ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΙΙ – ΜΟΡΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ

Πρόσωπο με πρόσωπο-Διαλέξεις

Η διδασκαλία του μαθήματος αποτελείται από διαλέξεις και εργαστηριακές ασκήσεις.

Οι εργαστηριακές ασκήσεις (σε 2 ομάδες φοιτητών,2 διδάσκοντες ανά ομάδα 10 φοιτητών) που συνθέτουν την πρακτική άσκηση των φοιτητών είναι συμπληρωματικές των διαλέξεων και αποσκοπούν στην εξοικείωση των φοιτητών με τη λειτουργία απλών εργαστηριακών οργάνων και τις πειραματικές διαδικασίες που χρησιμοποιούνται συχνά στη διάγνωση καθώς και στην κατανόηση εννοιών που δεν παρουσιάζονται εύκολα θεωρητικά (μάθηση με βάση την πρακτική εμπειρία).

Η παρακολούθηση των διαλέξεων δεν είναι υποχρεωτική.  Η παρακολούθηση των εργαστηριακών ασκήσεων είναι υποχρεωτική.

Οι Τεχνολογίες Πληροφορικής και Επικοινωνιών χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία του υλικού των διαλέξεων, την ηλεκτρονική πληροφόρηση και την παροχή συμπληρωματικού μαθησιακού υλικού στους φοιτητές.

Ειδικότερα: Η διδασκαλία των μαθημάτων γίνεται με τη χρήση των μέσων που χρησιμοποιούνται για τη διδασκαλία των μαθημάτων:

– Χρησιμοποιείται κοινό λογισμικό (π.χ. MS powerpoint) για την προετοιμασία του υλικού των διαλέξεων και την προβολή διαφανειών και βίντεο.

– Ο οδηγός σπουδών (αναλυτικό συμπληρωματικό υλικό & πρόσθετη βιβλιογραφία), η θεωρία και τα πρωτόκολλα των εργαστηριακών ασκήσεων, οι διαφάνειες κάθε διάλεξης καθώς και σχετικά βίντεο και επιστημονικά άρθρα διατίθενται ηλεκτρονικά και διαδικτυακά στους φοιτητές μέσω του συστήματος e-class του πανεπιστημίου μας.

– Πληροφορίες σχετικά με το μάθημα, τους διδάσκοντες και τα ερευνητικά τους ενδιαφέροντα και γενικότερα το Εργαστήριο Βιολογίας της Ιατρικής Σχολής είναι διαθέσιμες ηλεκτρονικά μέσω του συστήματος e-class του πανεπιστημίου μας.

– Για τη στατιστική επεξεργασία της αξιολόγησης των φοιτητών χρησιμοποιείται κοινό λογισμικό (π.χ. MS excel).

Ανακοινώσεις, πληροφορίες κ.λπ. είναι διαθέσιμες ηλεκτρονικά μέσω του e-class. Η επικοινωνία γίνεται επίσης μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και MS-TEAMS.

Η γλώσσα αξιολόγησης είναι η ελληνική.

Μέθοδοι αξιολόγησης.

1. Για την εργαστηριακή πρακτική άσκηση: Εκθέσεις Εργαστηριακής Εργασίας, Γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου με ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και επίλυση προβλημάτων.

Η συμμετοχή των φοιτητών στις εργαστηριακές ασκήσεις καθώς και η γραπτή αναφορά των αποτελεσμάτων των ασκήσεων είναι υποχρεωτική. Η έκθεση περιλαμβάνει τα αποτελέσματα (που παρουσιάζονται σε πίνακες και διαγράμματα, καθώς και τα συμπεράσματα (π.χ. αν τα αποτελέσματα ήταν τα αναμενόμενα, αν όχι γιατί, πηγές πιθανών σφαλμάτων στα πειράματα) όπως ζητείται από κάθε άσκηση. Στο τέλος κάθε άσκησης, η γραπτή έκθεση ελέγχεται από τους εκπαιδευτές. Στο τέλος του εξαμήνου οι φοιτητές εξετάζονται στο περιεχόμενο των εργαστηριακών ασκήσεων. Η εξεταζόμενη ύλη αποτελείται από τη θεωρία, τη μεθοδολογία και τους τρόπους επεξεργασίας των αποτελεσμάτων, όπως περιλαμβάνονται στον Οδηγό της Εργαστηριακής Πρακτικής ή παρουσιάζονται από τους διδάσκοντες κατά τη διάρκεια των ασκήσεων. Μόνο οι φοιτητές που έχουν ολοκληρώσει επιτυχώς τις εργαστηριακές ασκήσεις μπορούν να συμμετάσχουν στις γραπτές εργαστηριακές εξετάσεις. Η επιτυχία στην εργαστηριακή εξέταση αποτελεί προϋπόθεση για τη συμμετοχή στις εξετάσεις του μαθήματος.

