Основы клеточной биотехнологии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной работе
ИНЦ РАН д.б.н.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основы клеточной биотехнологии
основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению 06.06.01 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
специальность
03.01.03. Молекулярная биология
Федеральный ГОС ВО
Форма обучения
Очная
Программу в соответствии с ФГОС ВО разработали:
к.б.н., доцент
Седова В.М.
Санкт-Петербург
2014
-1-
1. Цели и задачи изучения дисциплины
-целью освоения дисциплины Основы клеточной биотехнологии является
подготовка специалистов для фундаментальной и прикладной науки в области клеточной и
молекулярной биологии, обладающих современными теоретическими знаниями и
экспериментальной подготовкой, способных формулировать научные и прикладные задачи
и предлагать подходы для их решения, нацеленных на совершенствование и развитие
своего научного потенциала и своей личности;
-задачей освоения дисциплины является
- формирование у слушателей навыков научно-исследовательской работы;
- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
исследуемой тематики;
- критического подхода в оценке собственных результатов и их места
в
общемировых достижениях по данной проблеме.
- результаты обучения (компетенции) аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Основы клеточной биотехнология»
Код
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
ОПК-1
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность самостоятельно выполнять научные исследования для изучения
ПК-1
параметров объектов и процессов с использованием общепринятых и
специально разработанных методических подходов
способность самостоятельно выполнять научные исследования для изучения
ПК-2
параметров объектов и процессов с использованием общепринятых и
специально разработанных методических подходов
способность к профессиональной эксплуатации современного научного
ПК-5
оборудования и приборов
способность проводить учебные, лабораторные и практические занятия,
ПК-6
разрабатывать и обеспечивать практическую и научно-исследовательскую
работу обучающихся
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
УК-1
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
УК-3
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Основы клеточная биотехнология» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя
– знание основных понятий, методов и подходов, применяемых в культивировании
клеточных линий эукариот для решения проблем генной и клеточной инженерии;
– умение применять лабораторное оборудование, необходимое для решения
экспериментальных задач;
– умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать методы для
решения экспериментальных задач;
– умение представить полученные результаты, подтвердить их достоверность с
помощью статистических методов, представить полученные результаты устно;
-2-
– умение вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе разработки и освоения методов культивирования клеточных линий
эукариот, провести качественный и количественный анализ оптимизации методов
культивирования.
По окончании изучения дисциплины аспиранты должны
владеть:
 знаниями о современном состоянии науки в области культивирования
клеточных линий;
 иметь навыки участия в научной дискуссии, принятия независимых суждений
и самостоятельных решений, свободно ориентироваться в теоретической и
методической базе, отстаивать свою точку зрения;
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ
Согласно Учебного плана направления 06.06.01 Биологические науки, специальность
03.01.03. Молекулярная биология, дисциплина, относится к Разделу дисциплины по
выбору вариативной части. Дисциплина «Основы клеточной биотехнологии» изучают в
4 семестре.
Изучение дисциплины опирается на знания в области молекулярной биологии, клеточной
биологии, прикладных методов статистического анализа данных, химии и физики,
освоенные аспирантами на предшествующих этапах образования.
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
ПО ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ И ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
3.1. Виды учебной работы и формы контроля.
Трудоѐмкость по семестрам
Виды учебной работы
Итого,
ач
4-й сем.
ач/нед
ач/сем
3
54
54
5
90
90
1
Лекции (Л)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Практические занятия, семинары (ПЗ)
Самостоятельная работа (СР)
Зачет (З)
Общая трудоемкость освоения дисциплины
в академических часах, ач
144
в зачѐтных единицах, ЗЕ
4
3.2. Разделы дисциплины и виды учебной работы
Разделы дисциплины,
1.
2.
Л,
ач
Цели и задачи клеточной биотехнологии, основные
направления.
Культивируемые клетки как основа клеточных
-3-
ЛЗ,
ач
ПЗ
ач
СР,
ач
2
6
8
Разделы дисциплины,
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Л,
ач
технологий
Технология получения и поддержания клеточных
культур
Типы клеточных культур, различия и изменчивость
свойства клеточных линий
Коллекция клеточных культур
Контаминация клеточных линий микроорганизмами
Клеточные технологии восстановления поврежденных
тканей и органов
Криоконсервация клеточных линий
Эмбриональные стволовые клетки человека
Стволовые клетки взрослого организма
Клеточные технологии в терапии различных
патологий:
терапия кожного покрова;
сердечнососудистой системы;
дефекты костной и хрящевой тканей;
желез внутренней секреции
Итого по видам учебной работы:
Общая трудоѐмкость освоения: ач / ЗЕ
ЛЗ,
ач
ПЗ
ач
4
8
12
12
6
6
10
12
6
6
6
12
12
6
14
6
54
90
144 / 4
4. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ
Разделы дисциплины
Содержание разделов
1. Цели и задачи клеточной биотехнологии, История развития методологии
основные направления.
