Modulkatalog - Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie
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Modulkatalog - Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie
Modulkatalog für den Studiengang Master Pharma-Biotechnologie Gültig ab 05.10.2015 gemäß Studien- und Prüfungsordnung Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Angewandte Pharmakologie/Toxikologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Bioinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Biophysik 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Bioprozesssteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Bioverfahrensentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Bioverfahrenstechnik/Modellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Enzymtechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Gentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 GMP/Zulassungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Masterarbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Molekulare Medizin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Molekulare Testsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Molekulare Zellbiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Niedermolekulare Pharmawirkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Protein Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Proteinanalytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Rekombinante Produkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Version vom 10.3.2016 Seite 2 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Angewandte Pharmakologie/Toxikologie Angewandte Pharmakologie/Toxikologie (Modulnummer MT.2.220) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. 6. Grundlagen der Pharmakologie und Toxikologie Arzneiformen und Applikationsarten Spezielle Pharmakologie Toxikologie wichtiger Organe und Organsysteme Umweltchemikalien und deren Rückstände Prinzipien der Risikoermittlung Qualifikationsziele – Verständnis über Grundlagen der Pharmakologie und Toxikologie als Voraussetzung des – – Verständnisses von Schädigungsreaktionen im Menschen und als Ansatzpunkt der Pharma-Entwicklung Verständnis über pharmakologische Testsysteme und zur klinischen Prüfung von Arzneimitteln Verständnis über wichtige Klassen von Medikamenten und deren Appplikationsformen Lehr- und Lernformen Vorlesung: 0 Übung: 3 Praktikum: 0 gesamt: 3 Vermittlungen von Grundkenntnissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen; Vertiefung und Verknüpfung der erworbenen Wissenskomplexe in problemorientierten Seminaren. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Grundlegende Kenntnisse Biologie und Biochemie. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.) Version vom 10.3.2016 Seite 3 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Angewandte Pharmakologie/Toxikologie Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 45 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Abbildungen der Vorlesung als PDF-Dateien im Intranet Literaturangaben – – – – Lüllmann et al.: Taschenatlas der Pharmakologie, Thieme Verl., Stuttgart, 1994 Reichl: Taschenatlas der Toxikologie, Thieme Verl., Stuttgart, 1997 Nau et al.: Lebensmitteltoxikologie, Parey, Berlin, 2003 Meyers (Ed.): Pharmacology, Wiley-VCH, Weinheim, 2008 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 4 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioinstrumente Bioinstrumente (Modulnummer MT.2.217) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 6 Inhalt Inhalt des Moduls ist, die Studierenden in Vorlesungen, Übungen/Seminaren und in einem Komplexpraktikum mit den Techniken und Verfahren der Herstellung sowie der Ansteuerungs- und Messtechnik von Biochips/Biosensoren vertraut zu machen. In der Vorlesung Grundlagen Mikrosystemtechnik (MST) werden die Grundlagen der Herstellung (Mikrolithographie), der Signalerzeugung und Signaldetektion (incl. Mikrooptik) sowie des Aufbaus und der Wirkungsweise von Biosensoren/Bioaktoren vermittelt. In der Vorlesung molekulare Oberflächentechnik (mOFT) werden die verschiedenen Substrate für Biochips/Biosensoren, Strukturierung, Oberflächenbehandlung und Beschichtung vermittelt. Das Spezialseminar gibt zusammen mit der Projektarbeit den Studierenden die Möglichkeit, komplexe Kenntnisse in der Konzipierung, im Aufbau und in der Testung eines Biosensors/Biochips umzusetzen. Qualifikationsziele Lehrziel ist die Vermittlung und praktische Umsetzung von Kenntnissen in der Konzipierung, Aufbau und Testung von Biosensoren/Biochips. Die Studierenden arbeiten dazu in den praktischen Lehrabschnitten in einem selbst zusammengesetzten Team zusammen. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 3 Übung: 1 Praktikum: 1 gesamt: 5 Semesterarbeiten, Vorträge zur Konzeption Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse der Chemie, Biologie, Labor- und Analysenmesstechnik, Bioprozess-MSR-Technik, Umweltbiotechnologie, Bioinformatik 1, Bioverfahrenstechnik werden empfohlen. Version vom 10.3.2016 Seite 5 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioinstrumente Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Alternative Prüfungsleistung (schriftlicher Test 60 min.) in Vorlesung mOF (33%) Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript Literaturangaben – Köhler, M., Fritzsche, W.: Nanotechnology – Harsanyi, G.: Sensors in Biomedical Applications – Eggins, B. R.: Chemical Sensors and Biosensors Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 6 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Biophysik 2 Biophysik 2 (Modulnummer MT.2.206) Modulkoordinator: Prof. Dr. phil. nat. habil. Alfred H. Gitter Semester: SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 6 Inhalt Biophysik der Berechnungen. Zellen und Elektrophysiologie: theoretisches Grundwissen, anwendungsnahe Qualifikationsziele Verständnis biophysikalischer Wirkungsprinzipien pharma-biotechnologischer Anwendungen. als Grundlage biomedizintechnischer und Lehr- und Lernformen Vorlesung: 2 Übung: 0 Praktikum: 1 gesamt: 3 Seminaristische Vorlesung mit Diskussion und Übungsaufgaben; Praktikum im Labor Biophysik, hierzu bewertete Versuchsprotokolle. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Referat Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 135 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Version vom 10.3.2016 Seite 7 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Biophysik 2 Lehrmaterialien Skripte zur Vorlesung; Übungsaufgaben; ausführliche Versuchsanleitung Literaturangaben – Glaser, R.: Biophysik, Fischer Verlag, Jena, 1986 – Brown, B. H. et al.: Medical Physics and Biomedical Engineering, Institute of Physics Publishing, – Bristol, 1999 Nachtigall, W.: Biophysik, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2002 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester Master Medizintechnik (Pflichtmodul) im 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 8 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioprozesssteuerung Bioprozesssteuerung (Modulnummer MT.2.214) Modulkoordinator: Prof. Dr.-Ing. Michael Pfaff Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 6 Inhalt Vorlesungen und Übungen: Bioprozessmodellierung – Kinetik, Hydrodynamik – Modellbildung, Identifikation – Parameterschätzung Versuchsplanung – Grundprinzip der modellbasierten Versuchsplanung – Versuchsplanung zur Modelldiskriminierung – Versuchsplanung zur Parameterschätzung Modellbasierte Bioprozessoptimierung – – – – Grundbegriffe Optimierung math. Methoden für nichtlin. Optimierungsprobleme (Gradientenverfahren, gradienten-freie Verfahren) Medienoptimierung Substratdosierprofiloptimierung Bioprozessüberwachung – online-Zustandsschätzung (Software-Sensoren) – Neuronale Netze als Zustandsbeobachter – Methoden der Biomasseschätzung Modellbasierte Bioprozessführung – adaptive Regelung – prädiktive Regelung – Fuzzy- und Neuro-Fuzzy-Regelung Regelbasierte Optimierungsmethoden – Clusteranalyse von Bioprozessdaten – Methoden der automatischen Regelgenerierung – Regelbasierte Systeme Modellbasierte Methoden der Stammoptimierung – genetic network analysis – metabolic flux analysis Praktikum: Version vom 10.3.2016 Seite 9 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie – – – – – – Bioprozesssteuerung Bestimmung kinetischer Parameter aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen Ermittlung optimaler Substratdosierprofile für die Parameterschätzung und für die Prozessoptimierung Aufstellen von Versuchsplänen für die Medienoptimierung Schätzung der Biomassekonzentration aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen Simulation prädiktiver und adaptiver Regelungen Fuzzy-Clusteranalyse von dynamischen Bioprozessdaten; Generierung von Regeln zur Prozessoptimierung Qualifikationsziele Erwerb eines vertieften Bioprozessoptimierungsmethoden. Verständnisses moderner Bioprozessführungs- und Lehr- und Lernformen Vorlesung: 2 Übung: 1 Praktikum: 2 gesamt: 5 Übungen mit voraus erteilten Aufgaben, die selbstständig zu lösen sind; Praktika mit Versuchsanleitung, die die selbständige Durchführung und Auswertung der Praktikum-Versuche erlaubt. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse der Bioprozess-MSR-Technik werden empfohlen. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript, Übungsaufgaben, Versuchsanleitungen Literaturangaben – Rehm, Reed: Biotechnology, Vol. 3 Bioprocessing, VCH, 1993 – Schügerl, K.: Bioreaction Engineering Version vom 10.3.2016 Seite 10 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioprozesssteuerung Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 11 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrensentwicklung Bioverfahrensentwicklung (Modulnummer MT.2.208) Modulkoordinator: N.N. Semester: WS und SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 2 Semester Deutsch 6 Inhalt Vorlesung und Übung: – – – – – – – – Einführung – Ziele und Methoden der Bioverfahrensentwicklung Ebenen der Bioverfahrensentwicklung (Stamm, Nährmedium, Prozess, Markt) Entwicklung von Produktionsstämmen durch klassische und gentechnische Methoden Entwicklung von Fermentationsnährmedien Entwicklung von Fermentations- und Aufarbeitungsverfahren ökonomische Bewertung von Bioverfahren (Invest- und Betriebskosten, Profitabilität) Strategien zur Entwicklung von Bioverfahren mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen mit Antibiotikabildnern mit eukaryontischen Zellen Praxisbeispiele aus dem Naturstofftechnikum • • • Praktikum: – Optimierung eines Antibiotika bildenden Stammes mit gentechnischen Methoden – Durchführung einer Fermentation mit dem optimierten Stamm – Produktisolierung und Produktanalytik Qualifikationsziele Vermittlung von Methoden zur Entwicklung von Produktionsverfahren in der Pharma-Biotechnologie. Lehr- und Lernformen Teil 1 Teil 2 Vorlesung: 1 0 Übung: 1 0 Praktikum: 0 2 gesamt: 2 2 Wissensvermittlung in Vorlesungen; Wissensvertiefung und -festigung in Übungen und Praktika. Version vom 10.3.2016 Seite 12 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrensentwicklung Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse in Mikrobiologie, Gentechnik, Bioverfahrenstechnik, Bioprozess-MSR-Technik. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 60 Selbststudium (h) 120 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Skript und Übungsaufgaben Literaturangaben – Neway: Fermentation Process Development of Industrial Organisms Vol 4 (Bioprocess Technology), – – Dekker, 1989 Storhas: Bioverfahrensentwicklung, Wiley-VCH, 2003 Calm: Process Development in Antibiotic Fermentations (Cambridge Studies in Biotechnology), Cambridge University Press, 2008 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 13 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrenstechnik/Modellierung Bioverfahrenstechnik/Modellierung (Modulnummer MT.2.202) Modulkoordinator: Prof. Dr.