Введение в биологию стволовых клеток

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной
работе
ИНЦ РАН д.б.н.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК
основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению 06.06.01 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Специальность
03.01.03 Молекулярная биология
Федеральный ГОС ВО
Форма обучения
Очная
Программу в соответствии с ФГОС ВО разработали:
Д.б.н.,
Б.В. Попов
Санкт-Петербург
2014
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
-целью освоения дисциплины является подготовить специалистов для
фундаментальной и прикладной науки в области клеточной биологии, цитологии,
гистологии, обладающих современными теоретическими знаниями, способных
формулировать научные и прикладные задачи и предлагать подходы для их решения,
нацеленных на совершенствование и развитие своего научного потенциала и своей
личности.
- задачей освоения курса является приобретение углубленных знаний в области
биологии стволовых клеток, методических подходов идентификации стволовых клеток;
- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
изучаемой дисциплины.
-результаты обучения (компетенции) аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток»
Код
ОПК-1
ПК-2
ПК-3
УК-1
УК-3
УК-5
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их
структурный и функциональный анализ
способность демонстрировать и использовать углубленные теоретические и
практические знания фундаментальных и прикладных наук в области
естествознания, философии, клеточной и молекулярной биологии.
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и
личностного развития
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя:
 умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать
методы для решения экспериментальных задач в области биологии
стволовых клеток;
 знания о современных теоретико-методологических концепциях, лежащих в
основе дисциплины;
 знания о развитии и современном состоянии дисциплины;
Результаты изучения дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток» должны
реализоваться в знания:
 о фундаментальных концепциях в современной науки о биологии стволовых
клеток;


умения:
применять полученные знания для решения научных проблем в области клеточной
биологии и медицины;
неукоснительно следовать принципам научной методологии при решении проблем
фундаментальной науки и медицины;
навыки:
 применять полученные знания при решении экспериментальных научных задач;
 ориентироваться в научной литературе;
 понимания сущности научных методов и подходов
при
решении
фундаментальных задач.
представления:
 о современных методических подходах, используемых в биологии стволовых
клеток;
 о системности подходов в изучении на молекулярном уровне процессов,
протекающих в клетке.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ УЧЕБНОГО ПЛАНА
АСПИРАНТУРЫ
Согласно ФГОС ВПО направления 06.06.01 Биологические науки дисциплина
"Введение в биологию стволовых клеток" является дисциплиной по выбору
Вариативной части учебного плана, которую аспиранты изучают в 3 семестре
второго года обучения.
Изучение дисциплины опирается на знания в области физики, химии,
молекулярной и клеточной биологии, освоенных аспирантами на предшествующих
этапах обучения.
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЁМКОСТИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И
ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
3.1. Виды учебной работы и формы контроля
Трудоѐмкость по семестрам
Виды учебной работы
Итого,
ач
3-й сем.
ач/нед
ач/сем
Лекции (Л)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Практические занятия, семинары (ПЗ)
Самостоятельная работа (СР)
Зачет (З)
1
18
18
1
2
18
36
18
72
Общая трудоемкость освоения
дисциплины
В академических часах: а.ч.
В зачетных единицах: ЗЕ
1
3.2. Разделы дисциплины и виды учебной работы
108/
3ЗЕ
Разделы дисциплины
Л,
ач
ПЗ,
ач
СРС,
ач
Концепция стволовой клетки, характеристика
стволовых клеток, эмбриональные и
индуцированные плюрипотентные стволовые
клетки.
Элементы машины клеточного цикла и их роль в
регуляции деления клетки.
1
1
4
6
3.
Внутриклеточный
и
внеклеточный
контроконтроль клеточного деления и роста
2
2
8
4.
Роль продуктов семейства гена ретинобластомы
(pRb) в контроле клеточного цикла,
дифференцировки и апоптоза.
2
5.
Роль транскрипционной регуляции в работе
машины клеточного цикла.
2
6
Сигнальные пути PcG и Shh в регуляции функций
стволовых клеток.
2
8
7.