поддержания жизнеспособности клеток и
тканей вне организма.
Становление методов получения клеточных
линий, необходимых для решения задач
вирусологии, цитологии, молекулярной
биологии.
Представления о производстве вакцин,
биологически активных молекул, тест
систем.
2. Культивируемые клетки как основа Знания о роли культур клеток в
клеточных технологий
исследовании процессов дифференцировки,
межклеточных взаимодействий, механизмов
трансформации нормальных клеток в
злокачественные
Знания о методах выделение и
культивирование клеток человека и
животных вне организма, видах клеточных
-4-
СР,
ач
Разделы дисциплины
Содержание разделов
культур: первичные культуры, диплоидные
линии клеток с ограниченным сроком
жизни, постоянные линии клеток;
изменчивости клеток в процессе
культивирования, спонтанном и
направленном формировании постоянных
линий клеток, способах культивирования
клеток.
Знания и представления об основных
морфологических типах клеток в культуре,
гетерогенности клеточных популяций.
3. Технология получения и поддержания Знания о механизмах, лежащих в основе
клеточных культур
возможности культивирования первичных и
постоянных клеточных линий.
Знания о методах выделения клеток из
тканей, создания необходимых условий для
роста клеток в культуре, питательных
средах и их составе, роли сыворотка крови,
бессывороточных средах. Буферные
системы, культивировании на поверхностях
или в суспензии, поддержании стабильных
условий окружающей среды
4. Типы клеточных культур, различия и Первичная культура, иммортализованная
изменчивость свойства клеточных линий
линия, кариотип
Знания о первичной культуре, диплоидных
или неиммортализованных линиях,
постоянных или иммортализованных
линиях. Понятие о кариотипе.
5. Коллекция клеточных культур
Комплектация коллекции клеточных
культур:
1.Коллекция культур клеток позвоночных.
2. Коллекция культур клеток человека и
животных для исследований в области
вирусологии.
3.Коллекция перевиваемых соматических
клеток позвоночных.
4. Коллекция перевиваемых соматических
клеток позвоночных медицинского
назначения.
5.Коллекция перевиваемых соматических
клеточных культур сельско-хозяйственных
и промысловых животных.
6.Коллекция соматических клеток человека
от больных наследственными
заболеваниями.
7.Всероссийская коллекция постоянных
линий клеток беспозвоночных.
8. Всероссийская коллекция клеток высших
растений.
-5-
Разделы дисциплины
Содержание разделов
9.Коллекция генетически
трансформированных pRi корней высших
растений.
Основные задачи Российской коллекции
клеточных культур. Характеристики
клеточных линий по определенным
параметрам.
10. Стволовые клетки взрослого организма
Знания о стволовых клетках кроветворной
системы, стволовых клетках различных
тканей, их свойствах, особенностях
ассиметричного митоза, способности к
самоподдержанию, тканеспецифичных
стволовых клетках, плюрипотентности,
мультипотентности стволовых клеток,
типах стволовых клеток костного мозга.
Представления о методах выделения и
поддержания стволовых клеток в культуре,
методах контроля за
недифференцированного состояния
стволовых клеток.
11. Клеточные технологии в терапии Знания о методологии культивирования
различных патологий:
эпителиальных клеток, исходном материале
кожного покрова;
и методах выделения кератиноцитов.
сердечнососудистой системы;
Представления о питательных средах,
дефекты костной и хрящевой тканей;
применяемых при культивировании клеток
желез внутренней секреции.
кожи.
Представления о влиянии мультипотентных
мезенхимальных стромальных клеток и
нефракционированных
ядросодержащих
клеток костного мозга на регенерацию
ишемизированного
миокарда,
методах
выделения
первичной
культуры
мезенхимальных
стромальных
клеток
костного мозга.
Строение костной ткани. Очаги стволовых
клеток в костной ткани. Использование
мезенхимальных стволовых клеток костного
мозга для направленной диффернцировки в
остеогенном направлении.
