Geum.ru

Программа курса "клеточная биология и введение в клеточную терапию" для студентов медико-биологического факультета

Вид материалаПрограмма курса

Содержание


I. объяснительная записка
Ii. программа
Iii. общее количество часов по учебному плану
Лабораторные занятия
Календарно-тематический план лекций
Календарно-тематический план практических занятий
Подобный материал:

Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Российский государственный медицинский университет

Медико-биологический факультет


ПРОГРАММА

КУРСА "КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ И ВВЕДЕНИЕ В КЛЕТОЧНУЮ ТЕРАПИЮ" ДЛЯ СТУДЕНТОВ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

(5-Й КУРС).


Москва – 2008


Программа курса лекций и практических занятий кафедры клеточной биологии и технологий медико-биологического ф-та РГМУ разработана коллективом сотрудников университета.

Авторский коллектив – член корреспондент РАМН, доктор биологических наук К.Н.Ярыгин, кандидат биологических наук А.Ю.Лупатов.


Рецензент –


Программа утверждена на заседании кафедры клеточной биологии и технологий медико-биологического ф-та РГМУ __________ 2008 года.


Заведующий кафедрой – член корреспондент РАМН, доктор биологических наук К.Н.Ярыгин.


Программа утверждена на совместном заседании методической комиссии и Совета медико-биологического ф-та «________» __________2008 года (Протокол № ___).


Председатель методической комиссии Д.И.Рощупкин


Декан медико-биологического ф-та Ю.В.Балякин


I. ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Курс «Клеточная биология и введение в клеточную терапию» предназначен для студентов 5 курса медико-биологического факультета.

Курс дает базовые знания в области клеточной биологии, а также служит введением в одну из наиболее перспективных областей современной медицины – клеточную терапию. Изучение темы основывается на знаниях, полученных студентами при изучении биологии, эмбриологии, биохимии, иммунологии, молекулярной биологии.

В рамках курса изучаются закономерности пролиферации и дифференцировки клеток, механизмы физиологической и репаративной регенерации органов и тканей, клеточного старения и программируемой клеточной гибели. Углубленному анализу подвергаются молекулярные механизмы, лежащие в основе этих процессов. Внутриклеточные процессы рассматриваются с точки зрения функционирования естественных наносистем. Анализируются возможности управления процессами гисто-, органогенеза и регенерации, в том числе с использованием нанотехнологий. Рассматриваются клеточные технологии, лежащие в основе методов заместительной клеточной терапии и иммунотерапии. Даются навыки работы с культурой клеток, основные приемы работы со сложной микроскопической техникой, сортером клеток, а также в области иммуноцитохимии. Лекции и практические занятия проводятся на базе кафедры клеточной биологии и технологий МБФ.

В проведении спецкурса участвуют преподаватели кафедры клеточной биологии и технологий МБФ и приглашенные специалисты.

Конечной целью курса является подготовка медицинских кадров, способных к дальнейшему совершенствованию и внедрению в клиническую практику методов клеточной терапии и других высокотехнологичных методов основанных на знании клеточной биологии.

II. ПРОГРАММА


КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ – ОДНО ИЗ НАИБОЛЕЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ. Определение «клеточной биологии» и ее становление как науки. Место клеточной биологии в системе медико-биологических наук. Феноменологические и методологические отличия клеточной биологии от таких наук как цитология, молекулярная биология, биология развития. Клеточная биология как наука, изучающая функционирование естественных наносистем. Значение клеточной биологии для экспериментальной биологии и практического здравоохранения.

механизмы, регуляции клеточной пролиферации. Белковые факторы роста и другие первичные посредники (мессенджеры), их типы. Гепаринсвязывающие факторы роста. Роль межклеточного матрикса и низкоаффинных рецепторов. Различные пути индукции экспрессии факторов роста. Индукция VEGF (васкулярно-эндотелиального фактора роста) в условиях гипоксии и молекулярные механизмы, лежащие в ее основе. Рецепторы факторов роста и механизмы их индукции на клеточной поверхности. Рецепторные тирозинкиназы и их доменная структура. Сигнальные каскады, усиление сигнала при его передаче, вторичные посредники (мессенджеры). G-белок и малые GTP-азы. Протоонкоген ras в активации каскада МАР-киназ, протоонкогены raf и fos. Роль двойного фосфорилирования в передаче сигнала. Митогенный каскад – ERK и активируемый стрессом каскад – JNK/SAPK. Молекулярный контроль клеточного цикла. Циклины, циклин-зависимые киназы и их ингибиторы. Антионкогены RB и р53 в контроле клеточного цикла. Неопластическая трансформация клеток – роль онкогенов и антионкогенов.