Сигнальные пути МАРK, Jak-STAT, Notch и TGFb
в регуляции функций стволовых клеток.
2
8
8.
Сигнальный пути Wnt/b-катенин в регуляции
функций стволовых клеток.
2
8
9.
Молекулярная регуляция функций стволовых
клеток, ниши стволовых клеток.
2
4
10
Зародышевые стволовые клетки и половые
клетки.
1
4
4
11.
Соматические стволовые клетки и опухолевые
стволовые клетки.
1
4
4
Итого по видам учебной работы
18
18
72
1.
2.
Общая трудоемкость: а.ч./ЗЕ
8
4
108/ 3
ЗЕ
4. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ
Разделы дисциплины
6
Содержание разделов
8
1. Концепция стволовой клетки,
характеристика стволовых клеток,
эмбриональные и индуцированные
плюрипотентные стволовые клетки.
Концепция стволовой клетки.
Эмбриональные стволовые клетки, общая
характеристика.
Этические проблемы в исследованиях
стволовых клеток.
Индуцированные плюрипотентные клетки.
2. Элементы машины клеточного цикла
и их роль в регуляции деления клетки.
Основные элементы машины клеточного
цикла.
Роль отдельных элементов машины
клеточного цикла.
Машина клеточного цикла инициирует,
генерирует и контролирует основные
процессы клеточного
Методы изучения клеточного цикла
млекопитающих.
3. Внут3. Внутриклеточный и внеклеточный
контроконтроль клеточного деления и роста.
А. Внутриклеточный контроль деления
клеток: 1. Механизм инициации и контроля
репликации ДНК.
2.Механизм регуляции митоза.
3. Контрольная точка повреждения ДНК.
4. Регуляция инициации и прогрессии фазы
G1.
Б. . Внеклеточный контроль деления и
роста клеток.
5. Регуляция деления клеток ростовыми
факторами.
6. Стимуляция клеточного роста ростовыми
факторами.
4. Роль продуктов семейства гена
ретинобластомы (pRb) в контроле
клеточного цикла, дифференцировки и
апоптоза.
Клонирование рRb, общая и
функциональная структура рRb и членов
его семейства. Регуляция эффекторных
функций pRb. Апоптоз, функциональная
роль и механизмы. Роль pRb в регуляции
самоподдержания стволовых клеток.
Получение антител к
нефосфорилированным и
фосфорилированным сайтам pRb.
5. Роль транскрипционной регуляции в
работе машины клеточного цикла.
Структура и функции хроматина.
Структурная организация контрольной
области эукариотического гена.
Механизмы взаимодействия между белками
семейств pRb и E2F.
Методы изучения транскрипционной
активности отдельных компонентов
машины клеточного цикла.
Роль микро-РНК (мкРНК) и маленькой
интерферирующей РНК (миРНК) в
регуляции функций стволовых клеток.
6. Сигнальные пути PcG и Shh в
регуляции функций стволовых клеток.
7. Сигнальные пути МАРK, Jak-STAT,
Notch и TGFb в регуляции функций
стволовых клеток.
8. Сигнальный пути Wnt/b-катенин в
регуляции функций стволовых клеток.
9. Молекулярная регуляция функций
стволовых клеток, ниши стволовых
клеток.
10. Зародышевые стволовые клетки и
половые клетки.
11. Соматические стволовые клетки и
опухолевые стволовые клетки.
Роль Bmi1 - члена семейства генов
Polycomb (PcG), в регуляции функций
стволовых клеток. Роль семейства PcG и
белка Bmi1 в самоподдержании стволовых
клеток. Роль белка Sonig Hedgehog (Shh),
члена семейства Hedgehog, в регуляции
функций стволовых клеток.
Рак и старение организма.
Передача сигналов через поверхностные
рецепторы, связанные с ферментами.
Сигнальный путь, активируемый
суперсемейством белков TGFb, и его роль в
регуляции функций стволовых клеток.
Роль сигнального пути Notch в регуляции
функций стволовых клеток.
