декабрь - январь, томск online
БиоХакатон: "Геномное редактирование ОНТИ: от культуры до ПЦР и дальше"
Что такое БиоХакатон?
Хакатон проводится для ребят, нацеленных на углубленное изучение биологии, профилей Геномное редактирование, Биоинформатика.

Цель Биохакатона - познакомить участников с Геномным редактированием, формирование представления о задачах и достижениях генной инженерии, получение теоретических знаний о проведении ПЦР с возможностью их применения на финале.

Чего ожидать?
Онлайн-занятия
Полное погружение в тему профиля ОНТИ "Геномное редактирование"
Теория и практика
Все о ПЦР, чистых культурах, редактировании геномов на современном уровне
Задания
Индивидуальные задания на тему занятия с последующей проверкой
Призы
Самые активные участники (1,2,3 места) получат специальные призы от Методической площадки ОНТИ в Томской области
Расписание на 18-25 января
День 1, 18 декабря
17:00 - Вводная часть "История редактирования генома"
17:45 - Необходимые программы для работы на хакатоне
18:00 - Вопросы и ответы
День 2, 18 января
18:00 - Лекция "Подготовка образца и выделение чистых культур"
19:00 - Практическая часть
День 3, 19 января
18:00 - Лекция "Выделение ДНК, лизис клеток, осаждение, элюция"
19:00 - Практическая часть
День 4, 20 января
18:00 - Лекция "Полимеразная цепная реакция: подбор праймеров"
19:00 - Практическая часть
День 5, 21 января
18:00 - Лекция "ПЦР: режимы амплификации, расчет ПЦР-смеси"
19:00 - Практическая часть
День 6, 22 января
18:00 - Лекция "Приготовление агарозного геля, электрофорез, визуализация ДНК в УФтрансиллюминаторе"
19:00 - Практическая часть
День 7, 23 января
18:00 - Лекция "Секвенирование ДНК, анализ секвенограмм и выравнивание последовательностей"
19:00 - Практическая часть
День 8, 25 января
18:00 - Лекция "Построение филогенетических деревьев"
19:00 - Практическая часть
19:30 - Рефлексия
Команда разработчиков БиоХакатона
Евгений Владимирович Плотников
Учитель биологии МАОУ Школа "Перспектива"
Анна Андреевна Кириленко
Учитель биологии МАОУ Школа "Перспектива"
Владислав Бурнашев
Ученик 11 Vita МАОУ Школы "Перспектива"
Элина Борзилова
Ученица 11 Vita МАОУ Школы "Перспектива"
Содержание Хакатона
День 1. 18 декабря
Вводная часть "История редактирования генома", Необходимые программы для работы на хакатоне
Теория

Редактирование генома является одним из видов генной инженерии, в котором может быть проведено включение, удаление или перемещение фрагментов ДНК в геноме организма, с использованием специфически спроектированных эндонуклеаз, или «молекулярных ножниц».

Эти нуклеазы создают сайт-специфичные двухцепочечные разрывы в ДНК в определённом участке генома. Индуцированные двухцепочечные разрывы репарируются в процессе рекомбинации, что позволяет получать направленные мутации.

Дженнифер Доудна - Молекулярные ножницы
Лауреат Нобелевской премии 2020 года
Метод направленного редактирования генома с помощью системы CRISPR/Cas9 был придуман и впервые испытан в лаборатории всего семь лет назад, в 2012 году. Обычно от появления концепта до реального применения проходят долгие годы, но не в этом случае: уже сейчас вопрос о возможности его применения на людях стал главным спором в научной повестке. Значительная часть экспертов считает, что технология пока слишком незрелая и не может гарантировать отсутствия опасных побочных эффектов.

Даже сама Дженнифер Доудна призывает исследователей не торопиться.

Элизабет Блэкберн - Наука о нестареющих клетках
Немного на английском, но можно включить субтитры

Скрин-шот с лекции
Евгений Владимирович рассказывает, чем ДНК похожа на шнурки
Практическая часть

На Хакатоне мы будем работать с разным программным обеспечением, необходимым в профиле "Геномное редактирование", поэтому вам задание - установить программы:

1. Программа Ugene
2. Программа Snapgene
А вот и запись с первой лекции. Enjoy!
День 2. 18 января
Лекция "Подготовка образца и выделение чистых культур"
Теория

Чистой культурой называют такую культуру, которая содержит микроорганизмы одного вида.

Выделение чистых культур бактерий - обязательный этап бактериологического исследования в лабораторной диагностике инфекционных болезней, в изучении микробной загрязненности различных объектов окружающей среды, и, в целом, при любой работе с микроорганизмами.

Дополнительно можно почитать на ПостНауке (ниже).
Елизавета Бонч-Осмоловская — Чистые культуры
Практическая часть

Запись лекции Дня 2 "Подготовка образца и выделение чистых культур" уже можно посмотреть.

А задание 1 - написать эссе на тему "Зачем выделять новые виды организмов". Объем 1500 знаков (которое нужно сдать до 1 февраля) можно выполнить по ссылке.