1. Για το υλικό της διάλεξης: Οι εξετάσεις του μαθήματος είναι γραπτές, διαρκούν 2 ώρες και αποτελούνται από ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής και ερωτήσεις κριτικής ή σύντομης απάντησης. Η εξεταστέα ύλη είναι οι διαλέξεις όπως περιγράφεται παραπάνω. Δικαίωμα συμμετοχής στις εξετάσεις του μαθήματος έχουν μόνο όσοι φοιτητές έχουν περάσει επιτυχώς τις εργαστηριακές εξετάσεις.

Τελικός βαθμός:

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος υπολογίζεται ως το άθροισμα του 80% του βαθμού των γραπτών εξετάσεων του μαθήματος και του 20% του βαθμού των γραπτών εργαστηριακών εξετάσεων.

Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην ανάδειξη του ρόλου της Μοριακής Βιολογίας στην σύγχρονη Ιατρική. Εστιάζει στη διερεύνηση της φύσης, δομής και ιδιοτήτων του γενετικού υλικού, σε μεταλλαξιογόνους παράγοντες (ενδογενείς και εξωγενείς) που ευθύνονται για βλάβες του DNA,  στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης των βλαβών αλλά και σε παθήσεις που προκύπτουν ως αποτέλεσμα δυσλειτουργίας αυτών των μηχανισμών. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στη ανάλυση της ροής της γενετικής πληροφορίας και στους μηχανισμούς  ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης, σε προκαρυωτικούς και κυρίως ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Αναλύονται οι ιδιότητες της χρωματίνης (ευχρωματίνης και ετεροχρωματίνης), των χρωμοσωμάτων, του γονιδιώματος και οι μηχανισμοί δια μέσω των οποίων προκύπτει η γενετική ποικιλομορφία, καθώς και η εξέλιξη γονιδίων και γονιδιωμάτων. Επιπρόσθετα αναλύονται οι επιγενετικές τροποποιήσεις του γονιδιώματος (μεθυλίωση του DNA, τροποποιήσεις ιστονών, μικρά και μακρά μη κωδικά μόρια RNA) και η συμμετοχή τους στην ομοιοστασία και σε παθήσεις και κακοήθειες και παρέχονται νέα δεδομένα  για τη χρήση τους σε θεραπευτικές παρεμβάσεις. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις νέες τεχνολογίες ανάλυσης του γονιδιώματος και στο ρόλο τους στη διάγνωση, πρόληψη και θεραπεία νοσημάτων και νεοπλασιών, στη κλωνοποίηση και στις εφαρμογές της στη γονιδιακή θεραπεία. Περιγράφονται οι βασικοί μοριακοί μηχανισμοί που ρυθμίζουν τη γήρανση, η βιολογία των βλαστοκυττάρων και η χρήση τους στις σύγχρονες κυτταρικές θεραπείες νοσημάτων και νεοπλασιών. Τέλος, αναλύονται οι βασικές αρχές της ογκογένεσης, τα ογκογονίδια και ογκοκατασταλτικά γονίδια, ο ρόλος των καρκινικών βλαστοκυττάρων στον καρκινικό μετασχηματισμό και νέες θεραπείες στο καρκίνο.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

• Έχει κατανόηση της βιολογίας των αυτοαναπαραγόμενων μακρομορίων και των αλληλεπιδράσεών τους με τις πρωτεΐνες
• Έχει γνώση των βασικών λειτουργικών δομών του ανθρώπινου γονιδιώματος
• Έχει γνώση βασικών μηχανισμών διαταραχής της γενετικής σταθερότητας (Καρκινογένεση Κληρονομικός καρκίνος/Γήρανση)
• Έχει γνώση σύγχρονων μεθόδων μοριακής βιολογίας και των εφαρμογών τους στη διάγνωση και θεραπεία νοσημάτων και κακοηθειών
• Είναι σε θέση να διακρίνει το πάσχον άτομο από το φυσιολογικό ερμηνεύοντας τα αποτελέσματα εργαστηριακών αναλύσεων (π.χ. PCR)
• Χρησιμοποιεί ποικιλία οργάνων και εξοπλισμού του εργαστηρίου (πιπέτες, συσκευή PCR, συσκευές ηλεκροφόρησης νουκλεϊκών οξέων κτλ.)