Семейство белков Wnt, общая
характеристика, процессинг, передача
сигналов, роль в активации рaзличных
сигнальных путей. Роль сигналов Wnt/bкатенин в регуляции функций стволовых
клеток. Сигналы Wnt/b-катенин
регулируют выбор клеточной судьбы в
стволовых клетках.
Роль сигнальных путей JAK-STAT и
MAPK-ERK в регуляции само-поддержания
и дифференцировки эмбриональных
стволовых клеток (ЭСК). Сравнение
механизмов регуляции перехода G1/S в
ЭСК и дифференцирующихся соматических
клетках. Понятие о нишах стволовых
клеток. Регуляция состояния покоя и
активации СК в нише различными
сигнальными путями.
Что определяет природу истинных
зародышевых клеток?
Формирование зародышевых клеток in vivo
От ооцитов к раннему эмбриону
Зародышевые клетки, плюрипотентность и
рак. От плюрипотентных клеток к
соматическим и обратно к половым клеткам
Получение зародышевых клеток in vitro
Классификация соматических стволовых
клеток. Стволовые клетки кожи.
Стволовые клетки грудной железы.
Стволовые клетки кишечника.
Стволовые кроветворные клетки.
Стволовые клетки предстательной железы
Мезенхимальные стволовые клетки (МСК).
Опухолевые стволовые клетки (ОСК).
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В преподавании курса используются
образовательные технологии:
– лекции;
- практические занятия;
- самостоятельная работа слушателей.
преимущественно
традиционные
Вместе с тем, в преподавании курса используются современные технологии, такие
как проблемное обучение, обучение на основе опыта, индивидуальное обучение,
междисциплинарное обучение. Традиционным для курса является широкое использование
знаний аспирантов, полученных ими в ходе освоения курсов физических дисциплин. Курс
лекций "Введение в биологию стволовых клеток" базируется на знаниях, приобретенных
слушателями на предыдущих этапах обучения, в частности Клеточной биологии,
Молекулярной биологии, физики, химии. Знания, приобретенные аспирантами,
прослушавшими курс лекций "Введение в биологию стволовых клеток" будут с успехом
использованы при сдаче кандидатского экзамена по дисциплине 03.03.04 Клеточная
биология, цитология, гистология и написании квалификационной работы.
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ.
Темы практических занятий:
1. Элементы машины клеточного цикла и их роль в регуляции деления
клетки.
2. Роль транскрипционной регуляции в работе машины клеточного цикла.
3. Зародышевые стволовые клетки и половые клетки.
4. Соматические стволовые клетки и опухолевые стволовые клетки.
7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
7.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы аспиранта при освоении дисциплины «Введение в
биологию стволовых клеток» является приобретение им знаний:
 о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
 о современных теоретических и методологических концепциях, лежащих в основе
учения о стволовых клетках, их биологии, дифференцировке;
 об экспериментальных подходах при решении задач использования стволовых
клеток в медицине;
7.2. Оценочные средства
Критерием усвоения материала курса лекций по дисциплине «Введение в
биологию стволовых клеток» является посещение лекций, успешная сдача зачета и
использования самостоятельной работы для приобретения дополнительных знаний,
полезных для успешной сдачи кандидатского экзамена по специальности 03.01.03.
Молекулярная биология, выполнения квалификационной работы и последующей защиты
кандидатской диссертации.
В конце курса лекций слушатели сдают зачет.
8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1. Адрес сайта курса
8.2. Рекомендуемая литература
Основная литература
Попов Б.В. «Введение в клеточную биологию стволовых клеток». Учеб.метод.пособие.-СПб: СпецЛит,- 2010.-319 с.
Дополнительная литература:
Нельсон Д.,Кокс М. «Основы биохимии Ленинджера»: В 3 т. / Пер.с англ. Т.П.Мосоловой
и др.; под ред.А.А.Богданова,С.Н.Кочеткова.М.: БИНОМ.Лаборатория знаний, 2014.(Лучший зарубежный учебник)
Электронные и Internet-ресурсы:
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Чтение курса лекций осуществляется в малом конференц - зале Института цитологии
РАН, для презентаций используется компьютер ACER Model ZL1 с приставкой In FOCUS
Model LP70. Преподаватель может использовать компьютерные программы и все
иллюстративное оборудование, которым располагает Институт цитологии.