-Ing. Ralph Berkholz Semester: SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt – – – – Gasaustausch Fedbatch-Reaktor Perfusionsreaktoren Steriltechnik Qualifikationsziele Vermittlung von Methoden zur Modellierung und Simulation verfahrenstechnischer Prozesse in der Pharma-Biotechnologie. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 1 Übung: 0 Praktikum: 2 gesamt: 3 Wissensvermittlung in Vorlesungen; Wissensvertiefung und -festigung im Praktikum. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse Bioverfahrenstechnik und Programmierung. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Alternative Prüfungsleistung: Schriftlicher Test Laborschein Version vom 10.3.2016 Seite 14 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrenstechnik/Modellierung Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 45 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Skript und Übungsaufgaben Literaturangaben – Muttzall: Einführung in die Fermentationstechnik, Behr, 1993 – Rehm, Reed: Biotechnology, Vol. 3 Bioprocessing, VCH, 1993 – Schügerl: Bioreaktionstechnik: Bioprozesse mit Mikroorganismen und Zellen, Birkhäuser, 1997 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 15 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Enzymtechnologie Enzymtechnologie (Modulnummer MT.2.205) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Englisch 6 Inhalt Lecture: 1. introduction 2. protein determinations and catalytic activity of enzymes 3. extraction and purification of enzymes 4. physicochemical properties of enzymes 5. mechanisms of catalysis 6. kinetics of enzymes 7. immobilization of enzymes 8. clinical and pharmaceutical application of enzymes 9. modifications of enzymes 10. ribozymes Practical course: Complex: enzymology – Enzyme assays – pH-stat-technique (esterolysis catalysed by trypsin), chromogenic substrates (BAPNA conversion catalysed by trypsin) and proteolysis (cleavage of hemoglobin catalysed by trypsin), enzyme kinetics – km and Vmax estimations, coupling of trypsin to CNBr-activated Sepharose – estimation of the bound trypsin, enzyme assays with the immobilised trypsin, comparison of the kinetic constants of the soluble and the immobilised enzyme. Complex: quantitative preparation of IgG from human blood Affinity chromatography of IgG by Protein-A-Sepharose, proof of IgG by SDS-PAGE under nonreduced conditions, immunoelectrophoresis, immunodiffusion and Western-Blot. Qualifikationsziele – Verständnis über grundlegende Methoden der Enzymbestimmungen, über Aufreinigung und – Charakterisierung von Enzymen, Untersuchungen zum Mechanismus der Enzymkatalyse und der Kinetik dieses Vorganges Verständnis zu Einsatzmöglichkeiten von Enzymen in der Medizin (Enzymersatztherapie) sowie zum Einsatz von Enzymen in diagnostischen Testsystemen (enzyme immoassays, enzyme electrodes, dry reagent analytical strips, dry reagent ELISA’s etc) und in der pharmazeutischen Industrie (Herstellung von Aminosäuren, Peptiden, Antibiotika und Steroidhormonen) sowie ihrer Modifikation (Immobilisierung) für den Einsatz in der Industrie Version vom 10.3.2016 Seite 16 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Enzymtechnologie Lehr- und Lernformen Vorlesung: 3 Übung: 0 Praktikum: 2 gesamt: 5 Vermittlungen von Grundkenntnissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen; Vertiefung und Verknüpfung der erworbenen Wissenskomplexe aus der Biochemie in problemorientierten Seminaren; praktische Arbeiten in Form eines Komplexpraktikums (1 Woche ganztägig). Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse Biologie und Biochemie. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein (Versuchsprotokolle und Testat zum Praktikum) Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript, Übungsserien Literaturangaben – Bommarius, Riedel: Biocatalysis, Wiley-VCH, 2004 – Bisswanger: Practical Enzymology, Wiley VCH, Weinheim, 2004 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 17 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Gentechnik Gentechnik (Modulnummer MT.2.203) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder Semester: WS und SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 2 Semester Deutsch 6 Inhalt Allgemeine Lehrziele: Die Komplexität der Genome wird durch mono- und polycistronische Genstrukturen und ihre differenzielle Expression sowie durch sich wiederholende Sequenzen und verschachtelte Gene bestimmt. Die Isolierung eines pharmazeutisch-relevanten Gens und seine Klonierung sind Voraussetzung für die Expression eines rekombinanten Produktes. Zur Konstruktion optimierter Wirts-Vektor-Systeme für biotechnische Produktionsverfahren werden Informationen geliefert. Vorlesung: – Genstruktur und genetische Manipulation: Konstitutiver und induzierbarer Promotor, Enhancer, Leserahmen, Klonierung von cDNA, Start- und Stop-Signale der Transkription – Transkriptionskontrolle: Prinzip; RNA-Polymerase, Transkriptionsfaktoren – Analyse genetischer Marker des Wirtes und von Vektoren zur Stabilisierung des – – – Expressions-Systems, wodurch eine optimale Herstellung eines rekombinanten Proteins im Bioreaktor erfolgen kann Genetischer Hintergrund bei unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung rekombinanter Proteine, die als Pharmaka genutzt werden Übersicht über verschiedene genetische Strategien zur Isolierung und Charakterisierung von Pharmaka Suche von Genen, die in der Infektionsbiologie für Virulenzfaktoren kodieren und Targets für neue Wirkstoffe darstellen (Deletionsanalyse) Gentechnik-Praktikum (Projektarbeit): Projekt zur Klonierung eines bakteriellen Gens (PCR-Produkt) sowie Selektion und Charakterisierung rekombinanter Klone. – – – – – – Isolierung von bakterieller chromosomaler DNA und Plasmiden Auftrennung von DNA durch Gelelektrophorese PCR Restriktion, Ligation und Transformation Southern-Blot Analyse Sequenzierung Qualifikationsziele Aneignung umfangreicher theoretischer und praktischer Kenntnisse zur genetischen Manipulation von Mikroorganismen. Version vom 10.3.2016 Seite 18 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Gentechnik Lehr- und Lernformen Teil 1 Teil 2 Vorlesung: 3 0 Übung: 1 0 Praktikum: 0 2 gesamt: 4 2 Praktikum: Gruppenarbeit im Gen-Labor. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Grundlegende Kenntnisse in der Biochemie und Gentechnik. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 90 Selbststudium (h) 90 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript und Versuchsanleitungen zum Praktikum als PDF-Datei im Intranet Literaturangaben – Dingermann, T.: Gentechnik/Biotechnik, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1999 – Knippers, R.: Molekulare Genetik, Thieme, 2001 – Snustad, D. P.: Principles of Genetics, Wiley, 1999 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 19 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie GMP/Zulassungsverfahren GMP/Zulassungsverfahren (Modulnummer MT.2.222) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt – – – – – – – – – – – – Qualitätsmanagement Personal Gebäude und Anlagen Prozessausrüstung Dokumentation und Aufzeichnung Materialmanagement Produktion und Inprozesskontrolle Validierung Änderungskontrolle Rechtliche Verordnung zur Herstellung von Arzneimitteln Zulassungsvoraussetzungen und Zulassungsverfahren von Arzneimitteln Klinische Prüfung Qualifikationsziele Erwerb von Kenntnissen über GMP und Zulassung von Arzneimitteln. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 2 Übung: 0 Praktikum: 0 gesamt: 2 Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.) Version vom 10.3.2016 Seite 20 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie GMP/Zulassungsverfahren Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 30 Selbststudium (h) 60 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Vorlesungsskript Literaturangaben – N.N.: Good manufacturing practices, Vol. 4, European commission – N.N.: Gesetz über den Verkehr mit Arzneimittel, BGBL. I. S.3586, 1998 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 21 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Masterarbeit Masterarbeit (Modulnummer MT.2.250) Modulkoordinator: N.N. Semester: SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 30 Inhalt Siehe Prüfungsordnung. Qualifikationsziele Schriftlicher Nachweis über die Fähigkeit zur selbstständigen Bearbeitung einer Aufgabenstellung mit wissenschaftlichen Arbeitstechniken. Präsentation und Vertretung der Ergebnisse gegenüber fachlicher Kritik im Kolloquium. Lehr- und Lernformen Selbstständiges Bearbeiten einer Aufgabenstellung mit wissenschaftlichen Arbeitstechniken. Voraussetzungen/Vorkenntnisse 90 ECTS Credits. Erfolgreicher Abschluss aller vorangegangenen Module. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Masterarbeit (75 %) und Kolloquium/Verteidigung (25 %) (Umfang ca. 80 Seiten, Bearbeitungszeit 3 Monate) Näheres regelt die Prüfungsordnung. Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 0 Selbststudium (h) 900 Gesamtzeitaufwand (h) 900 Literaturangaben Version vom 10.3.2016 Seite 22 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Masterarbeit Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 4. Semester Master Medizintechnik (Pflichtmodul) im 4. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 23 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Medizin Molekulare Medizin (Modulnummer MT.2.207) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Meyer Semester: WS und SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 2 Semester Deutsch 6 Inhalt Vorlesung Molekulare Medizin (2 SWS): – – – – monogen bedingte genetische Defekte multifaktorielle Krankheitsbilder (Herz-Kreislauf-Erkrankungen, altersassoziierte Erkrankungen u.a.) Tumorerkrankungen Pharmakogenomik Problemseminar Molekulare Medizin (1 SWS): Vertiefende Betrachtung der in der Vorlesung behandelten Krankheitsbilder und medizinischen Phänomene im Zusammenhang mit angrenzenden Lehrgebieten wie der Biochemie, der molekularen Zellbiologie, der Gentechnik und der angewandten Pharmakologie (rekombinante Produkte). Praktikum Molekulare Medizin (2 SWS): gegliedert in zwei Teile – bioinformatischer und experimenteller Teil: 1. Formulierung eines eigenen Versuchsprojektes: Auswahl eines geeigneten Krankheitsbildes, zu dem aus Internet-basierten Datenbanken wichtige Informationen zur Klinik, zur Pathogenese, zur Molekularpathologie und -genetik zusammengestellt werden; Übersicht über krankheitsrelevante Mutationen und Polymorphismen im ausgewählten Gen; Nutzung der im Internet verfügbaren Tools zur Formulierung eines experimentellen Ansatzes, um Sequenzvariationen (Mutationen bzw. SNPs) nachzuweisen: Design von PCR-Primern, Analyse von Restriktionsschnittstellen, Kontrolle der ausgewählten Primer-Sequenzen durch BLAST-Search; 2. Experimentelle Umsetzung des im bioinformatischen Teil ausgearbeiteten Projekts: Isolierung der DNA aus Blut- und Gewebeproben; Einsatz der selbst ausgewählten Primer zur Amplifikation bestimmter Genbereiche; Analyse der PCR-Produkte durch Restriktionsanalyse bzw. DNA-Sequenzierung mit dem Ziel des diagnostischen Nachweises von Sequenzvariationen entsprechend dem Versuchsprojekt. Nachweis von Längenvariationen von Genen (Deletionsnachweis, VNTR). Qualifikationsziele – Vermittlung von Kenntnissen zur molekularen