Использование мезенхимальных стволовых
клеток костного мозга для направленной
диффернцировки в хондрогенном
направлении.
Субстраты как матрицы для формирования
3-мерных клеточных культивируемых
структур для устранения дефектов костной
ткани.
Гипотериоз, диабет, болезнь Альцгеймера,
синдром Паркинсона.
Использование первичных культур клеток
-6-
Разделы дисциплины
Содержание разделов
поджелудочной железы для компенсации
функций поджелудочной железы при
диабете.
Использование первичной культуры клеток
нервной ткани для восстановления
проводимости нервной ткани при болезни
Альцгеймера и Паркинсона.
Использование первичной культуры клеток
коры надпочечников для восстановления
функции надпочечников.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В преподавании курса используются преимущественно традиционные
образовательные технологии:
– лекции,
– практические занятия;
- самостоятельная работа.
Следует указать на возможность использования таких современных технологий как
проблемное и междисциплинарное обучение, что позволяет слушателям непосредственно
соприкоснуться с методами культивирования, криоконсервации и обработки клеточных
культур для поддержания их генетической стабильности.
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ.
Программой предусмотрены следующие практические занятия общей аудиторной
трудоѐмкостью 18 часов:
1. Культивируемые клетки как основа клеточных технологий
2. Технология получения и поддержания клеточных культур
3. Типы клеточных культур, различия и изменчивость свойства клеточных линий
4. Криоконсервация клеточных линий
5. Коллекция клеточных культур
6. Контаминация клеточных линий микроорганизмами
7. Клеточные технологии восстановления поврежденных тканей и органов
8. Эмбриональные стволовые клетки человека
9. Стволовые клетки взрослого организма
10. Клеточные технологии в терапии различных патологий:
кожного покрова;
сердечнососудистой системы;
дефекты костной и хрящевой тканей;
желез внутренней секреции.
7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
7.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы слушателя при освоении дисциплины « Основы
клеточной биотехнологии» является приобретение им:
 знаний о типах клеточных культур, методах культивирования;
-7-
 знания о возможностях, которые дает использование клеточных линий и
клеточных продуктов в медицине и сельском хозяйстве, а также перспективы
применения культур клеток в народном хозяйстве;
 знания о стволовых клетках, их происхождении, свойствах, методах
идентификации, а также о возможных негативных последствиях применения
стволовых клеток в медицине на данном этапе их исследования.
7.2. Оценочные средства
Оценкой успешной работы аспиранта при освоении дисциплины "Основы
клеточной биотехнологии" и еѐ вклад в формирование результатов обучения
(компетенций) выпускника следует считать приобретение им:
 знания о теоретических и методических подходах культивирования клеток;
 знания о подходах в использовании клеточных линий в заместительной
клеточной терапии;
 знания о механизмах клеточной дифференцировки, малигнизации,
канцерогенеза, программированной смерти клеток;
 знания о стволовых клетках различной природы и направленности в
организме и при культивировании in vitro;
 умения ориентироваться в научной литературе, критически оценивать
методы для решения экспериментальных задач.
Критерием усвоения материала курса лекций "Основы клеточной биотехнологии"
является посещение лекций и практических занятий, самостоятельный поиск в
информационных базах данных по новым методам и технологиям применения клеточных
линий в восстановительной и заместительной медицине. Успешная сдача зачета и
кандидатского экзамена по специальности 03.01.03.Молекулярная биология.
8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1. Адрес сайта курса
http://www.cytspb.rssi.ru
8.2. Рекомендуемая литература
Основная литература
1. Пинаев Г.П., Полянская Г.Г., Блинова М.И. и др. «Клеточная
биотехнология»2011. Учебное пособие. УМО Техническая физика. Изд-во
СПбГПУ.
2. Методы культивирования клеток. под ред. Г.П. Пинаева,2010. сборник
статей. Изд-во СПбГПУ.
Дополнительная литература:
________________
________________
Электронные и Internet-ресурсы:
________________
________________
-8-
9. МАТЕРИАЛЬНО - ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ
Чтение лекций осуществляется в учебной аудитории Института цитологии РАН,
оснащенной презентационной техникой. Лекции и практические занятия по
Криоконсервации клеточных линий проводятся в криокомплексе Института цитологии
РАН, где знакомят с оборудованием, применяемым для замораживания – размораживания
клеток, а также с программным обеспечением, которое используется в этих процессах.
