• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Медицинская биотехнология

2022/2023
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
4
Кредиты
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
4-й курс, 1, 2 модуль

Программа дисциплины

Аннотация

Медицинская биотехнология - это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счёт междисциплинарных разработок, которые объединяют в себе инженерные подходы с достижениями биомедицинской науки и клинической практики Медицинская биотехнология направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины. Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Медицинская биотехнология», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Профессиональный цикл» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к части Дисциплины по выбору. Осваивается на 4 курсе в 1-2 модуле. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Биоинформатика», «Биохимия», «Методы исследования биологических макромолекул», «Иммунология», «Молекулярная биология» и др. Основные положения дисциплины «Медицинская биотехнология» будут использоваться при прохождении практик на 4 курсе образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Углубленное изучение теоретических и практических основ достижений медико-биологических наук, биохимии и молекулярной биологии, и разработки новых технологий в области медицинской биотехнологии, современных диагностических средств, биосовместимых материалов и клеточных технологий.
  • Знание основных и приоритетных направлений развития общей и медицинской биотехнологии, основных источников лекарственных, диагностических, профилактических средств и сопутствующих продуктов, а также инновационных биотехнологических методов и приемов совершенствования продуцентов лекарственных препаратов и биотехнологических процессов.
  • Уметь применять на практике приобретённые теоретические знания о базовых биотехнологических методах, используемых в области трансляционной и практической медицины.
  • Владеть знаниями функционирования общей схемы биотехнологических производств, получения высокоэффективных продуцентов.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Освоение приоритетных направлений медицинских биотехнологий в мире и в России, освоение принципиальной технологической схемы биотехнологического производства.
  • Освоение причин нестабильности суперпродуцентов и способов поддержания активности.
  • Знание основного оборудования, применяемого в промышленной практике биотехнологических производств.
  • Освоение микробной технологии получения различных аминокислот, контроля качества аминокислот, химического и химико-энзиматического синтеза аминокислот, производственных типов биореакторов для иммобилизованных ферментов и клеток продуцентов.
  • Освоение целенаправленной трансформации аминогликозидов, освоение резистентности к антибиотикам, знание противоопухолевых антибиотиков.
  • Освоение схемы, контроля и правил безопасности при взаимодействии с рекомбинантными белками.
  • Освоение основных микробиологических трансформаций стероидов медицинского использования.
  • Освоение основ производства моноклоналъных антител и использование соматических гибридов животных клеток, вакцин, иммунотоксинов.
  • Освоение основ производства Эргостерина (витамин Д 2), β-каротина, Убихинона.
  • Освоение этапов и условий культивирования микроорганизмов для получения липидов, используемых в медицине.
  • Знание общей характеристики полисахаридов и экзополисахаридов.
  • Освоение основ производства на основе лактобактерина, бифидумбактерина, колибактерина и бификола.
  • Освоение основ работ с нанотехнологиями в медицице: углеродные трубки, фурелен, графен, наноанализаторы, нанопинцеты, сканирующие микроскопы наноматериалы на основе полисахаридов, криогели, медицинские материалы на основе полиоксиалканоатов, модифицированные металлом альгинаты для выращивания клеток кожи, новые перевязочные материалы.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Биотехнология и медицина. Основные направления развития медицинской биотехнологии. Основные достижения современной медицинской биотехнологии.