ПРОЛИФЕРАТИВНОЕ СТАРЕНИЕ И ИММОРТАЛИЗАЦИЯ КЛЕТОК. «Смертные» и «бессмертные» клеточные культуры. Предел Хейфлика. Проблема репликации 3' конца линейной ДНК и гипотеза Оловникова. Структурная организация теломерных участков хромосом. Укорачивание хромосом как механизм отсчёта клеточных удвоений. Два этапа пролиферативного старения in vitro. Теломераза и её роль в герминальных, стволовых и опухолевых клетках. Использование каталитической субъединицы теломеразы для получения иммортальных клеточных культур. Перспективы использования теломеризованных клеток в клеточной терапии.

контролируемая клеточная смерть (апоптоз). Некроз и апоптоз – две формы клеточной гибели. Морфологические признаки и пути индукции апоптоза. Каспазы и прокаспазы, их каскадная активация. Митохондриальный путь активации апоптоза, протеаза AIF и белки семейства Bcl2. Запуск механизма апоптоза через рецепторы клеточной смерти (Fas, TNF-R1) и их лиганды. Антионкоген р53 в регуляции апоптоза. Роль апоптоза в процессе эмбриогенеза. Нарушение механизмов апоптоза в раковых клетках и другие заболевания связанные с нарушением регуляции апоптоза.

СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. Стволовые клетки – источник всех дифференцированных клеток организма млекопитающих. Открытие стволовых клеток. Роль отечественных ученых: Максимов, Фриденштейн, Петракова. Эмбриональные, фетальные, постнатальные стволовые клетки. Определение понятия «стволовая клетка» и его критерии. Сходство и различия между стволовыми клетками in situ и в культуре. Прогениторные клетки. Потентность стволовых клеток. Тоти-, плюри-, олиго- и монопотентные клетки. Способность клеток к передифференцировке. Мультипотентные региональные стволовые и прогениторные клетки.

ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. Ранний эмбриогенез мыши и человека. Строение бластоцисты: эпибласт, бластоцель, клетки внутренней массы. Характеристика клеток внутренней массы. Бессмертные линии эмбриональных стволовых клеток. Свойства эмбриональных стволовых клеток мыши и человека. Условия культивирования и особенности поведения эмбриональных стволовых клеток в культуре. Критерии понятия «стволовая клетка» в применении к эмбриональным стволовым клеткам. Белки-маркеры эмбриональных стволовых клеток. Механизмы поддержания «примитивного» фенотипа эмбриональных стволовых клеток, их способности к неограниченному размножению и плюрипотентности. Белок Oct4. Регуляторные каскады, в которых участвует Oct4, и регуляция его собственной экспрессии. Другие белки, экспрессируемые только в эмбриональных стволовых клетках. Дифференцировка эмбриональных стволовых клеток в условиях in vitro и in vivo. Условия и факторы дифференцировки. Подсадка эмбриональных стволовых клеток в бластоцель и их трансплантация в органы и ткани взрослого организма. Тератомы. Эмбриональные стволовые клетки, их гисто- и морфогенез. Эмбриональные герминальные клетки – еще один тип плюрипотентных эмбриональных клеток. Закладка и развитие герминальных клеток. Условия культивирования и особенности поведения эмбриональных герминальных клеток в культуре. Бессмертные линии эмбриональных герминальных клеток мыши и человека. Сходство и различия между эмбриональными стволовыми клетками и эмбриональными герминальными клетками.

постнатальные СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ. Стволовые «ниши» в тканях и органах. Примеры постнатальных региональных стволовых клеток: стволовые клетки и стволовые «ниши» в костном мозге, центральной нервной системе, слизистой кишечника, коже, жировой ткани, мышцах, зубах. Маркеры региональных стволовых клеток. Условия культивирования и особенности поведения региональных стволовых клеток в культуре. Дифференцировка региональных стволовых клеток in vitro и in vivo. Условия и факторы дифференцировки. Плюрипотентность и мультипотентность региональных стволовых клеток. Их способность к передифференцировке. Данные об участии стволовых клеток периферической крови и костного мозга в физиологической регенерации и репарации органов и тканей. Возможная роль других региональных стволовых клеток в этих процессах. Сходство и различия между региональными стволовыми клетками, эмбриональными стволовыми клетками и эмбриональными герминальными клетками. Возрастные изменения в количестве и качестве региональных стволовых клеток. Раковые стволовые клетки.