Pathogenese von wichtigen Krankheitsgruppen: – – monogen bedingte genetische Defekte, multifaktoriell bedingte häufige Krankheitsbilder, Tumorerkrankungen. Entwicklung der Fähigkeit zum Erkennen wichtiger Zusammenhänge zum Krankheitsgeschehen und zu therapeutischen Möglichkeiten und Ansätzen wie das Zusammenspiel von genetischen und exogenen, erworbenen Risikofaktoren, die Identifikation von therapeutischen Zielstrukturen und molekulare Wirkmechanismen von Pharmaka; Einführung in die Pharmakogenomik als wichtiges Zukunftsfeld bei der Entwicklung neuer Pharmaka und Therapiestrategien Version vom 10.3.2016 Seite 24 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Medizin Lehr- und Lernformen Teil 1 Teil 2 Vorlesung: 2 0 Übung: 1 0 Praktikum: 0 2 gesamt: 3 2 Vermittlungen von Kenntnissen in der Vorlesung anhand ausgewählter Beispiele; Vertiefung der erworbenen Wissenskomplexe und Entwicklung des Verständnisses der Komplexität molekularpathologischer Zusammenhänge unter Anknüpfung an relevante Kenntnisse aus anderen Lehrgebieten in Seminaren; Übung der aktiven Wissensaneignung und selbständigen Problemlösung im Rahmen von Seminarvorträgen zu ausgewählten Themen; praktische Arbeiten in Form eines Projektpraktikums mit bioinformatischen und experimentellen gentechnischen Anteilen. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Grundkenntnisse in Biologie, Biochemie, Anatomie und Physiologie, Gentechnik, Molekulare Zellbiologie, Bioinformatik. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein (Klausur 80% im 1.Semester/ Laborschein und Alternative Prüfungsleistung (Referat 20%) im 2.Semester) Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript in Form von Foliensammlung; Internet-basierte Datenbanken und bioinformatische Tools Literaturangaben – Budecke, E.: Molekulare Medizin, Ecomed, 2002 – Kresina, Th. F.: An Introduction to Molecular Medicine and Gene Therapy, Wiley-Liss Inc., 2001 – Licino, Wong (Eds.): Pharmacogenomics, Wiley-VCH Verlag, 2002 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 25 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Testsysteme Molekulare Testsysteme (Modulnummer MT.2.215) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt Allgemeine Lehrziele: Molekulare Grundlagen und Konstruktion von Bioinstrumenten für das Auffinden von molekularen Wirkstoff-Targets und das Target-orientierte Screening von Wirkstoffen sowie für die Forschung, Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Menschen. Inhalt der Vorlesung: – Suchstrategien für molekulare Targets mit Reporter-Genen; Konstruktion Target-orientierter – – – – – Testsysteme; Screening von Genbanken; Transkriptionsassays zur Bestimmung von Protein-DNAund Protein-Protein-Interaktionen (Ein-, Zwei- und Multihybridsysteme; Mating-Technologie; Signal-weg- Assays) Tandem Affinity Purification (TAP) zur Isolierung von Proteinkomplexen Rekombinante Antikörper-Techniken (Formate, Generierung, Vektoren zur Klonierung und Selektion von Antikörpern):Antikörperbibliotheken, “Phage display”, “Panning”“Selective Infective Phagen-Technology” (SIP) Ribosomen-Display“Peptid On Plasmid”-Technologie, Attenuierte Impfstoffe (“subunit vaccines”)Antikörper (AK) -Design: Maus-AK, AK-Chimäre Bispezifische AK in der Tumortherapie und AK-Fusionsproteine Microarray-Technologie (DNA-, RNA- und Protein-Arrays) Diagnostik von Erbkrankheiten des Menschen auf der Grundlage von PCR und RFLP Praktikum: Klonierung und Expression pharmabiotechnologisch Rekombination (GatewayTM Technologie) relevanter Gene mittels ortsspezifischer Methoden: – – – – – – – – – – – PCR Klonierung durch Rekombination (“one tube method“) Transformation von Bakterien und Hefen Proteinexpression Proteinauftrennung im PAA Gel Plasmidreinigung Induktion der Proteinexpression “Plasmid rescue“ aus Hefen Affinitätschromatographie Western-Blot-Analyse Sequenzierung Version vom 10.3.2016 Seite 26 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Testsysteme Qualifikationsziele Vermittlung darüber, was über die Fermentationstechnik hinaus, gegenwärtig unter dem Begriff Pharma-Biotechnologie zu verstehen ist. Der biologische Teil zur Definition des Begriffs „Bioinstrumente“ wird an konkreten Beispielen sichtbar gemacht. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 1 Übung: 0 Praktikum: 2 gesamt: 3 Praktikum: Experimente im Genlabor. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse aus den Grundlagen der Gentechnik. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 45 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Vorlesungsskript und Versuchsanleitungen zum Praktikum als PDF-Datei im Intranet Literaturangaben – Knippers, R.: Molekulare Genetik, Thieme, 2001 – N.N.: Originalpublikationen Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 27 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie Molekulare Zellbiologie (Modulnummer MT.2.204) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Werner Reichardt Semester: WS und SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 2 Semester Deutsch 6 Inhalt Vorlesung: Engineering höherer Zellen zur 1. Produktherstellung 2. molekularen Diagnostik und 3. Ausgangsmaterial für Gewebe-Technologie – – – – – – – – – – – – Sterbliche und unsterbliche Zellen-Transformation Stabilität und Erzeugung von Differenzierung – Stammzellen Zellkommunikation – Praktische Messung von aktiven Signalübertragungsmolekülen und Wirkstoffen Analyse des Transkriptoms und Proteoms in Zellkulturen Molekulare Analyse und Manipulation des Zellzyklus Molekulare Charakterisierung von Apoptose und Nekrose Arbeiten mit Mutanten bei diploiden Zellen in Kultur Molekulare Grundlagen der Differenzierung Entwicklung von Geweben und Organismen Möglichkeiten neuer therapeutischer Targets Praktische Beispiele der Gewinnung und Kultivierung