Aplicacions  biomèdiques  de la biotecnologia  és una assignatura  optativa que s’imparteix al 4t curs de la llicenciatura  de Biotecnologia  que pretén  aportar  a l’alumne  els conceptes  bàsics sobre els nous procediments biotecnològics en l’àmbit de la salut humana, incloent-hi sistemes de  diagnosi,  investigació  biomèdica  i  teràpia  no  farmacològica.   Es  presenten  aplicacions basades  en els coneixements  adquirits  a les assignatures  de genètica  molecular,  enginyeria genètica  molecular  i cultius cel·lulars,  així com en fonaments  biològics  del desenvolupament que  són  presentats  durant  curs.  L’assignatura  es  dirigeix  a  alumnes  interessats  en  l’àmbit biosanitari  (recerca  biomèdica,  empreses  farmacèutiques,   laboratoris  d’anàlisis  clíniques  i similars).

Requisits per cursar-la

Prerequisits: 101611 Enginyeria genética, microbiologia, biologia cel·lular, genètica molecular i enginyeria genètica molecular

Corequisits: Disponibilitat en horari de matí o tarda per realitzar pràctiques en sessions de 3h

Recomanacions

Calen coneixements de genètica molecular, virologia, microbiologia i biologia cel·lular

Pel que fa a coneixements, l’estudiant que superi l’assignatura ha de:

1. Conèixer la terminologia científica bàsica aplicada a la biotecnologia biomèdica als àmbits de les teràpies regeneratives i microbiologia biomèdica.
2. Reconèixer i classificar els fonaments i procediments relacionats amb medicina regenerativa i microbiologia en l’àmbit biomèdic.
3. Conèixer els conceptes biològics que fonamenten les aplicacions biotecnològiques en l’àmbit biomèdic presentades a classe.
4. Integrar les diferents aplicacions biotecnològiques presentades a classe.
5. Conèixer les estratègies i els procediments experimentals utilitzats pel descobriment i desenvolupament d’eines biomèdiques explicades a classe.
6. Conèixer els elements bàsics d’un laboratori de biotecnològic en l’àmbit biomèdic i les pautes bàsiques per assegurar la fiabilitat en els resultats i seguretat en el treball al laboratori.

A nivell de procediment, l’estudiant que superi l’assignatura ha de:

1. Entendre i discutir els procediments experimentals que fonamenten les descobertes biotecnològiques en l’àmbit biomèdic explicats a classe.
2. Saber utilitzar els elements bàsics d’un laboratori de biotecnologia biomèdica.
3. Adquirir experiència en la gestió del temps al laboratori biotecnològic.
4. Comprendre i saber utilitzar els procediments desenvolupats a pràctiques.
5. Analitzar i comparar els resultats experimentals i valorar la seva importància i les seves limitacions.
6. Saber recollir informació bàsica d’un tema, elaborar un resum i exposar-lo.
7. Mostrar hàbits regulars d’estudi sostenible.

Competències generals

CG1 Ser capaç de buscar i utilitzar selectivament fonts d'informació necessàries per aconseguir els objectius formatius.

CG2 Interpretar la informació cientificotècnica amb un sentit crític, i ser capaç de fer presentacions basades en aquesta informació.

CG4 Conèixer i utilitzar adequadament el vocabulari científic i tècnic propi dels diferents àmbits de la Biotecnologia.

CG5 Treballar al laboratori aplicant criteris de qualitat i bona pràctica.

CG6 Conèixer i saber utilitzar el programari i les bases de dades específiques en els diferents àmbits de la Biotecnologia.

CG7 Utilitzar el mètode científic per analitzar dades i dissenyar estratègies experimentals amb aplicacions biotecnològiques.

CG11 Adquirir criteris d'elecció de les tècniques analítiques més adequades per a cada cas pràctic concret.

Competències específiques

CE34 Ser capaç de dissenyar el protocol d'un procés biotecnològic específic amb els requisits pràctics necessaris per a dur-lo a terme i els paràmetres d'avaluació d'aquest.