Γενικές Ικανότητες

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών 
• Αυτόνομη εργασία
• Ομαδική εργασία
• Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
• Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
• Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην  πολυπολιτισμικότητα
• Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου
• Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
• Προαγωγή της δημιουργικής, επαγωγικής και ελεύθερης σκέψης

Η ύλη του μαθήματος περιλαμβάνει τις παρακάτω ενότητες:
• Η Μοριακή Βιολογία στην Ιατρική
– Μοριακή Βιολογία και Εξατομικευμένη Ιατρική ή Ιατρική Ακριβείας, Αποτελέσματα του Προγράμματος του Ανθρώπινου Γονιδιώματος (Human Genome Project).
• Δομή και οργάνωση γονιδιώματος
– Νουκλεοσώματα (δομή, οργάνωση, λειτουργία), Αλληλεπιδράσεις με πρωτεΐνες στα κεντρομερίδια και τα τελομερή, Δομή χρωματίνης στο μεσοφασικό πυρήνα, Οργάνωση γονιδίων στο γονιδίωμα, Είδη γονιδίων, Επαναληπτικές αλληλουχίες, Διάσπαρτες επαναλήψεις, Μεταθετά στοιχεία, Μη κωδικοποιητικό DNA.
• Φυσικοχημικές ιδιότητες νουκλεϊκών οξέων
– Νουκλεϊκά οξέα, Δομή DNA/ RNA, Διαφορές-Ομοιότητες DNA/ RNA, Είδη RNA, Μεταγράφωμα
• Αντιγραφή DNA
– DNA πολυμεράσες, Λάθη αντιγραφής και proofreading δράση της DNA πολυμεράσης, Μηχανή αντιγραφής και ένζυμα που την συναποτελούν (πριμάσες, ελικάσες, τοποϊσομεράσες), Τελομερή και τελομεράση.
• Βλάβες DNA και επιδιόρθωση
– Είδη βλαβών DNA, Μεταλλαξιογόνοι παράγοντες (ακτινοβολίες, χημικοί παράγοντες), Βασικοί μηχανισμοί επιδιόρθωσης των βλαβών (NHEJ, ομόλογος ανασυνδυασμός), Βλάβες στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης: το παράδειγμα της μελαγχρωματικής ξηροδερμίας και κλασικών συνδρόμων προγηρίας.
• Μεταγραφή και επεξεργασία RNA
– Δομή και λειτουργία RNA πολυμεράσης- είδη RNA και RNA πολυμερασών, Διαφορές μεταξύ ευκαρυωτών και προκαρυωτών στην μεταγραφή, Μηχανισμός μεταγραφής, Μεταγραφικοί παράγοντες (γενικοί, ειδικοί), Μεταγραφή μιτοχονδριακών γονιδίων, Επεξεργασία μορίων RNA, Μάτισμα και εναλλακτικό μάτισμα: το εναλλακτικό μάτισμα στην οικογενή υπερχοληστερολαιμία, Αποδόμηση mRNA και δράση εξωνουκλεασών.
• Μετάφραση
– Μεταφορά γενετικής πληροφορίας από το RNA στις πρωτεΐνες, Ο πλεονάζων γενετικός κώδικας και η υπόθεση της ταλάντευσης ή αστάθειας (Wobble), Παράγοντες έναρξης της μετάφρασης (elFs), Ελεγχόμενη αποδόμηση πρωτεϊνών-δομή και λειτουργία του συστήματος ουβικουιτίνη-πρωτεάσωμα και παθήσεις: αυτοάνοσα νοσήματα, νόσος Parkinson, ιογενείς λοιμώξεις, καρκίνος, Η εξαρτώμενη από τα λυσσοσώματα πρωτεϊνική αποδόμηση, Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών, RNA και προέλευση της ζωής, Εξέλιξη RNA-DNA.
• Ρύθμιση γονιδιακής έκφρασης σε προκαρυώτες
– Απάντηση στα εξωγενή τμήματα και τροποποίηση της έκφρασης των γονιδίων, Μοριακοί διακόπτες, Βασική δομή και λειτουργία του οπερονίου στους προκαρυωτικούς οργανισμούς (ενεργοποιητές και καταστολείς), Ρύθμιση του οπερονίου της λακτόζης και η δράση της πρωτεΐνης CAP, Ρύθμιση του οπερονίου της τρυπτοφάνης και η έννοια του συν-καταστολέα, Δευτερεύων μηχανισμός ρύθμισης των οπερονίων-εξασθένιση της μεταγραφής (attenuation).
• Ρύθμιση γονιδιακής έκφρασης σε ευκαρυώτες
– Σημεία ελέγχου κατά τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας από το DNA στις πρωτεΐνες, Μεταγραφικοί ρυθμιστικοί παράγοντες και ρυθμιστικές αλληλουχίες- πυρηνικοί υποδοχείς στεροειδών ορμονών και δράση ταμοξιφαίνης, Ενεργοποιητές και καταστολείς της έκφρασης, Ενισχυτές, Συνδυαστικός έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης και ανάπτυξης.
• Επιγενετική ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων
– Μεθυλίωση DNA, τροποποιήσεις ιστονών, μεγάλα και μικρά μη κωδικά μόρια RNA, Δυσλειτουργία επιγενετικών μηχανισμών και παθογένεση ασθενειών, Μικρά παρεμβαλλόμενα RNA (RNA interference/RNAi).
• Μεταλλάξεις και Πολυμορφισμοί
– Είδη μεταλλάξεων και η εμπλοκή τους σε παθήσεις: το παράδειγμα της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας και της κυστικής ίνωσης, Πολυμορφισμοί (SNPs, STRs, VNTRs, CNVs), Πολυμορφισμοί ως προδιαθεσικοί παράγοντες παθήσεων: γονότυποι της απολιποπρωτείνης Ε και νόσος Alzheimer, Πολυμορφισμοί και ιατροδικαστική (DNA fingerprinting), Πολυμορφισμοί μιτοχονδριακού DNA, Πολυμορφισμοί και ανταπόκριση σε φάρμακα: παράδειγμα πολυμορφισμών στο ισοένζυμο του κυτοχρώματος P450 και αντιθρομβωτική θεραπεία.
• Βλαστοκύτταρα και ιστική ομοιόσταση
– Είδη και ιδιότητες βλαστοκυττάρων, Μέθοδος επαναπρογραμματισμού διαφοροποιημένων κυττάρων και παραγωγή επαγόμενων βλαστοκυττάρων, Κυτταρικός κύκλος των ενηλίκων βλαστοκυττάρων, Βλάβη στην ιστο-σηματοδότηση και επαγωγή πολλαπλασιασμού των ενηλίκων βλαστοκυττάρων, Βλαστοκύτταρα και κυτταρική θεραπεία παθήσεων: νευροεκφυλιστικές και καρδιαγγειακές παθήσεις, τραυματισμός σπονδυλικής στήλης, καρκίνος κ.α).
• Μοριακοί μηχανισμοί γήρανσης κυττάρων και οργανισμών
– Η γήρανση ως απόκριση στη συσσώρευση βλαβών, Ορόσημα της γήρανσης, Η γήρανση ως μηχανισμός φραγής στη καρκινογένεση και ως παράγοντας κινδύνου καρκινογένεσης.
• Τεχνολογίες Μοριακής Βιολογίας
– Αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) και αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης πραγματικού χρόνου (RT-PCR), Αποτύπωμα κατά Southern, Αποτύπωμα κατά Northern, Μέθοδος Sanger, Ρόλος των τεχνολογιών Μοριακής Βιολογίας στην Βιοϊατρική έρευνα και η σημασία τους στην κλινική πράξη – μοριακή διάγνωση.
• Νέες τεχνολογίες και εφαρμογές στη διάγνωση νοσημάτων
– Μέθοδος αλληλούχισης επόμενης γενιάς (NGS), Συγκριτική ανάλυση γονιδιωμάτων, Ταυτοποίηση γονίδιων και πρόβλεψη λειτουργίας, Μικροσυστοιχείες DNA και RNA-seq, Εφαρμογές στη διάγνωση γενετικών νοσημάτων (κυστική ίνωση κ.α) και κακοηθειών (συμπαγών όγκων και αιματολογικών νεοπλασιών).
• Σύγχρονη τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
– Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA, Γενετική μηχανική, Τεχνικές χειρισμού και ανάλυσης του DNA (νουκλεάσες περιορισμού).
• Κλωνοποίηση
– Κλωνοποίηση DNA στα βακτήρια -χρήση πλασμιδίων και μετασχηματισμός βακτηρίων, Δημιουργία βιβλιοθήκης DNA (γονιδιωματική βιβλιοθήκη και cDNA βιβλιοθήκη).
• Πειραματόζωα ως πρότυποι οργανισμοί
– Μοντέλα οργανισμοί (Drosophila, C.elegans, ποντίκι), Τρόποι δημιουργίας διαγονιδιακών, υπό συνθήκη διαγονιδιακών και knock out ποντικών, Συμβολή των διαγονιδιακών οργανισμών στην διαλεύκανση βιολογικών διεργασιών στην αιτιοπαθογένεια και θεραπεία παθήσεων. Ζωικά μοντέλα ανθρώπινων νόσων (Huntington, προγηρία, Αρουραίοι Zucker και παχυσαρκία).
• Εξέλιξη γονιδιωμάτων
– Τρόποι δημιουργίας γενετικής ποικιλότητας, γονιδιακή αλλαγή, Πίεση φυσικής επιλογής, εξέλιξη: δυσανεξία στη λακτόζη, Το παράδειγμα της οριζόντιας μεταφοράς γονιδίων και η αντίσταση στα αντιβιoτικά, Ομόλογα γονίδια (υψηλά συντηρημένα γονίδια), Γενετική μετατόπιση (genetic drift), Τμήματα διατηρημένης συντενικότητας (conserved synteny), Ανεκτές και μη ανεκτές αλλαγές στο γονιδίωμα- εκκαθαριστική επιλογή (purifying selection).
• Kαρκινογένεση
– Μηχανισμοί καρκινογένσης, Ογκογονίδια και ογκοκατασταλτικά γονίδια: το παράδειγμα του ρετινοβλαστώματος, Απώλεια ετεροζυγωτίας και μικροδορυφορική αστάθεια (MSI), Καρκινικά βλαστικά κύτταρα και καρκινικός μετασχηματισμός, Νέες θεραπείες στο καρκίνο.