    Предмет и содержание медицинской биотехнологии, взаимосвязь с другими предметами. История развития медицинской биотехнологии и основные достижения современного этапа. Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических средств. Классификация и характеристика биообъектов как средство производства лекарственных препаратов. Требования к продуцентам. Номенклатура лекарственных препаратов, полученных на основе биообъектов.
  • Тема 2. Биотехнология веществ синтезируемых клетками микроорганизмов, человека, животных и растений. Сохранение биоразнообразия жизни: банк биоматериалов.
    Совершенствование биообъектов - продуцентов лекарственных веществ, методами генной инженерии и молекулярной биологии. Методы для получения чистых продуктов: колоночная и тонкослойная хроматография, электрофорез. Индуцируемый мутагенез: принцип метода, классификация мутагенов. Совершенствованиебиообъекта методами клеточной инженерии. Способы нарушения регуляции обменных процессов микроорганизмов. Регуляция объема синтеза ферментов (индукция и репрессия биосинтеза ферментов). Катаболитная репрессия и регуляция переноса веществ через мембраны.
  • Тема 3. Основные этапы биотехнологического процесса производства и получения лекарственных препаратов.
    Методы и этапы подготовки посевного материала. Способы стерилизации оборудования. Разнообразие и характеристика подготовки питательных сред для культивирования продуцентов. Основное оборудование, применяемое в промышленной практике биотехнологических производств. Ферментеры, различных конструкций, аппараты для разделения культуральной жидкости и биомассы, аппараты для сушки и т.д.
  • Тема 4. Биотехнология аминокислот и их применение в качестве лекарственных средств. Направления использования ферментов в качестве лечебных средств.
    Методы получения аминокислот. Механизмы регуляции биосинтеза аминокислот. Особенности культивирования штаммов-продуцентов. Особенности питательной среды. Условия ферментации аминокислот. Биологическая роль аминокислот и их применение в качестве лекарственных средств. Химический и химико-энзиматическийсинтез аминокислот. Проблемы стереоизомерии. Разделение стереоизомеров с использованием ферментативных методов (ацилаз микроорганизмов). Микробиологический синтез аминокислот. Создание суперпродуцентов аминокислот. Особенности регуляции и схемы синтеза различных аминокислот у разных видов микроорганизмов. Мутанты и генно-инженерные штаммы-продуценты аминокислот. Получение аминокислот с помощью иммобилизованных клеток и ферментов. Основные пути регуляции биосинтеза и его интенсификация. Решение проблемы применения ферментов для лечебных целей: 1. Восполнение образовавшегося в организме дефицита того или иного фермента путем введения в организм недостающего фермента – заместительная энзимотерапия. 2. Неспецифическое использование специфических свойств отдельных ферментов для устранения патологического процесса. 3.Применение в лечебной практике ингибиторов ферментов и коферментов.
  • Тема 5. Биотехнологическое получение антибиотиков. Антибиотики нового поколения.
    Основные направления исследований в области биотехнологии антибиотиков. Продуценты антибиотиков (плесневые грибы, актиномицеты, бактерии). Биосинтез антибиотиков, как вторичных метаболитов. Регуляция биосинтеза. Условия ферментации и эффективность использования предшественников синтеза антибиотиков. Генетические методы получения активных антибиотиков. Перспективы современной биотехнологии в области получения антибиотиков.
  • Тема 6. Биотехнологическое производство рекомбинантных белков.
    Спектр биотехнологического производства рекомбинантных белков. Требования к микроорганизмам в производстве рекомбинантных белков. Правила безопасности в работе с рекомбинантными белками. Промышленное производство рекомбинантного инсулина. Схема получения рекомбинантного инсулина. Контроль концентрации инсулина в крови человека. Интерфероны.
  • Тема 7. Получение лекарственных средств на основе биотрансформации стероидных соединений.
    Получение лекарственных средств на основе биотрансформации стероидных соединений. Возможности использования микроорганизмов в создании лекарственных средств в целом и стероидной структуры, в частности. История развития трансформации стероидов. Основные стероидные препараты. Структура стероидных препаратов. Сырье для получения стероидных гормонов. Пути биосинтеза стероидных гормонов в организме (холестерин).
  • Тема 8. Иммунобиотехнология.