CE44 Conèixer els principals àmbits d'aplicació de la Biotecnologia i adquirir la capacitació bàsica en alguns d'ells

1. Introducció. (DS, 1h).

2.  Teràpia  gènica:  bases,  tecnologia,   aplicacions   ex  vivo/in  vivo.  (DS,  3h)  Aplicacions. Estratègies per a la substitució d’un gen, sobre-expressió  gènica, repressió gènica permanent; tipus de vehicles utilitzats: vectors virals i vehicles no virals.

3. Fonaments  en biologia  cel·lular  del desenvolupament  embrionari.  (JH, 1h) Blastocist, gastrulació, capes germinals i teixits derivats.

4. Cèl·lules mare: tipus i origen, funcions fisiològiques. (JH, 2h /DS, 1h) Propietats. Cèl·lules mare embrionàries, cèl·lules mare adultes. Nínxols de cèl·lules mare. Programa  gènic  pel  manteniment  de l’autorenovació. Reprogramming. La  cèl·lula mare cancerosa. Organoids.

5.  Teràpia  cel·lular:  tipus,  aplicacions,  reptes  tècnics  i  ètics.  (JH,1  h    /DS,  3h)  Principals conceptes  bàsics i tècnics. Aspectes ètics. Estratègies  en medicina regenerativa  en malalties del sistema nerviós i cardiovascular, aplicacions actuals i perspectives.

6.  Enginyeria  de  teixits:  bases,  aplicacions,  tecnologia.  (DS,  2h)  Principals  conceptes  i aplicacions. Matrius sintètiques, Rapid prototyping, creació d’òrgans ex-vivo.

7. Models experimentals de patologies humanes. (MLL, 3h) Ratolins transgènics, knock-out i knock-in. Disseny i tècniques d’obtenció. Caracterització del fenotip. Exemples pràctics.

8. Altres aplicacions biomèdiques de la transgènesi: pharming, xenotransplantament.  (MLL, 1h).  Utilització  d’animals  com  a  bioreactors  per  a  la  producció  de  biofàrmacs:  “pharming”. Potencials donants d’órgans per al xenotransplantament.

9.  Clonatge  d’humans:  mètodes  de  clonatge,  clonatge  reproductiu,  clonatge  terapèutic. (MLL, 1h). Estratègies per al clonatge de mamífers. L’ovella Dolly com a exemple. Finalitats del clonatge d’humans: clonatge reproductiu i clonatge terapèutic.

10.  Aproximación   molecular   a  la  patogénesis   bacteriana.   (3h).   Paradigmas   de  las interacciones hospedador (Humanos)-parásitos  (bacterias).

11. Respuestas microbianas generales al estrés y posibles dianas de regulación para el diseño de fármacos (2h).

12. Resistencia microbiana a biofármacos. Búsqueda de nuevos antimicrobianos. (4h). Tipos de mecanismos moleculares que intervienen en la aparición de resistencias a antimicrobianos. Nuevos antibióticos, perspectivas biomédicas y biotecnológicas.

13.  Genómica  microbiana.  (4h).  Nuevos  métodos  de  secuenciación.   Aplicaciones  de  la genómica comparada, metagenómica y transcriptómica en el estudio e identificación de microorganismos.

Activitats pràctiques

Sessió a l’aula d’informàtica:  disseny d’un vector per a la repressió permanent  de l’expressió d’un gen determinat mitjançant la tècnica de interferència de RNA. (DS, 2h)

Simulació de teràpia gènica in vitro: Silenciament del gen EndoG en una línea cel·lular de càncer d'endometri (DS, 12h).

Diferenciació neuronal a partir de precursors neurals (JH, 12h) 

Pràctica de bioinformàtica: Anàlisi i interpretació dels resultats d’un microarray (2h)

Per assolir els objectius i adquirir les competències atribuïdes programem les següents activitats: Classes magistrals: Es realitzen amb tots els alumnes (20-24). Tenen com a finalitat exposar els continguts i destacar aquells aspectes més importants, orientant a l'alumne en la seva preparació. Pràctiques de laboratori: Es realitzen en 2 grups (10-12 alumnes). Tenen dues finalitats. Repassar, reforçar i aplicar conceptes teòrics des d'una perspectiva pràctica, així com presentar el desenvolupament normal d'activitats en un laboratori d'investigació biomèdica en el qual s'apliquen diferents tècniques de forma solapada durant un període de temps amb un objectiu final. Seminaris: Utilització de mitjans informàtics com a eina en el desenvolupament d'experimentació biomèdica.

