Τμήμα Ιατρικής
Πανεπιστημίου Πατρών
Προπτυχιακά Μαθήματα

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΙΙ

Εξάμηνο Β (Υποχρεωτικό)

Κωδικός MED801

Ώρες Διδασκαλίας Διδασκαλία: 3 την εβδομάδα, Εργαστήρια: 3 / δεκαπενθήμερο / φοιτητή,Διδασκαλία σε ομάδες (12 άτομα)

Δ.Ε.Π.

Γενική Περιγραφή

 

Σκοπός

 

Ύλη

Διδασκαλία

Εισαγωγικές έννοιες
Ιστορική αναδρομή και κομβικά επιτεύγματα της επιστήμης της γενετικής και της γενετικής του ανθρώπου. Εισαγωγικές έννοιες της γενετικής του ανθρώπου και αναγωγή στην ιατρική και τα γενετικά νοσήματα. Στόχοι και κλάδοι της ιατρικής γενετικής. Οι κατηγορίες των γενετικών νοσημάτων. Η κυτταρική διαίρεση και η αναπαραγωγή υπό το πρίσμα της γενετικής του ανθρώπου. Γενεαλογικά/οικογενειακά δένδρα.

Τεχνολογία του Ανασυνδυασμένου DNA
Περιοριστικά ένζυμα. Ηλεκτροφόρηση νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών. Υβριδοποίηση νουκλεϊκών οξέων. Προσδιορισμός αλληλουχίας DNA, RNA και πρωτεϊνών. PCR. Χημική σύνθεση DNA. Κλωνοποίηση (οχήματα DNA και ξενιστές). Βιβλιοθήκες DNA – απομόνωση γονιδίων. Τεχνικές Southern, Northern, Western, RT-PCR, in situ υβριδοποίηση με RNA. Τεχνολογίες έκφρασης/παραγωγής ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών. Δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών.

Πρότυπα Μονογονιδιακής Κληρονόμησης 
Μενδελική κληρονόμηση, παράγοντες που επηρεάζουν τα πρότυπα κληρονόμησης. Σχέση γονοτύπου-φαινοτύπου. Πρότυπα αυτοσωματικής επικρατούς και υπολειπόμενης κληρονόμησης, προσδιορισμός συχνότητας αλληλομόρφων, εξισορρόπηση γονιδιακής δόσης, απενεργοποίηση του χρωμοσώματος Χ,  κληρονόμηση συνδεδεμένη με το χρωμόσωμα Χ, με το χρωμόσωμα Υ, ψευδοαυτοσωματική  κληρονόμηση. Γενετική ετερογένεια, ετερογένεια αλληλομόρφων, ετερογένεια γενετικού τόπου.  Διεισδυτικότητα και ποικίλλουσα εκφραστικότητα. Παρουσίαση αντιπροσωπευτικών νοσημάτων και μεταβίβασης από γενιά σε γενιά. Μη κλασσικός τρόπος κληρονόμησης: γονιδιωματικό εντύπωμα και σχετικά νοσήματα, μιτοχονδριακή κληρονόμηση, μονογονεϊκή δισωμία, μωσαϊκισμός και αντιπροσωπευτικά νοσήματα. Δυναμικές μεταλλάξεις/διαταραχές λόγω επέκτασης τρινουκλεοτιδικών επαναλήψεων, το φαινόμενο της επίσπευσης. Το σύνδρομο του εύθραυστου Χ και η χορεία Huntington.

Γενετική ποικιλότητα. Πολυμορφισμοί του γονιδιωματικού DNA ως δείκτες ασθενειών
Μεταλλάξεις, μεταθετά στοιχεία  και οριζόντια μετακίνηση του DNA. Άνισος επιχιασμός-ανασυνδυασμός του DNA.  Δημιουργία  οικογενειών γονιδίων. Δημιουργία νέων γονιδίων και πρωτεϊνών. Πολυμορφισμοί του γονιδιωματικού DNA, μενδελική κληρονόμηση πολυμορφικών θέσεων. Είδη και φύση πολυμορφικών θέσεων, τρόποι ανίχνευσης RFLP, VNTR, μικροδορυφορικών αλληλουχιών. Γενετική σύνδεση, φάση γενετικής σύνδεσης. Τα διάφορα είδη πολυμορφισμών του DNA ως εργαλεία-δείκτες γενετικών  νοσημάτων.
 
Πολυτπαραγοντικά Νοσήματα
Η γενετική των συχνών νοσημάτων με πολυπαραγοντική κληρονόμηση, πολυπαραγοντικοί χαρακτήρες. Ποιοτικά και ποσοτικά γνωρίσματα. Γενετική ανάλυση των ποσοτικών γνωρισμάτων ενός νοσήματος. Πολυπαραγοντικές συγγενείς δυσπλασίες. Σύνθετες διαταραχές της ενήλικης ζωής.