Федеральное агентство научных организаций
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ
ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИНЦ РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной работе
ИНЦ РАН
д.б.н.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
ПОЛОЖЕНИЕ
о фонде оценочных средств
по учебной дисциплине Введение в биологию стволовых клеток
(дисциплина по выбору)
направление подготовки 06.06.01. Биологические науки
специальность 03.01.03. Молекулярная биология
Санкт-Петербург
2014
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
-целью освоения дисциплины является подготовить специалистов для
фундаментальной и прикладной науки в области клеточной биологии, цитологии,
гистологии, обладающих современными теоретическими знаниями, способных
формулировать научные и прикладные задачи и предлагать подходы для их решения,
нацеленных на совершенствование и развитие своего научного потенциала и своей
личности.
- задачей освоения курса является приобретение:
- углубленных знаний в области биологии стволовых клеток;
- методических подходов идентификации стволовых клеток;
-- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
изучаемой дисциплины.
-результаты обучения - компетенции аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток»
Код
ОПК-1
ПК-2
ПК-3
УК-1
УК-3
УК-5
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их
структурный и функциональный анализ
способность демонстрировать и использовать углубленные теоретические и
практические знания фундаментальных и прикладных наук в области
естествознания, философии, клеточной и молекулярной биологии.
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и
личностного развития
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя:
 умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать
методы для решения экспериментальных задач в области биологии
стволовых клеток;
 знания о современных теоретико-методологических концепциях, лежащих в
основе дисциплины;
 знания о развитии и современном состоянии дисциплины;
Результаты изучения дисциплины «Введение в биологию стволовых клеток» должны
реализоваться в знания:
 о фундаментальных концепциях в современной науки о биологии
стволовых клеток;







умения:
применять полученные знания для решения научных проблем в области клеточной
биологии и медицины;
неукоснительно следовать принципам научной методологии при решении проблем
фундаментальной науки и медицины;
навыки:
применять полученные знания при решении экспериментальных научных задач;
ориентироваться в научной литературе;
понимания сущности научных методов и подходов
при
решении
фундаментальных задач.
представления:
о современных методических подходах, используемых в биологии стволовых
клеток;
о системности подходов в изучении на молекулярном уровне процессов,
протекающих в клетке.
2. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
2.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы аспиранта при освоении дисциплины «Введение в
биологию стволовых клеток» является приобретение им знаний:
 о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
 о современных теоретических и методологических концепциях, лежащих в основе
учения о стволовых клетках, их биологии, дифференцировке;
 об экспериментальных подходах при решении задач использования стволовых
клеток в медицине.
2.2. Оценочные средства
Промежуточная аттестация проводится в виде коллоквиума.
Вопросы коллоквиума:
1. Концепция стволовой клетки.
2. Внутриклеточный контроль деления, основные элементы клеточного цикла.
3.Внеклеточный контроль деления клеток.
4.Пролукты семейства гена ретинобластомы, роль в регуляции клеточного цикла.
5. Регуляция клеточного цикла на уровне хроматина. Транскрипционная машина и
роль отдельных ее компонентов в регуляции клеточного цикла.
6. Сигнальные пути и их роль в регуляции функций стволовых клеток.
7. Понятие о нишах стволовых клеток, регуляция состояния покоя и активации
стволовых клеток различными сигнальными путями.
8. Классификация соматических стволовых клеток.
9. Что определяет природу истинных зародышевых клеток?
10. Этические проблемы исследования стволовых клеток.
Критерием усвоения материала курса лекций по дисциплине «Введение в
биологию стволовых клеток» является посещение лекций, успешная сдача зачета и
использования самостоятельной работы для приобретения дополнительных знаний,
полезных для успешной сдачи кандидатского экзамена по специальности 03.01.03.
Молекулярная биология, выполнения квалификационной работы и последующей защиты
кандидатской диссертации.
В конце курса лекций слушатели сдают зачет.