Molekulinė biotechnologija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Baltymų inžinerija. Baltymų konstravimo in vitro principai. Baltymų kūrimas de novo ir in silico.
Baltymų producentų kūrimas. Abzimų – katalitinėmis savybėmis pasižyminčių antikūnių modeliavimas, inžinerija ir gamyba. Ribozimai ir aptamerai. Fermentų specifiškumo, termostabilumo ir kitų savybių keitimas norima linkme. Kombinatoriniai polipeptidų sintezės metodai. Fermentų panaudojimas organinėje chemijoje. Baltoji biotechnologija. Stereoselektyvios sintezės. Metabolizmo kelių konstravimas. Genų terapija. Nanobiotechnologijos.

Dalyko anotacija užsienio kalba

Protein engineering – basic principles and methods. Construction of protein producers. Abzymes.Ribozymes and aptamers. Directed evolution of enzymes. Combinatorial syntheses. Biocatalysis in organic chemistry. White biotechnology. Stereoselective synthesis. Metabolic engineering. Gene therapy.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Molekulinė biologija, Molekulinė laboratorinė diagnostika, Molekulinė ekologija.

Dalyko studijų rezultatai

1. Žinoti pagrindinius biotechnologijų objektus, kūrimo principus, biotechnologijų taikymo sritis. Mokėti pagrindinę biotechnologijos terminologiją, analizuoti biotechnologinius procesus.
2. Žinoti pagrindinius pramoninės biotechnologijos objektus, fermentų ir biokatalizės taikymo principus. Mokėti paaiškinti biokatalizatorių konstravimo principus.
3. Žinoti pagrindinius raudonosios biotechnologijos objektus ir taikymo sritis. Mokėti paaiškinti vaistų kūrimo principus.
4. Žinoti pagrindines omines technologijas. Mokėti paaiškinti ominių technologijų taikymo principus.
5. Žinoti pagrindinius tikslinio augalų ir gyvūnų konstravimo tikslus ir metodus. Mokėti paaiškinti transgeninių organizmų konstravimo principus ir taikymo sritis.
6. Žinoti bendruosius nanobiotechnologijų bei vaizdinimo technologijų tikslus. Mokėti paaiškinti nanobiotechnologijų kūrimo ir taikymo ypatumus.
7. Žinoti pagrindinius vakcinų kūrimo metodus. Mokėti paaiškinti pagrindinius klasikinių ir moderniųjų vakcinų kūrimo principus.
8. Žinoti kamieninių ląstelių taikymo sritis. Mokėti paaiškinti ląstelinių terapijų principus.

Dalyko turinys

Bendrieji biotechnologiniai procesai
Biotechnologijose naudojami objektai (ląstelės komponentai (DNR, RNR, baltymai, polisacharidai, lipidai ir kitos mažos molekulinės masės medžiagos), mikroorganizmai, augalų ir gyvūnų ląstelės, daugialąsčiai organizmai (augalai ir gyvūnai)). Baltoji (pramoninė), raudonoji, žalioji ir mėlynoji biotechnologijos ir pagrindinės biotechnologijų taikymo sritys (maisto pramonė, chemijos pramonė, žemės ūkis, medicina, energetika, aplinkošvara). Biotechnologinio proceso etapai (biomasės gavimas, biomasės ardymas, komponentų grynimas, analizė, kontrolė). Klasikiniai biotechnologiniai procesai. Fermentatoriai ir jų tipai. Eukariotinių (gyvūnų) ląstelių kultivavimo ypatumai.
Pramoninė biotechnologija
Pramoninės biotechnologijos objektai (biokatalizatoriai, jų imobilizavimas, biokataliziniai procesai, jų konstravimas ir kontrolė). Atsinaujinantys žaliavų šaltiniai. Fermentų atranka, imobilizavimas, panaudojimas. Genų inžinerija (šeiminkai, vektoriai, genų raiška). Baltymų inžinerija. Metabolinių procesų konstravimas. Antibiotikų gamyba. Rekombinantiniai antibiotikai. Sintetinė biologija.
Raudonoji biotechnologija
Raudonosios biotechnologijos objektai (terapiniai baltymai, rekombinantiniai baltymai medicinai, antikūnai, ribozimai, hibridiniai baltymai). Vaistų kūrimo principai (vaistų taikinių paieškos metodai, aktyvių medžiagų atrankos metodai, bakteriofagų, ribosomų ir ląstelių ekspozicijos sistemos, RNR nutildymas, aptamerai, toksiškumas ir farmakokinetika).
Ominės technologijos
Genomų analizės metodai. Greitaeigės sekoskaitos metodai (pirosekvenavimas, iSolid, Illumina ir kiti). DNR sekų analizės problemos. RNR analizės metodai. Transkriptomika. DNR gardelės. DNR (RNR) jutikliai. Proteomika - metodai ir problemos. Masių spektrometrija (metodo principai, sužadinimo technologijos, panaudojimo sritys). Metabolomika. Signalomika ir interaktomika. Ominių technologijų vystymosi tendencijos. Biožymenys. Ominės technologijos ir vaistų paieška. Individualizuoto gydymo perspektyvos.
Ląstelių ir organizmų konstravimas
Tikslinis augalų ir gyvūnų ląstelių konstravimas – metodai ir problemos. Transgeniniai augalai (konstravimas, panaudojimo sritys, problemos). Transgeniniai gyvūnai (konstravimas, panaudojimo sritys, problemos). Žmogaus genų terapija (vektoriai, tikslinis genų nukreipimas, manipuliacijos ex vivo).
Nanobiotechnologijos ir vaizdinimo technologijos
Biotechnologijos nanometriniame lygyje. Savitvarkės struktūros. Nanožymenys ir jų panaudojimas vaizdinimo in vivo metoduose. Baltymų gardelės. Daugiaparametrinė analizė. Laboratorijos mikroschemose.
Vakcinos
Tradicinės ir naujosios vakcinos. Vakcinos prieš vėžį. Rekombinantiniai baltymai vakcinų kūrimui. DNR vakcinos. Viduląstelinės vakcinos.
Ląstelinės technologijos
Autologinės ir embrioninės kamieninės ląstelės (išskyrimo būdai, pagrindinės savybės). Indukuotos daugiagalės ląstelės. Audinių ir organų rekonstrukcija kamieninėmis ląstelėmis. Audinių ir organų inžinerija.

Dalyko studijos valandomis

Dalyko studijos valandomis: paskaitos – 45 val., laboratoriniai darbai – 15 val., konsultacijos, egzaminai – 6 val., savarankiškas darbas (pasirengimas laboratoriniams darbams, koliokviumui ir egzaminui) – 99 val. Iš viso - 165 val.

Studijų rezultatų vertinimas

Tarpinis testas (koliokviumas) raštu sudaro 17 % galutinio studentų žinių įvertinimo. Laboratoriniai darbai – 33 %. Egzaminas- 50 % galutinio žinių įvertinimo, vertinamas tik atlikus savarankiškas užduotis, bei laboratorinius darbus ir pilnai už juos atsiskaičius.

Literatūra

1. 2006 Basic Biotechnology. Eds. C. Ratledge, B. Kristiansen Cambridge University Press.
2. 2007 Gary Walsh. Pharmaceutical Biotechnology. Concepts and Applications. John Wiley & Sons Ltd..
3. 2009 E. Smith. Biotechnology (fifth edition). Cambridge University Press.
Papildoma literatūra
1. 2011 Philip R. Dormitzer, Christian W. Mandl, Rino Rappuoli (Editors). Replicating Vaccines. A New Generation. Springer Basel AG.