Εργαστηριακές Ασκήσεις (Δύο ενότητες (μέρος Α και Β) που διενεργούνται σε 5 εργαστηριακές ασκήσεις)
Μέρος Α : Διάγνωση δρεπανοκυτταρικής αναιμίας μέσω Πολυμορφισμού μήκους τμημάτων περιορισμού (Restriction Fragment Length Polymorphisms, RFLP)
• Χρήση μικροπιπέτας – Απομόνωση γενωμικού DNA από περιφερικό αίμα με χρήση στηλών
• Ενίσχυση τμήματος του γοvιδίου β-σφαιρίνης μέσω της τεχνικής της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR)
• Κατάτμηση PCR προϊόντος με χρήση περιοριστικών ενδονουκλεασών
• Παρασκευή πηκτής αγαρόζης και ηλεκτροφόρηση προϊόντων πέψης στην πηκτή
• Αξιολόγηση αποτελέσματος- Διάγνωση δρεπανοκυτταρικής αναιμίας
Μέρος Β: Ορολογική Διαγνωστική μέθοδος-ELISA
• Βασικές Αρχές Ανοσολογικής Απάντησης-Αντισώματα/Χυμική Ανοσία
• Μέθοδος ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)-Ανίχνευση αντισωμάτων (π.χ. εναντίον του ιού της ιλαράς)

• Σημειώσεις μαθήματος
• Μοριακή Κυτταρική Βιολογία, Lodish Harvey, et al. [ΕΥΔΟΞΟΣ 122091150].
• Γονιδιώματα – σύγχρονες ερευνητικές προσεγγίσεις, : Brown Τ. Α. [ΕΥΔΟΞΟΣ 122074091]

Συναφή επιστημονικά περιοδικά: Nature Reviews Molecular Cell Biology, Molecular Cell, Molecular Biology and Evolution, Molecular Aspects of Medicine.