Лекция "Подготовка образца и выделение чистых культур"
День 3. 19 января
Лекция "Выделение ДНК, лизис клеток, осаждение, элюция"*

Теория

Чтобы работать с генами до них сперва нужно добраться и сделать это вполне реально.

Необходимо понимать, как устроена ДНК и какими свойствами она обладает.

Практическая часть

Процесс выделения ДНК можно разделить на несколько стадий:
  • Необходимо разрушить мембраны клеток, чтобы ДНК вышла в раствор. Для этого используем лизирующий буфер, содержащий поверхностно-активные вещества (ПАВ) и специальный фермент – протеиназу К. ПАВ разрушают клеточные мембраны, протеиназа расщепляет связывающие ДНК белки, а буферный компонент поддерживает pH на оптимальном для ДНК уровне. Однако, вместе с ДНК в растворе оказываются и другие компоненты клеток – белки, «осколки» клеточных мембран, сахара.
  • Необходимо очистить ДНК от примесей. С помощью центрифугирования мы фильтруем наш раствор через силикатную мембрану на специальных колонках. ДНК обратимо связывается с мембраной, в то время как остальные органические компоненты клетки проходят сквозь нее. На этом этапе мы используем химические свойства ДНК, ее способность плохо растворяться в спиртах и хорошо – в воде.
  • Мембрану со связанной ДНК несколько раз промываем изопропиловым и/или этиловым спиртом, чтобы окончательно избавиться от примесей.
  • Наносим на мембрану колонки буфер для элюции. Элюция – извлечение вещества из твердого носителя вымыванием.
Выделенная и очищенная ДНК может храниться в морозильной камере при температуре −20°С в течение нескольких лет.

День 4. 20 января
Лекция "Полимеразная цепная реакция: подбор праймеров"
Теория

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — метод молекулярной биологии, позволяющий добиться значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в биологическом материале (пробе).


Практическая часть
При подборе праймеров не забудь:

  1. Размер праймера должен быть 16-25 нуклеотидов. Меньше 16-ти: слабая связь с целью
  2. Разница в температуре плавления праймеров - не более 3 градусов
  3. Ц+Г должно быть 50-60 %
Лекция "Полимеразная цепная реакция: подбор праймеров"
4. Для улучшения качества отжига рекомендуется подбирать праймеры так, чтобы последние несколько нуклеотидов 3' - конца праймера содержали GC-основания
5. Отсутствие внутренней вторичной структуры (праймеры не должны быть само- и взаимнокомплиментарными)
6. Отсутствие комплементарности между 3'-концами (чтобы не образовывалось праймер-димеров)
7. Оптимальная концентрация праймеров подбирается эмпирически, но не должна быть больше 50 пикомолей на пробирку - иначе начнётся неспецифический отжиг праймеров
День 5. 21 января
Лекция "ПЦР: режимы амплификации, расчет ПЦР-смеси""
Теория
Амплификатор (термоциклер, ПЦР-машина) — прибор, обеспечивающий периодическое охлаждение и нагревание пробирок, обычно с точностью не менее 0,1 °C. Амплификатор используется в молекулярной биологии для амплификации ДНК методом полимеразной цепной реакции.

Современные амплификаторы позволяют задавать нужное количество циклов и выбирать оптимальные временные и температурные параметры для каждой процедуры цикла.



Практическая часть

Смесь для ПЦР должна содержать:
1. ПЦР-Буфер
2. Taq-полимераза
3. МgCl2
4. Вода
5. Смесь dNTP
6. Праймеры
7. ДНК-матрица
Лекция "ПЦР: режимы амплификации, расчет ПЦР-смеси"
День 6. 22 января
Лекция "Приготовление агарозного геля, электрофорез, визуализация ДНК в УФтрансиллюминаторе"
Теория
Электрофорез в агарозном геле - это метод гель-электрофореза, используемый в молекулярной биологии для разделения макромолекул (ДНК или белки) в матрице агарозы.

Белки можно разделить по заряду и/или размеру, а фрагменты ДНК - по длине.

Биомолекулы разделяются под действием электрического поля для перемещения заряженных молекул через матрицу агарозы.


День 7. 23 января
Лекция "Секвенирование ДНК, анализ секвенограмм и выравнивание последовательностей"
Теория
Секвенирование биополимеров (ДНК и РНК) - определение их нуклеотидной последовательности (от лат. sequentum - последовательность).

В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде (последовательность "букв").


Практическая часть

Работать с полученными секвенограммами можно в скачанных ранее программах:

1. Программа Ugene
2. Программа Snapgene

Лекция "Секвенирование ДНК, анализ секвенограмм и выравнивание последовательностей"
День 8. 25 января
Лекция "Построение филогенетических деревьев"
Теория

Филогенетическое дерево - это диаграмма ветвления или дерево, показывающее эволюционные отношения между различными биологическими видами или другими объектами, основанные на сходствах и различиях в их физических или генетических характеристиках.

Вся жизнь на Земле является частью единого филогенетического древа, что указывает на общее происхождение.


РЕЗУЛЬТАТЫ
Мы проверили все работы и выбрали 3 лучшие
Дорохов Семен
За оригинальность
Савкина Эвелина
За освещение всех аспектов
Жалюк Валерия
За освещение всех аспектов
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website