BMB836: Anvendelse af CRISPR Genome Engineering i cellebiologi og biomedicin
Kommentar
01016701 (tidligere UVA) er identisk med denne kursusbeskrivelse.
Kurset er rettet mod kandidatstuderende, men kan også følges af ph.d.-studerende. For ph.d.-studerende vil krav til opgaven on evaluering blive tilpasset for at afspejle ph.d.-niveau.
Minimum 8 studerende og max 24. Kurset har deltagerbegrænsning og hvis der er flere tilmeldte end begrænsningen angiver, prioriteres de rettidigt tilmeldte efter dato for tilmelding.
Indgangskrav
Faglige forudsætninger
Studerende, der følger kurset, forventes at:
- Have viden der svarer til emnerne præsenteret i BMB536, BMB507 og BMB508.
- Kunne udføre basale eksperimenter indenfor cellebiologi og molekylær biologi.
Deltagerbegrænsning
Formål
Formålet med kurset er at give de studerende indsigt i baggrunden for, principperne bag og anvendelsen af CRISPR/Cas9 systemet til genmodificering. Selvom kurset hovedfokus er på de metoder der kan anvendes til at ændre sekvensen af genomisk DNA, vil kurset også illustrere computational design og genomiske overvejelser, modulering af funktionelt output (regulering af transkription), og reorganisering af kromosom strukturen (strukturel manipulation). I den eksperimentelle del, vil den studerende lære at designe CRISPR targets ved hjælp af bioinformatiske værktøjer og hvordan man laver gen knockouts/knock-ins, validerer editing events, og analyserer fænotyper ved hjælp af nuværende teknikker. Formålet med den eksperimentelle del er at gøre de studerende i stand til at anvende denne nye og effektive teknologi i deres egne forskningsprojekter.
Kurset bygger på den viden der er erhvervet i kurserne BMB536, BMB507 og BMB 508 og danner det faglige grundlag for at studere sammenhængen mellem genom og fænotype, som er relevant for BMB, biomedicin og biomedicinsk informatik studerende.
I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:
- Give kompetence til at forstå biologien og principperne bag CRISPR/Cas9 systemet.
- Give kompetence til at bruge bioinformatiske værktøjer til at designe CRISPR/Cas9 prober.
- Give eksperimentelle færdigheder i at bruge CRISPR/Cas9 til gene editing
- Give viden om og forståelse af anvendelsen af genome engineering i molekylærbiologisk forskning og medicinske problemstillinger.
Målbeskrivelse
For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:
- Forstå udviklingen og den biologiske relevans af CRISPR.
- Forstå de underliggende principper for, mekanismer for virkning, og potentialet, såvel som begrænsningerne, for genome editing med CRISPR/Cas9.
- Designe target specifikke CRISPR/Cas9 reagenser og bruge dem I egne forskningsprojekter.
- Analysere og vurdere egne og andres resultater opnået ved brug af CRISPR/Cas9.
- Undersøge andre enzyme og systemer til genome editing.
- Diskutere kommende udvikling indenfor feltet genome editing.
Indhold
Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:
- Udviklingen og den biologiske relevans af CRISPR
- Design af CRISPR/Cas9 reagenser (gRNAs) ved brug af bioinformatiske værktøjer
- Forstå strukturen af gRNA’s, associerede leveringssystemer og princippet bag targeting genome
- Leveringsmetoder (transfektion/transduktion) og associerede vector systemer
- Basale regler for knockout og knock-in, herunder design af knock-in targeting constructs
- DNA repair pathways måden hvorpå CRISPR leveres og virker
- Metoder til detektion af CRSPR/Cas9-induceret editing, single-clone isolation, clone clonal expansion, enrichment, og validering
- Off-target overvejelser and rescue strategier
- Celle systemer og model organismer
- Targeted og genome-wide screeninger
- Alternative genome editing værktøjer
- Anvendelse af CRISPR/Cas9 systemet til genome engineering
- Biomedicinske anvendelser CRISPR/Cas9 teknologien
- Teknologi udvikling
- Etiske anbefalinger
Litteratur
Kursus litteraturen består af review artikler, forskningartikler, opgaver og protokoller, som vil være tilgængelig på Blackboard ved kurset start.
Se BlackBoard for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.
Eksamensbestemmelser
Eksamenselement a)
Tidsmæssig placering
Udprøvninger
Mundtlig eksamen baseret på en individuel skriftlig opgave
EKA
Censur
Bedømmelse
Identifikation
Sprog
Hjælpemidler
ECTS-point
Uddybende information
Vejledende antal undervisningstimer
Undervisningsform
- Introfase (forelæsning, holdtimer) - Antal timer: 16
- træningsfase: Antal timer: 28 timer, heraf 16 timer eksaminatorie og 12 timer laboratorie
Den teoretiske del af kurset undervises ved forelæsninger baseret på review artikler, samt E-timer hvor forskningsartikler præsenteres af studerende og diskuteres med underviserne. Undervisningsformen i den praktiske del involverer computerøvelser baseret på open-source software og laboratorieøvelser. Studiefasen inkluderer forberedelse til den teoretiske og praktiske del af kurset, samt udarbejdelse af den skriftelige opgave, som skal forsvares til eksamen. Undervisningen I de tre faser giver tilsammen den studerende viden om hvordan man designer target specifikke CRISPR/Cas9 reagenser, og hvordan de kan udnyttes I den studerende eget forskningsprojekt.
Aktiviteter i studiefasen
- Forberedelse til forelæsninger ved at læse udvalgt litteratur
- Forberedelse til E-timerne, som afvikles som journal club, hvor udviklingen indenfor feltet genome editing diskuteres ved at læse og vurdere forskningsartikler.
- Forberede små opgaver som en del af computerøvelserne.
- Udarbejde en skriftlig opgave på baggrund af øvelserne (lavet i grupper), og emnerne der er gennemgået i kurset.
Ansvarlig underviser
Navn | Institut | |
---|---|---|
Jens S. Andersen | jens.andersen@bmb.sdu.dk | Institut for Biokemi og Molekylær Biologi |
Kedar Nath Natarajan | knn@d-ias.sdu.dk | Institut for Biokemi og Molekylær Biologi |