Лекции и практические занятия по Коллекции клеточных культур проводится в
культуральном блоке, где расположены боксы для культивирования клеточных культур.
-9-
Федеральное агентство научных организаций
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИНЦ РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной работе
ИНЦ РАН
д.б.н.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
Фонд оценочных средств
по учебной дисциплине Основы клеточной биотехнологии (дисциплина
по выбору)
направление подготовки 06.06.01. Биологические науки
специальность 03.01.03. Молекулярная биология
Санкт-Петербург
2014
1. Цели и задачи изучения дисциплины
-целью освоения дисциплины Основы клеточной биотехнологии является
подготовка специалистов для фундаментальной и прикладной науки в области клеточной и
молекулярной биологии, обладающих современными теоретическими знаниями и
экспериментальной подготовкой, способных формулировать научные и прикладные задачи
и предлагать подходы для их решения, нацеленных на совершенствование и развитие
своего научного потенциала и своей личности;
-задачей освоения дисциплины является
- формирование у слушателей навыков научно-исследовательской работы;
- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
исследуемой тематики;
- формирование критического подхода в оценке собственных результатов и их места
в общемировых достижениях по данной проблеме.
- результаты обучения - компетенции аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Основы клеточной биотехнология»
Код
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
- 10 -
ОПК-2
ПК-1
ПК-2
ПК-5
ПК-6
УК-1
УК-3
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность самостоятельно выполнять научные исследования для изучения
параметров объектов и процессов с использованием общепринятых и
специально разработанных методических подходов
способность самостоятельно выполнять научные исследования для изучения
параметров объектов и процессов с использованием общепринятых и
специально разработанных методических подходов
способность к профессиональной эксплуатации современного научного
оборудования и приборов
способность проводить учебные, лабораторные и практические занятия,
разрабатывать и обеспечивать практическую и научно-исследовательскую
работу обучающихся
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Основы клеточная биотехнология» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя
 знание основных понятий, методов и подходов, применяемых в культивировании
клеточных линий эукариот для решения проблем генной и клеточной инженерии;
 умение применять лабораторное оборудование, необходимое для решения
экспериментальных задач;
 умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать методы для
решения экспериментальных задач;
 умение представить полученные результаты, подтвердить их достоверность с
помощью статистических методов, представить полученные результаты устно;
 умение вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем, возникающих
в ходе разработки и освоения методов культивирования клеточных линий эукариот,
провести качественный и количественный анализ оптимизации методов
культивирования.
По окончании изучения дисциплины аспиранты должны
владеть:
 знаниями о современном состоянии науки в области культивирования клеточных
линий;
 иметь навыки участия в научной дискуссии, принятия независимых суждений и
самостоятельных решений,
свободно ориентироваться в теоретической и
методической базе, отстаивать свою точку зрения;
- 11 -
2. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
2.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы слушателя при освоении дисциплины « Основы
клеточной биотехнологии» является приобретение им:
 знаний о типах клеточных культур, методах культивирования;
 знания о возможностях, которые дает использование клеточных линий и
клеточных продуктов в медицине и сельском хозяйстве, а также перспективы
применения культур клеток в народном хозяйстве;
 знания о стволовых клетках, их происхождении, свойствах, методах
идентификации, а также о возможных негативных последствиях применения
стволовых клеток в медицине на данном этапе их исследования.
2.2. Оценочные средства
Промежуточная аттестация проводится в виде коллокувиум.
Вопросы коллоквиума:
1.Теоретические и методические подходы культивирования клеток.
2. Использование клеточных линий в заместительной клеточной терапии.
3. Механизмы клеточной дифференцировки, малигнизации, канцерогенеза,
программированной смерти клеток.
4. Стволовые клетки различной природы и направленности в организме и при
культивировании in vitro.
5. Клеточные технологии в терапии различных патологий: терапия кожного
покрова;
терапия сердечнососудистой системы; дефекты костной и хрящевой тканей; терапия желез
внутренней секреции.
Критерием усвоения материала курса лекций "Основы клеточной биотехнологии"
является посещение лекций и практических занятий, самостоятельный поиск в
информационных базах данных по новым методам и технологиям применения клеточных
линий в восстановительной и заместительной медицине. Успешная сдача зачета и
кандидатского экзамена по специальности 03.01.03.Молекулярная биология.
- 12 -