primärer humaner Zellen und ethische Probleme Gesetzliche Grundlagen Praktikum: Das Praktikum ist als integriertes Praktikum mit dem Protein-Engineering konzipiert. Am biologisch grundlegenden Vorgang der Endozytose werden der Einsatz von spezifischen Wirkstoffen und die Aktindynamik studiert. Besondere Berücksichtigung findet das targeting und die Transfermöglichkeiten mit Hilfe von Nanopartikeln. Das Praktikum Molekulare Zellbiologie schafft die Voraussetzung und Ergänzung für den Einsatz von Engineering-Proteinen in der modernen Wirkstoffforschung. Die Experimente wurden ausgearbeitet und praktisch durchgeführt in Kooperation mit dem Institut für Molekulare Zellbiologie (Direktor Prof. Dr. R. Wetzker) und des onkologischen Labors der FSU (Leiter Dr. J. Clement). Zur weiteren theoretischen und praktischen Unterstützung des Praktikums im Masterstudiengang durch das Forschungszentrum für Molekulare Biomedizin und dem Onkologischen Forschungslabor am Klinikum der FSU liegen jeweils Vertragsentwürfe vor, die bei Umsetzung ein höchstmögliches Niveau der künftigen Ausbildung absichern. Eine wichtige methodische Erweiterung des Praktikums für den Einsatz viraler Vektorsysteme ist seit 2002 geplant und kann erfolgen bei Realisierung der Sicherheitsstufe S2 im künftigen Labor in Halle 4. Die notwendige Genehmigung der Arbeiten nach den Bestimmungen des Infektionsschutzgesetzes für Prof. Reichardt durch das Voraussetzung gilt auch für die Transferreaktionen von Protein-Engineering-Konstruktionen, die im Praktikum Protein-Engineering geplant sind. Das Praktikum setzt die grundlegenden Kenntnisse aus der Bachelor-Ausbildung – Grundlegende Techniken der Kultivierung von höheren Zellen – voraus. Der Aufbau eines zellulären Testsystems für Wirkstoffe am Beispiel der Endozytose wird durchgeführt mit Version vom 10.3.2016 Seite 28 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie 1. adhärent wachsender Zellen (HBMEC) und 2. Suspensionszellen humaner Herkunft (U937) Quantitative Messung von potentiellen Pharma-Wirkstoffen als – Inhibitoren und Stimulatoren von spezifischen Signalmolekülen in zellulären Monitoring-Systemen – – – – – – – (Wortmannin, Tyrphostin PD98059) Endozytose ferromagnetischer Nanopartikel Einsatz dieser Technologie für Zell-Labelling und Transfer Monitoring der Aktindynamik in aktivierten Zellen, Einsatz der Licht- und Fluoreszenz-Mikroskopie Expression und Präparation des Rhotekin-GST-Bindeproteins Quantitative Bestimmung der aktiven Form der Rho-GTPase im pull down-Assay nach Stimulierung der Proliferation Quantitative Auswertung im Western-Blot Herstellung von retroviralen Transfektionskonstrukten, Anwendung von Packaging-Zelllinien Qualifikationsziele Das Fach vermittelt die neuen Möglichkeiten der Anwendung der molekularen Zellbiologie zur Produktbildung bzw. molekularen Diagnostik und Therapie in der Biotechnologie. Praktische Möglichkeiten der Gewinnung primärer Zellen und Darstellung ethischer Probleme sowie die gesetzlichen Grundlagen zur Stammzellproblematik werden diskutiert. Weitere Inhalte praktischer Ingenieursarbeit: Möglichkeiten der Entwicklung und quantitativen Messung von spezifischen Wirkstoffen an molekularen Targets humaner Zellen, Stimulation und Ausrichtung der Zelldifferenzierung und weitere Anwendungen in der modernen Gewebe-Technologie. Das Praktikum führt zur Anwendung der in der Bachelorausbildung vermittelten grundsätzlichen Techniken der Kultivierung adhärent wachsender Zellen und Suspensionszellen humaner Herkunft. Die Wirkung von Inhibitoren und Stimulatoren von spezifischen Signalmolekülen wird am zellulären Monitoring-System gemessen. Als Beispiel der modernen Verknüpfung des Protein-Engineering mit der molekularen Zellbiologie werden die aktive und die inaktive Form der Rho-GTPase im pull down-Assay quantitativ gemessen. Lehr- und Lernformen Teil 1 Teil 2 Vorlesung: 2 0 Übung: 1 0 Praktikum: 0 2 gesamt: 3 2 Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse aus den Grundlagen der Molekularen Zellbiologie. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein (Klausur im WS, Laborschein im SS) Version vom 10.3.2016 Seite 29 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Vorlesungsskript aus Intranet der EAH, Praktikumsanleitung aus Intranet der EAH, Sonderdruck Literaturangaben – Lodish, Baltimore, Berk, Zipurski, Matsudaira, Darnell: Molecular Cell Biology, 5th Ed., Sci. American – – Books, 2004 Lindl, T.: Zellkultivierung Wetzker, R., Rommel, C.: Phosphoinositide-3-kinase as targets for therapeutic intervention, Serono Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 30 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Niedermolekulare Pharmawirkstoffe Niedermolekulare Pharmawirkstoffe (Modulnummer MT.2.201) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Christina Schumann Semester: WS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 6 Inhalt Vorlesung: Molekulare Grundlagen der Arzneistoffwirkung – Protein-Ligand-Wechselwirkungen – Optische Aktivität und biologische Wirkung Wirkstoffdesign – Methoden zur Leitstruktursuche – Optimierung der Leitstruktur in Hinblick auf Bioverfügbarkeit, Selektivität und Wirkdauer Herstellung und Wirkungsweise ausgewählter Wirkstoffklassen – – – – – Antibiotika Hormonagonisten und -antagonisten Enzyminhibitoren Cytostatika Immunsupressiva Praktikum: Innerhalb eines Komplexpraktikums wird die enzymatische sowie chemische Synthese eines Peptidwirkstoffes sowie dessen Reinigung und analytische Charakterisierung (inkl. Bestimmung der Enantiomerenreinheit) durchgeführt. Qualifikationsziele Kenntnisse über: – Zusammenhänge zwischen chemischer Struktur und biologischer Wirkung, – grundlegende molekulare Mechanismen der Arzneimittelwirkung und deren Anwendung bei der Suche nach neuen Pharmawirkstoffen – wichtige Wirkstoffklassen und Beispiele für therapeutische Anwendung – Methoden der Herstellung niedermolekularer Pharmawirkstoffe Version vom 10.3.2016 Seite 31 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Niedermolekulare Pharmawirkstoffe Lehr- und Lernformen Vorlesung: 3 Übung: 0 Praktikum: 1 gesamt: 4 Vermittlung von theoretischen Kenntnissen in seminaristischer Vorlesung mit Übungen zur Vertiefung von Wissenskomplexen und Verknüpfung mit Kenntnissen aus anderen Lehrgebieten; praktische Arbeiten in Form eines Komplexpraktikums. