KE825: Nukleinsyrer i Medicinalkemi og Nanobioteknologi

Kursets formål er give de studerende mulighed for at få indsigt i moderne DNA-nanoteknologi, få et glimt af banebrydende gendiagnostik og opnå et godt overblik over den voksende genredigerende terapeutik. Grænseområdet videnskabelige fremskridt berøres også let, og de studerende oplæres i at udtænke innovative ideer til at arbejde med et specifikt emne eller en uløst udfordring ved at drage fordel af den viden, de har tilegnet sig i dette kursus og / eller det relevante litteraturarbejde.

Kurset bygger oven på den kemiske viden, der er erhvervet i andre kurser, f.eks. FA505: Naturstofkemi og farmakognosi (5 ECTS), KE501: Grundlæggende kemi (10 ECTS), KE504: Analytisk spektroskopi (5 ECTS), KE505: Organisk Kemi (10 ECTS), KE805: Supramolekylær kemi og nanokemi (5 ECTS) eller BMB504: Fundamental Molekylær Biologi (5 ECTS), og giver et fagligt grundlag for at studere emner i nukleinsyrekemi og nanobioteknologi senere i uddannelsen, f.eks. i specialet.

I forhold til uddannelsens kompetenceprofil har kurset eksplicit fokus på at:

• Give kompetence til designer-nukleinsyrer og deres anvendelse i kemi og biologi;
• Bibringe viden om in vitro-udvælgelse af nukleinsyrer som kunstige enzymer eller antistoffer;
• Give indblik i modificerede oligonukleotider, deres struktur, egenskaber og relaterede anvendelser inden for genterapi og diagnostik;
• Give færdigheder i design af nye kemiske stoffer eller nukleinsyrederivater for at håndtere en uløst specifik problemstilling

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• Genkende naturlige og modificerede nukleinsyrer, deres sekundære strukturer og mulige anvendelser inden for nanoteknologi og genterapi.;
• Forstå princippet for kemisk og enzymatisk syntese af nukleinsyrer, samt nødvendigheden af kemiske modificeringer for deres forskellige in vivo-anvendelser;
• Udføre syntese, oprensning og analyse af en type DNA-sekvens via fastfase DNA-syntese, kromatografi (søjle og HPLC) og massespektrometri-teknikker;
• Genopfriske kendskabet til DNA’s og RNA’s biologiske roller, og de pathways, hvor nukleinsyrebaseret teknologi kan gribe ind i potentiel genterapi og / eller diagnostik;
• Forstå princippet for in vitro-udvælgelsen af kunstige antistoffer og enzymer, der stammer fra nukleinsyrer;
• Kende design-rationalet for to- og tredimensionale DNA-nanostrukturer, så vel som mulige anvendelser.

Kurset indeholder følgende faglige hovedområder:

• Nukleinsyrers primære struktur, syntese af nukleosider og nukleotider og syntese af oligonukleotider;
• Nukleinsyrers sekundære og tertiære strukturvekselvirkninger mellem nukleinsyrer og små molekyler og proteiner;
• RNA-targeting terapeutik (RNA-interferens, antisense-teknologi og RNA splicing skipping osv.);
• DNA-targeting terapeutik (CRISPR CAS9, TFO og strand invasion osv.);
• In vitro-udvælgelse af nukleinsyrebaserede antistoffer og enzymer (aptamerer og ribozymer osv.) og mulige anvendelser;
• Designrationalet for og mulige anvendelser af DNA/RNA-nanostrukturer og molekylære maskiner (self-assembly in vitro, DNA-origami; imaging);
• Modelstudier af syntetiske nukleinsyrer i biomolekylær targeting in vitro og in vivo (antisense, siRNA, miRNA, aptamerteknologi);
• Modelstudier af genterapi (celleoptagelse via lipidering og glykosylering, syntetiske DNA- og RNA-oligonukleotiders funktion og co-delivery med andre systemer).

• Nucleic Acids Book (https://www.atdbio.com/nucleic-acids-book, online resource) 
• G. Michael Blackburn and Michael J Gait et al.: Nucleic Acids in Chemistry and Biology, 3rd edition, Royal society of Chemistry. (ISBN: 978-0-85404-654-6)

Se itslearning for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase (forelæsning) - Antal timer:16
• træningsfase: Antal timer: 31 timer, heraf 16 timer eksaminatorie og 15 timer laboratorie

Aktiviteter i studiefasen:

• forberedelse til forelæsninger
• individuelt projekt