Tipus d’activitat: TEO: teoria;PRA: pràctiques laboratori, SEM: Seminari; INF: Informàtica; ACD: Activitat dirigida.

L’aprenentatge  s’avaluarà mitjançant 2 proves escrites incolent preguntes tipus test i de desenvolupament curt (80% de la nota), la data de les quals es troba indicada al calendari de l'assignatura, i una prova de pràtiques que s'efectuarà en acabar aquestes, el darrer dia de cada un dels 2 blocs (20%). Cada examen de teoria de l’assignatura  es superarà amb una nota mínima global de 5 sobre 10.  L'assistència a les pràctiques (informàtica i laboratori) és necessària per aprovar l’assignatura.  Per superar l’assignatura s’haurà d’obtenir un 5 sobre 10 en la nota de cada examen. L'assignatura es supera amb un 5, sempre i quan s'hagin aprovat (5) cada un dels 2 parcials. En cas contrari cal recuperar el parcial no aprovat. Hi ha programat un dia, indicat al calendari, per fer la recuperació de la part teòrica en cas que es suspengui l'assignatura.

L' alumne que s'aculli a la modalitat d'avaluació alternativa s'haurà de presentar a un examen de teoria el dia i hora que s'hagi programat per l’avaluació de la resta de la classe. Aquests exàmens suposen el 100% de la nota.  Composició de l'examen: el mateix contingut que l’examen preparat per a la resta de la classe.  L'alumne estarà exempt de l'obligatorietat d'assistir als seminaris i a les pràctiques de l'assignatura. 

Bibliografia bàsica:

Textbook of Gene Therapy. KK Jain. Seattle. Hogrefe & Huber cop. 1998

Biotecnología   en  la  Medicina  del  Futuro.  Fundación   Cotec  para  la  Innovación   Tecnológica. Madrid. 2006.

Cell   Therapy.    García-Olmo    García-Verdugo/Alemany/Gutiérrez-Fuentes.   Fundación    Lilly   y Cellerix Eds. McGraw

Human Molecular  Genetics – 2nd Edition. Tom Strachan,  Andrew Read. John Wiley & Sons Inc., 1999

Genetic   Variation:   A  Laboratory   Manual.   Michael   P.,  Ph.D.   Weiner,   Stacey   B.  Gabriel,   J. Claiborne Stephens. Cold Spring Harbor Laboratory PRESS 2007.

Manipulating  the  mouse  embryo:  A  laboratory  manual.  Andras  Nagy.  3d  Edition.  Cold  Spring Harbor Laboratory Press.

Curso  de  Biotecnología   Aplicada   7ª  edición.  J  Bueren  &  JL  Motellón.   Saned,  2007  (Web- descarga gratis) 

Diagnostic  Techniques  in Genetics  (2006)  Jean-Louis  Serre,  Isabelle  Heath,  and Simon  Heath. Ed  John  Wiley  Introduction   to  Risk  Calculation   in  Genetic   Counseling.   Young,   ID.  Oxford University Press 2007

Neural Stem cells for brain and spinal cord repair. Zigova, T. Humana Press. 2002

Webs:

International  Society for Stem Cell Research http://www.isscr.org/public/regions/index.cfm

Revistes Científiques i bases de dades: Nature Biotechnology

http://www.nature.com/nbt/index.html Trends in Biotechnology http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/405917/description#description Gene Therapy

http://www.nature.com/gt

Current Opinion in Biotechnology http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/601293/description#description GeneReviews  on-line acces

http://www.genetests.org/servlet/access?id=8888891&key=b-lu63I- K7hg6&fcn=y&fw=Qorm&filename=/about/content/reviews.html

Cell Stem Cells http://www.cellstemcell.com/