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse Chemie und Biochemie, Technische Mikrobiologie/Bioprodukte. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 60 Selbststudium (h) 120 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Im Intranet Vorlesungsskript (Folien-Kopien als PDF-Dateien); Praktikumsanleitung Literaturangaben – Klebe: Wirkstoffdesign, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2009 – Bommarius, Riedel: Biocatalysis, Wiley-VCH, 2004 – Sewald, Jakubke: Peptides: Chemistry and Biology, Wiley-VCH, 2009 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 32 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering Protein Engineering (Modulnummer MT.2.209) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Werner Reichardt Semester: WS und SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 2 Semester Deutsch 6 Inhalt Lecture: – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Potential of biotechnological application of design proteins Proteins as pharmaceutical product-advantages and problems of therapeutically used proteins Function and construction of proteins Structure of proteins, protein-topology, data banks of primary structure, biocomputing of secondary and tertiary structures Homology-modelling, 3D-Imaging with viewer programmes based on sequence data Prediction of secondary structure elements and membrane-targeting domains Evaluation of precision of biocomputing-structural programs Properties of amino acids as principal units of protein engineering Molecular interaction of secondary structure elements of proteins Engineering of membrane proteins and receptors Molecular interaction of proteins with DNA: HLH- and Zn-finger domains Stability and denaturation, the problem of Prions Engineering of functional protein folding domains (Rhotekin-GST-Binding protein as molecular tool) Homology-modelling (superantigenes as example) Engineering of protein vaccines (pertussis toxin) Engineering of protein toxins as novel molecular tools (CNF1 and CNF-Y for cell signaling studies) Planning and protocol for amino acid exchange, insertion and deletion at any locus in proteins incl. special application of PCR-technology, primer-less methods Post-translational modification as engineering problem Protein targeting (antibodies etc.) and the current development of novel molecular therapies Practical course Protein-Engineering: All experiments were developed and performed under involvement of students in cooperation with the Institute for Molecular Cell Biology (Director Prof. Dr. R. Wetzker) and partially with the pharmaceutical company Serono (Geneve, Switzerland) and the Oncological Research Laboratory of the Friedrich-Schiller-University (head Dr. J. Clement). Using a novel therapeutic targeting protein, PI3Kinase, the full potential of protein engineering will be demonstrated for pharmaceutical application. To illustrate this recent development all students will get a copy of the paper: R. Wetzker und C. Rommel. Phosphoinositide 3-kinase as targets for therapeutic intervention. Current Pharmaceutical Design 10, 1915-1922 (2004). For further theoretical and practical support of the practical master courses contracts are planned between the Forschungszentrum für Molekulare Biomedizin and the Onkologisches Forschungslabor am Klinikum der FSU. They will enable the constant offer of the highest possible level in future education in this field of biotechnology. Practical course: – 3D-imaging using PI3-Kinase as example: Labelling of the active center and of the protein-interaction domain with the Ras-GTPase Version vom 10.3.2016 Seite 33 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering – Sequence based modelling of secondary structures with computer programmes (PCGENE, DNAsis), – – – – – – – – – – comparison of the prediction with X-ray structural data Homology analysis with free internet programmes (preferably via ncbi des NIH), comparison of alignments of superantigens with different programmes Evaluation of the biocomputing structural programmes (Ras-GTPase, superantigen SPEC) Expression constructs with the signalling molecule PI3-Kinase (human) for higher cells Site-directed mutagenesis in the active center of the kinase (i. e. application of K/R-mutants) Insertion of the membrane-anchoring motif CAAX as an example to manipulate membrane targeting Expression-constructs functioning in human cells Transfer of constructs in human target cells, protein engineering of cellular monitoring systems, fluorescence monitoring with expression systems for YFP- und GFP-fusion proteins Overexpression of the PI3-Kinase WT/Engineering-kinase in a kinase-free cellular background Test of the endocytotic cellular function under expression of the engineering-constructs Test of endozytosis of ferromagnetic nanopartikel under expression of protein-engineering constructs Qualifikationsziele Students learn about the potential of protein design and construction in biotechnology and pharmaceutical application. The main focus will be novel development of protein products and diagnostics. Profound knowledge about protein structure will be communicated as prerequisite for all protein engineering work. The unlimited potential of protein engineering will be