Πρότυπα Γενετικών Νοσημάτων : μοριακή παθολογία 
Επιλεγμένα παραδείγματα-πρότυπα γενετικών νοσημάτων. Μοριακή βάση αιμοσφαιρινοπαθειών, συσχέτιση με κλινική εικόνα, ετερογένεια αλληλομόρφων. Θαλασσαιμίες. Οικογενής υπερχοληστερολαιμία. Σχέση δομής και λειτουργίας της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης. Συσχέτιση της θέσης και της φύσης της μετάλλαξης με τον φαινότυπο και την κλινική βαρύτητα του νοσήματος.

Γονιδιωματική Ιατρική.  Η συμβολή της ανάλυσης του γονιδιώματος του ανθρώπου στην βιοϊατρική
Αρχιτεκτονική και οργάνωση του γονιδιώματος του ανθρώπου. Γενετική και φυσική χαρτογράφηση χρωμοσωμάτων. Στόχοι και σύγχρονα επιτεύγματα του προγράμματος ανάλυσης του γονιδιώματος του ανθρώπου. Χρωμοσωματικοί χάρτες και γονιδιακή πυκνότητα, συσχέτιση με χρωμοσωματικά νοσήματα. Κλωνοποίηση γονιδίων ασθενειών με βάση τη χρωμοσωματική θέση τους. Πρότυπα γονιδιακής έκφρασης, «ομικές» τεχνολογίες και μοριακή διάγνωση. Γενετική ποικιλότητα & εξατομικευμένη θεραπευτική αγωγή.  
 
Κλινική Κυτταρογενετική: Ατυπίες αυτοσωματικών-φυλετικών χρωμοσωμάτων και μέθοδοι ανάλυσης
Συμβατικός καρυότυπος. Κριτήρια ταξινόμησης χρωμοσωμάτων. Ζώνες και ονοματολογία. Αριθμητικές και δομικές αλλαγές στα χρωμοσώματα  και πως προκύπτουν, μεταγεννητικός χρωμοσωματικός έλεγχος και κλινικές ενδείξεις για χρωμοσωματική ανάλυση. Σύνδρομα αυτοσωματικών και φυλετικών χρωμοσωμάτων. Μοριακές μέθοδοι χρωμοσωματικής ανάλυσης και εφαρμογές τους (FISH, CGH, μικροσυστοιχίες DNA, συστοιχίες CGH, πολυχρωματικός καρυότυπος, καρυότυπος ροής, μοριακός καρυότυπος). Φυλο-καθορισμός, γενετική βάση συνδρόμων αναστροφής του γενετικού φύλου, χρωμόσωμα Υ και ανδρική υπογονιμότητα. Κυτταρογενετική του καρκίνου.

Ρύθμιση κυτταρικού πολλαπλασιασμού, Απόπτωση, Γενετική του Καρκίνου 
Αυξητικοί παράγοντες, pRb και ρύθμιση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, μοριακά φρένα του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, κυτταρική γήρανση. Απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος):  ρόλος, μορφολογικές αλλαγές και μοριακά μονοπάτια ενεργοποίησης. Ο καρκίνος ως γενετικό νόσημα. Βήματα της καρκινογένεσης. Καρκίνος και γενετική αστάθεια. Ογκογονίδια και μηχανισμοί ενεργοποίησης αυτών, ογκοκατασταλτικά γονίδια.

Προγεννητική Διάγνωση
Ενδείξεις, μεθοδολογία προγεννητικού χρωμοσωματικού ελέγχου. Αμνιοπαρακέντηση, δειγματοληψία χοριακών λαχνών, νεώτερες προσεγγίσεις. Υπερηχογραφικός και βιοχημικός έλεγχος. Προγεννητικός μοριακός έλεγχος.

Εξέλιξη Γενετική Πληθυσμών 
Ιστορική ανασκόπηση της έννοιας της εξέλιξης. Λαμάρκ, Δαρβίνος. Προσαρμογή/προσαρμοστικότη-τα. Παράγοντες εξέλιξης. Μικρο-εξέλιξη. Μοριακή εξέλιξη. Φυσική επιλογή. Ισόρροπος πολυμορφι-σμός. Πληθυσμιακή γενετική. Νόμος Hardy-Weinberg και εφαρμογές, παραδείγματα.