Использование стволовых клеток для заместительной клеточной терапии. Аутотрансплантация, аллотрансплантация, ксенотрансплантация стволовых клеток. Получение клеточных препаратов для трансплантации. Обзор результатов трансплантации эмбриональных стволовых клеток и полученных из них прогениторных и дифференцированных клеток. Преимущества и недостатки эмбриональных стволовых клеток как материала для приготовления клеточных препаратов. Обзор результатов трансплантации фетальных региональных стволовых клеток и полученных из них прогениторных и дифференцированных клеток. Преимущества и недостатки фетальных региональных стволовых клеток как материала для приготовления клеточных препаратов. Этические аспекты использования эмбриональных и фетальных клеток человека в исследовательских и медицинских целях. Обзор результатов трансплантации постнатальных региональных стволовых клеток и полученных из них прогениторных и дифференцированных клеток. Преимущества и недостатки постнатальных региональных стволовых клеток как материала для приготовления клеточных препаратов. Пути преодоления возможного отторжения пересаженных клеток. Малая иммуногенность клеточных препаратов. Ткани, использующиеся в качестве источника клеточного материала для приготовления клеточных препаратов. Клетки пуповинной крови как ценный источник материала для приготовления клеточных препаратов. Клеточные технологии в ортопедии и травматологии. Перспективы заместительной клеточной терапии диабета, болезней печени, кожи и т.д. Клеточная терапия сердечно-сосудистых заболеваний. Проблема реваскуляризации миокарда при ишемической болезни сердца. Использование аутологичных стволовых клеток для реваскуляризации миокарда. Использование стволовых клеток и миобластов для лечения кардиомиопатий.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИ-МОДИФИЦИРОВАННЫХ КЛЕТОК в терапевтических целях И ГЕННАЯ ТЕРАПИЯ. Генная терапия in vivo и ex vivo (генно-клеточная терапия). Генная терапия моногенных (наследственных) и полиэтиологических заболеваний. Способы доставки генетического материала в клетку с помощью носителей (векторов). Вирусные векторы (ретровирусы, аденовирусы, аденоассоциированные вирусы). «Голая» ДНК и липосомы. Рецептор-опосредованный эндоцитоз. Стабильная и временная экспрессия терапевтических генов. Потенциальные риски генной терапии (инсерционный мутогенез, иммунные реакции и др.). Использование стволовых клеток в качестве векторов для направленной доставки. Антисмысловые РНК и аптамеры.

клеточная иммунотерапия злокачественных новообразований и хронических инфекций. Специфическая и неспецифическая противоопухолевая иммунорезестентность. Современные представления о молекулярно-клеточных механизмах противоопухолевого иммунитета. Опухоль-ассоциированные антигены, их типы и молекулярная природа. Роль антиген-презентирующих клеток. Дендритные клетки, их типы и пути дифференцировки. Причины низкой эффективности иммунного ответа на опухоль. Генетические и эпигенетические механизмы «уклонения» опухоли от иммунологического контроля. Развитие иммунологической толерантности к опухолевым антигенам. Т-регуляторные клетки. Адоптивная иммунотерапия. Основные подходы к созданию клеточных вакцин. Клеточная иммунотерапия аутоиммунных заболеваний.


III. ОБЩЕЕ КОЛИЧЕСТВО ЧАСОВ ПО УЧЕБНОМУ ПЛАНУ




ВСЕГО


ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ


ЛЕКЦИИ


САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА



680


260


22





КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ


№ п/п
Тема
Часы

1
Вводная лекция «Клеточная биология - ее роль и место в системе современных био-медицинских знаний».
2

2
Механизмы регуляции клеточной пролиферации Ч.1
2

3
Механизмы регуляции клеточной пролиферации Ч.2
2

4
Пролиферативное старение и иммортализация клеток. Перспективы использования теломеризированных клеток в биологии и медицине.
2

5
Контролируемая клеточная смерть (апоптоз).
2

6
Стволовые клетки – история открытия, определение, характеристики и свойства.
2

7
Эмбриональные стволовые клетки.
2

8
Постнатальные стволовые клетки.
2

9
Перспективы использования стволовых клеток для заместительной клеточной терапии.

2

10
Перспективы использования генетически модифицированных клеток в терапевтических целях и генная терапия.

2

11
Клеточная иммунотерапия рака и хронических заболеваний. Клеточные вакцины.
2



КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ


№ п./п.
Тема
Часы

1
Приемы работы с клеточными культурами. Приготовление сред и стерильных растворов, работа с ламинарным боксом, СО2 инкубатором, инвертированным микроскопом. Криосохранение клеточных культур.
100

2
Иммуноцитохимия и иммуногистохимия. Фиксация и окраска клеток и тканей, работа с микротомом и криотомом, флюоресцентная микроскопия с исполь-зованием прямого и инвертированного микроскопов, по-лучение и обработка изображений в электронной форме.

100

3
Принципы проточной цитофлюорометрии. Подсчет кле-ток различных цитофенотипов в смешанной популяции с помощью проточного цитофлюориметра.
30

4
Принципы работы клеточного сортера. Выделение кле-ток различных цитофенотипов с помощью клеточного сортера.
30