demonstrated theoretically and also as planning and established work protocols: Targeting via exchange, deletion, insertion and fusion of one or any number of amino acid residues resp. peptides for all therapeutic and diagnostic applications. Special methods like PCR without primers etc. will be communicated. The practical course is the continuation and necessary completion of the laboratory course Genetic Engineering and Molecular Cell Biology. It is designed as integrated practical course with that of Molecular Cell Biology. It will respond to the rapidly growing demand for graduates especially trained in this important field of biotechnology. The Students experience the direct correlation between the current developments of protein engineering with functional analysis in higher cells: Identification of novel targets, drug design, development of molecular tools for diagnostics and therapy. Biocomputing will be performed concerning 3D-imaging of protein molecules, protein-protein-interaction, labelling of selected targeting-amino acid residues, sequence-based analysis of secondary and tertiary structures, homology-modelling and alignment-analyses. Lehr- und Lernformen Teil 1 Teil 2 Vorlesung: 1 1 Übung: 1 0 Praktikum: 0 2 gesamt: 2 3 Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse der Molekularen Zellbiologie. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Version vom 10.3.2016 Seite 34 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 75 Selbststudium (h) 105 Gesamtzeitaufwand (h) 180 Lehrmaterialien Skript und Praktikumsanleitung im Intranet als pdf-Datei Literaturangaben – Lehninger: Biochemie, Springer, 2001 – Parekh, Rohlff: Post-translational modification of proteins and the discovery of new medicine, Current – Opinion in Biotechnology, 1999 Gibbs, Ras: C-terminal processing enzymes – New drug targets, Cell 65, 1999 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 35 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Proteinanalytik Proteinanalytik (Modulnummer MT.2.211) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller Semester: SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt Vorlesung: – – – – – – Chromatographische Verfahren in der Proteinanalytik Aminosäuren-Sequenzanalyse und Massenspektrometrie Optische Spektroskopie an Proteinen mehrdimensionale NMR-Spektroskopie Lichtstreuung und Sedimentationsanalyse Elektrophoretische Verfahren (in Abstimmung mit Vorlesung „Proteomics“) Praktikum „Proteinanalytik“: – – – – – Flüssig-Chromatographie (LC-MS) TOF-MS (in Kooperation mit Analytik Jena) mehrdimensionale NMR (in Kooperation mit FSU, Chemische Fakultät) IR-Spektroskopie an Proteinen evtl. Lichtstreuung und Sedimentationsanalyse Halbmodul ergänzt sowohl die Lehrveranstaltungen zur „Proteomics“ als auch zu den „Rekombinanten Produkten“. Qualifikationsziele Erwerb von Spezialkenntnissen zur Analytik von Proteinen. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 2 Übung: 0 Praktikum: 1 gesamt: 3 Praktika mit Versuchsanleitung, die die möglichst selbständige Durchführung und Auswertung der Praktikum-Versuche erlaubt. Version vom 10.3.2016 Seite 36 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Proteinanalytik Voraussetzungen/Vorkenntnisse Kenntnisse in Chemie, Biologie, Biochemie, Labor-Analysen-Messtechnik I und II. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 45 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Vorlesungsskript, Versuchsanleitungen Literaturangaben – Dörffel, K. et al.: Analytikum – Lottspeich, Zorbas: Bioanalytik – Holtzhauer, M.: Methoden in der Proteinanalytik, Springer, 1996 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 37 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Rekombinante Produkte Rekombinante Produkte (Modulnummer MT.2.210) Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok Semester: SS Häufigkeit: jedes Studienjahr Dauer: Sprache: ECTS Credits: 1 Semester Deutsch 3 Inhalt 1. Einleitung – rekombinante Produkte als Wachstumspotential der Pharmazeutischen Industrie, Standardzellen für die Produktion (industry’s workhorses) 2. rekombinante Medikamente der ersten Ebene – Insulin, Gerinnungsfaktor VIII, Gewebe-plasminogenaktivator, Erythropoeitin, Glucocerebrosidase, Zytokine und Vakzine 3. rekombinante Medikamente der zweiten Ebene – Muteine, wie Insulinanaloga, tPA-Analoga, rekombinant modifizierte monoklonale Antikörper, Antikörperfragmente und Peptide aus Antikörpern 4. Medikamente der dritten Ebene – Gentherapie, Grundlagen, Methoden und Anwendungsmöglichkeiten (ADA-Defizienz, AIDS-Therapie, Diabetes-Therapie etc.) Qualifikationsziele Erwerb von speziellen Kenntnissen zur biotechnologischen Herstellung von rekombinanten Produkten. Lehr- und Lernformen Vorlesung: 3 Übung: 0 Praktikum: 0 gesamt: 3 Vermittlung von Grundwissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen in seminaristischer Form; Vorträge über aktuelle Forschungsergebnisse aus der Fachliteratur. Voraussetzungen/Vorkenntnisse Grundlegende Kenntnisse Biologie und Biochemie. Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS Credits Schriftliche Prüfungsleistung (90 min.) Version vom 10.3.2016 Seite 38 Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Rekombinante Produkte Arbeitsaufwand (work load) Präsenzstunden (h) 45 Selbststudium (h) 45 Gesamtzeitaufwand (h) 90 Lehrmaterialien Abbildungen der Vorlesung als PDF-Dateien im Intranet Literaturangaben – Dingermann, T.: Gentechnik/Biotechnik, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1999 – Schmid: Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik, Wiley VCH, Weinheim, 2002 – Ganten: Grundlagen der Molekularen Medizin, Springer, Berlin, 2003 Verwendbarkeit des Modules Master Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester Version vom 10.3.2016 Seite 39