    Усиление иммунного ответа с помощью иммунобиопрепаратов. Вакцины на основе рекомбинантных протективных антигенов или живых гибридных носителей. Антисыворотки к инфекционным агентам, к микробным токсинам. Неспецифическое усиление иммунного ответа. Рекомбинантные интерлейкины, интерфероны и др. Механизмы биологической активности. Подавление иммунного ответа с помощью иммунобиопрепаратов. Рекомбинантные антигены. IgE - связующие молекулы и созданные на их основе толерогены. Иммунотоксины. Антиидиотипическне антитела в качестве мишени для аутоантител. Специфическая плазмоиммуносорбция.
  • Тема 9. Биотехнологическое производство витаминов. Витамины в составе лекарственных средств.
    Значение витаминов для человека. Перспективы развития биотехнологии в получении витаминных препаратов. Водорастворимые витамины. Источники водорастворимых витаминов. Рибофлавин (витамин В2), Цианокоболамин (витамин В12), Пантотеновая кислота (витамин В3), Аскорбиновая кислота (витамин С). Применение генной инженерии при синтезе витамина В2 и витамина С. Необходимость дробной подачи компонентов в питательные среды при производстве витамина В12 и сорбозы. Жирорастворимые витамины. Источники жирорастворимых витаминов.
  • Тема 10. Биотехнология липидов и полисахаридов, применяемых в медицине.
    Липиды медицинского назначения. Липосомальные лекарственные препараты в эксперименте и клинике. Фосфолипидсодержащие препараты для лечения лекарственных осложнений. Липидные препараты амфотерицина В. Азолы и флуканазол в лечении детей. Биологическая ценность полиненасыщенных жирных кислот.
  • Тема 11. Биотехнология препаратов на основе микроорганизмов-симбионтов, нормофлоры и пробиотики.
    Цели и области применения микроорганизмов-симбионтов в медицине, ветеринарии и животноводстве. Понятие симбиоза микроорганизмов. Варианты симбиоза: мутуализм, паразитизм, нейтрализм, комменсализм. Микрофлора человека. Кожная микрофлора. Микрофлора слизистых оболочек. Микрофлора желудочно-кишечного тракта (полостная и пристеночная).
  • Тема 12. Бионанотехнология в медицине. Новые биоматериалы.
    Понятие нанобиотехнология. Общая характеристика нанообъектов и наноструктур. Наночастицы и их применение. Углеродные трубки, фурелен, графен. Наноанализаторы, нанопинцеты. Сканирующие микроскопы и другие возможности нанобиотехнологии в медицине, компьютерной технологии, охране окружающей среды. Новые наноматериалы на основе полисахаридов. Криогели. Медицинские материалы на основе полиоксиалканоатов. Модифицированные металлом альгинаты для выращивания клеток кожи. Новые перевязочные материалы.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Устный опрос_Тема 1
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 2
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 3
  • неблокирующий Контрольная работа_Тема 4
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 5
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 6
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 7
  • неблокирующий Контрольная работа_Тема 8
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 9
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 10
  • неблокирующий Устный опрос_Тема 11
  • неблокирующий Контрольная работа_Тема 12
  • неблокирующий Экзамен
    Билет на экзамене состоит из 2 вопросов из разных тем.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.05 * Контрольная работа_Тема 12 + 0.05 * Контрольная работа_Тема 4 + 0.04 * Контрольная работа_Тема 8 + 0.04 * Устный опрос_Тема 1 + 0.04 * Устный опрос_Тема 10 + 0.04 * Устный опрос_Тема 11 + 0.04 * Устный опрос_Тема 2 + 0.04 * Устный опрос_Тема 3 + 0.04 * Устный опрос_Тема 5 + 0.04 * Устный опрос_Тема 6 + 0.04 * Устный опрос_Тема 7 + 0.04 * Устный опрос_Тема 9 + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Новиков, Д. А. (2016). Фармацевтическая биотехнология Методическое пособие к лабораторным занятиям, задания для самостоятельной работы и контроля знаний студентов. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.6ACE3211

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Фармацевтическая биотехнология: производство биологически активных веществ. (2013). Ukraine, Europe: НТУ “ХПИ.” Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.7ECCE7F7
  • Фармацевтическая биотехнология. Технология производства иммунобиологических препаратов. (2009). Ukraine, Europe: НТУ “ХПИ.” Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.89D9B79A