήση του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και της ιστοσελίδας του Τμήματος για την επικοινωνία και την ενημέρωση των φοιτητών αντίστοιχα.

·       Χρήση του e-class (ηλεκτρονική πλατφόρμα εκμάθησης Moodle-Pileas) για την ανάρτηση παρουσιάσεων σε μορφή powerpoint, επιστημονικών άρθρων, μεθοδολογίας και οδηγιών, βιντεοσκοπημένων εργαστηριακών διαδικασιών από την υπεύθυνη του μαθήματος αλλά και από το διαδίκτυο, χρήσιμων συνδέσμων (links) επιστημονικών άρθρων, ανακοινώσεων που αφορούν στην εκπαιδευτική διαδικασία και στη διαδικασία αξιολόγησης των φοιτητών.

 

Οργάνωση Διδασκαλίας

ΔραστηριότηταΦόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις-Εισηγήσεις με τη χρήση οπτικοακουστικών μέσων.106
Εργαστήριο σε ομάδες 12-16 ατόμων84
Συγγραφή εργασίας εργαστηρίου20
Σύνολο210

Αξιολόγηση Φοιτητών

ΘΕΩΡΙΑ

Γραπτή τελική εξέταση που περιλαμβάνει:

  • Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής
  • Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
  • Ερωτήσεις αντιστοίχισης
  • Ερωτήσεις σωστού-λάθους με αιτιολόγηση
  • Επίλυση Προβλημάτων
  • Ερωτήσεις ανάπτυξης-κρίσης

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

  1. Γραπτή τελική εξέταση που περιλαμβάνει:
    • Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής
    • Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
    • Ερωτήσεις αντιστοίχισης
    • Ερωτήσεις σωστού-λάθους με αιτιολόγηση
    • Επίλυση Προβλημάτων
  1. Γραπτή Εργασία υποχρεωτική – Βαθμολογείται και προσδίδει 20% στον τελικό βαθμό της τελικής εξέτασης της θεωρίας.
  2. Kαθημερινή αξιολόγηση των φοιτητών με θεωρητικές και πρακτικές ασκήσεις στο εργαστήριο (Δεν βαθμολογείται).
    • Η Γλώσσα Αξιολόγησης είναι η Ελληνική (Θ & Ε)
    • Μεθοδολογία επίλυσης προβλημάτων είναι αναρτημένη και προσβάσιμη από τους φοιτητές υπό μορφή pdf αρχείων στο e-class.
    • Οδηγίες για τη συγγραφή της εργασίας του Εργαστηρίου είναι αναρτημένες και προσβάσιμες από τους φοιτητές υπό μορφή pdf αρχείων στο e-class.
    • Για τους φοιτητές Erasmus που ενδέχεται να έχουν επιλάξει το μάθημα, ανατίθεται εργασία στο γνωστικό αντικείμενο του μαθήματος, η οποία παρουσιάζεται και εξετάζεται στην Αγγλική γλώσσα.

Συνολικός βαθμός μαθήματος: Βαθμός θεωρίας 60% + βαθμός Εργαστηριακής Άσκησης  40%

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Α. Ελληνική

  1. ΓΟΝΙΔΙΩΜΑΤΑ – σύγχρονες ερευνητικές προσεγγίσεις, Brown Τ. Α.. BROKEN HILL PUBLISHERS LTD, ΚωδικόςΒιβλίουστονΕύδοξο: 13256614
  2. Lewin’s ΒασικέςΑρχέςΓονιδίων. Krebs Jocelyn E., Goldstein Elliott S., Kilpatrick Stephen T. Broken Hill Publishers Ltd, 1ηέκδ./2022. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 102070105
  3. Igenetics – ΕΠΙΤΟΜΗΕΚΔΟΣΗ, Peter Russell. ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ Ι. ΜΠΑΣΔΡΑ & ΣΙΑ Ο.Ε. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 33133214
  4. Ανασυνδυασμένο DNA, Γονίδια και Γονιδιώματα-Μία Συνοπτική Παρουσίαση. JDWatson, AACaudy, RMMyers, JAWitkowski. Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα& ΣΙΑ, 1η Ελληνική έκδοση 2007. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 2625
  5. ΓονίδιαΧ-LEWIN. JE Krebs, ES Coldstein, ST Kilpatrick. Copyright 2012 Broken Hill Publishers LTD καιΕκδόσειςΠ.Χ. Πασχαλίδης.
  6. ΦαρμακευτικήΒιοτεχνολογία. CROMMELIN D.J.A, R.D. SINDELAR, B.MEIBOHM. ΠΑΡΙΣΙΑΝΟΥΑΝΩΝΥΜΗΕΚΔΟΤΙΚΗΕΙΣΑΓΩΓΙΚΗΕΜΠΟΡΙΚΗΕΤΑΙΡΙΑΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΩΝΒΙΒΛΙΩΝ, Έκδοση 3η/2011. Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 12828234

Β. Ξενόγλωσση

  1. “Biotechnology – Applying the Genetic Revolution”. David P. Clark, Nanette J. Pazdernik. ElsevierAcademicPress, USA. Copyright 2009.
  2. “Biotechnology & Genetic Engineering Reviews, Volume 25”. S.E. Harding M.P. Tombs. NottinghamUniversityPress , ThrumptonNottingham, NG11 0AX, United Kingdom.