Διδάσκοντες: Ν. Μοσχονάς, Ι. Ζαρκάδης, Ζ. Λυγερού, Α. Παπαχατζοπούλου

Φροντιστήρια

  1. Βασικές έννοιες ιατρικής γενετικής. Μενδελικά νοσήματα: Σχέση γενετικών παραγόντων και περιβάλλοντος. Κατηγορίες γενετικών νοσημάτων, σχετική συχνότητα. Αλληλόμορφα γονιδίου, τύποι κληρονόμησης. Ανακατανομή γενετικού υλικού, γονιδιακή δεξαμενή και γενετική ποικιλότητα. Ωογένεση, σπερματογένεση. Γονότυπος-φαινότυπος, γενετική προδιάθεση . Εξοικείωση με τη δημιουργία γενεαλογικού δένδρου. Ασκήσεις σε θέματα μονογονιδιακής κληρονόμησης. Αρχές πιθανοτήτων και ασκήσεις.
  2. Γενετική μηχανική: Πολλαπλασιασμός τμημάτων DNA/RNA με κλωνοποίηση σε πλασμιδιακά οχήματα, PCR, RT-PCR  και χημική σύνθεση ολιγονουκλεοτιδίων. Μελέτη της έκφρασης ενός γονιδίου στο επίπεδο του mRNA (northern blot, RNA protection assay, in situ υβριδοποίηση,,RT-PCR, μικροσυστοιχίες). Μελέτη της έκφρασης ενός γονιδίου στο επίπεδο της πρωτεΐνης (western blot, ELISA,   ανοσο-ιστοχημεία). Σύνθεση νέων μορίων DNA  In vitro σύνθεση RNA In vitro μετάφραση mRNA. Δημιουργία μεταλλάξεων σε γονίδια/ έκφραση μεταλλαγμένων πρωτεϊνών in vitro. Παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών σε ετερόλογα κυτταρικά συστήματα. Δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών
  3. Κυτταρογενετική : Εμπέδωση της διδαχθείσης ύλης που αφορά την ενότητα της Κυτταρογενετικής, με ιδιαίτερη έμφαση στην πρακτική μεθοδολογία και τα προβλήματα που συνοδεύουν την συμβατική και μοριακή χρωμοσωματική ανάλυση σε περιστατικά προγεννητικού και μεταγεννητικού ελέγχου, καθώς και επίκτητων χρωμοσωματικών ανωμαλιών.
  4. ΜοριακήΔιάγνωση-Νοσήματα:Τρόποι ανίχνευσης μεταλλάξεων σε μονογονιδιακά, αλλά και πολυπαραγοντικά νοσήματα. Η συμβολή  της Μοριακής Διάγνωσης στον  προγεννητικό έλεγχο, kαθώς και στην μεταγεννητική  φάση της ζωής του ανθρώπου.

Διδάσκοντες: Ν. Μοσχονάς, Ι. Ζαρκάδης, Ζ. Λυγερού, Α. Παπαχατζοπούλου

Εργαστήρια

  1. Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης: PCR. Η κάθε ομάδα προετοιμάζει  και εκτελεί μία αντίδραση  PCR, ελέγχοντας την έκβασή της με ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα αγαρόζης και προσδιορίζοντας αλλαγές στην αλληλουχία του τμήματος DNA, το οποίο ενισχύθηκε.
  2. Γενετική Μηχανική Ι: (α)Μετασχηματισμός βακτηριακών κυττάρων με πλασμίδια που προσδίδουν ανθεκτικότητα στο αντιβιοτικό αμπικιλλίνη. Επιλογή μετασχηματισμένων κλώνων.(β) κατάτμηση γονιδιωματικού   DNA  του ανθρώπου και του βακτηριοφάγου λ με περιοριστικές ενδονουκλεάσες, ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός παραγoμένων τμημάτων DNA, ανάλυση αποτελεσμάτων.
  3. Γενετική Μηχανική ΙΙ: Απομόνωση από μετασχηματισμένα βακτηριακά κύτταρα πλασμιδιακού  DNA, χρησιμοποιώντας την μέθοδο αλκάλεως. Καθαρισμός του DNA και κατάτμηση με περιοριστικά  ένζυμα. Ανάλυση των τμημάτων που προκύπτουν, με ηλεκτροφόρηση σε πήκτωμα αγαρόζης. Υπολογισμός των μεγεθών των τμημάτων DNA (ένθετο και πλασμιδιακό) χρησιμοποιώντας  πρότυπες καμπύλες με βάση τμήματα DNA γνωστού μεγέθους.
  4. Κυτταρογενετική :Πειραματική διαδικασία προετοιμασίας μεταφασικών χρωμοσωμάτων από καλλιέργειες λεμφοκυττάρων περιφερικού αίματος, παρατήρηση στο μικροσκόπιο και σύνταξη καρυότυπου από  χρωμοσώματα με G-banding. Πειραματική διαδικασία παρατήρησης σωματίου Barr (X χρωμόσωμα) σε επίχρισμα επιθηλιακών κυττάρων στόματος.

Διδάσκοντες Ι. Ζαρκάδης, Ζ. Λυγερού Α. Παπαχατζοπούλου, Τεχνική υποστήριξη: Π. Καραχάλιος


Διδασκαλία σε μικρές ομάδες: 
Γενετική ποικιλότητα. Η γνώση της ποικιλότητας του γονιδιώματος των διαφορετικών μορφών ζωής και των μηχανισμών που συμβάλλουν στην δημιουργία αυτής της ποικιλότητας. Μετά το πέρας της εκπαιδευτικής διαδικασίας ο σπουδαστής πρέπει να κατανοεί, ότι:

  1. Η γενετική ποικιλότητα είναι συστατικό στοιχείο των γονοτύπων των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών  οργανισμών.
  2. Στη παραγωγή της γενετικής ποικιλότητας συμβάλλουν συγκεκριμένοι μηχανισμοί και ποιοι είναι αυτοί.
  3. Οι γονότυποι αλλάζουν ακόμα και στην ίδια γενιά.
  4. Οι γονότυποι εξελίσσονται

Διδάσκοντες Ν. Μοσχονάς, Ι. Ζαρκάδης, Ζ. Λυγερού, Α. Παπαχατζοπούλου