Bilgi

1.6: Model Organizmalar Genetik Gelişmeleri Kolaylaştırır - Biyoloji

1.6: Model Organizmalar Genetik Gelişmeleri Kolaylaştırır - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Model organizmalar

Genetikteki büyük ilerlemelerin çoğu, tıbbi, ekonomik ve hatta ekolojik açıdan özellikle önemli olmayan türler kullanılarak yapılmıştır. Günümüzde az sayıda tür yaygın olarak kullanılmaktadır. model organizmalar genetikte (Şekil 1.17). kromozomlar çiftler halinde bulunur).

En yaygın olarak kullanılan model organizma:

  • prokaryot bakteri, Escherichia koli, en basit genetik model organizmadır ve genellikle diğer model türlerden DNA dizilerini klonlamak için kullanılır.
  • Maya (Saccharomyces cerevisiae) ökaryotik hücrelerin temel işlevleri için iyi bir genel modeldir.
  • yuvarlak solucan, Caenorhabditis elegans çok hücreli organizmaların gelişimi için faydalı bir modeldir, çünkü kısmen yaşam döngüsü boyunca şeffaftır ve hücreleri, yetişkin vücudunu üretmek için iyi karakterize edilmiş bir dizi bölünmeden geçer.
  • meyve sineği (Drosophila melanogaster) hala kullanılmakta olan diğer genetik model organizmaların herhangi birinden daha uzun ve muhtemelen daha ayrıntılı olarak incelenmiştir ve gelişimin yanı sıra fizyoloji ve hatta davranışları incelemek için yararlı bir modeldir.
  • Fare (Mus musculus) insanlarla en yakından ilişkili model organizmadır, ancak farelerle çalışırken maliyet, yavaş üreme süresi ve etik hususlar gibi bazı pratik zorluklar vardır.
  • zebra balığı (Danio yeniden) daha yakın zamanda araştırmacılar tarafından omurgalılar için bir genetik model olarak geliştirilmiştir. Farelerin aksine, zebra balığı embriyoları hızlı ve annelerinin dışında gelişir ve şeffaftır, bu da iç yapıların ve organların gelişimini incelemeyi kolaylaştırır.
  • Sonunda, küçük bir ot, Arabidopsis thaliana, en çok çalışılan bitki genetik model organizmasıdır. Bu, buğday, pirinç ve mısır gibi diğer bitki türlerine uygulanabilecek bilgiler sağlar.

PhenoDigm: hayvan modellerini insan hastalıklarıyla ilişkilendirmek için küratörlü açıklamaları analiz etme

Model organizmaları incelemenin nihai amacı, öğrenilenleri, hastalıkların tedavisini ve erken taramayı kolaylaştırmak için normal insan biyolojisi ve hastalıkları hakkında faydalı bilgilere dönüştürmektir. Genomik teknolojilerdeki son gelişmeler, bir dizi hedeflenen genotipe sahip modellerin hızlı bir şekilde üretilmesine ve ayrıca yüksek verimli fenotipleme ile karakterizasyonlarına izin verir. Fenotip verilerinin bolluğu mevcut hale geldikçe, yalnızca sistematik analiz, bu verilerden çıkarılacak geçerli sonuçların çıkarılmasını ve insan hastalıklarına aktarılmasını kolaylaştıracaktır. Veri hacmi nedeniyle, verilerin güvenilir bir şekilde analizine izin veren ve olası gen-hastalık ilişkileri hakkında kanıt sağlayan otomatik yöntemler tercih edilir. Burada, fenotip bilgilerini analiz ederek gen-hastalık ilişkileri hakkında kanıt sağlamak için otomatik bir yöntem olarak Hastalık Genleri ve Modelleri (PhenoDigm) için Fenotip karşılaştırmaları öneriyoruz. PhenoDigm, çeşitli model organizmalardan gelen verileri bütünleştirir ve aynı zamanda, insan genetik hastalıkları için yalnızca güçlü veri destekli gen adaylarını belirlemek için birkaç ara puanlama yöntemi kullanır. PhenoDigm'in geçerliliğini destekleyen manuel olarak değerlendirilen seçilmiş örneklerin yanı sıra otomatik bir değerlendirmenin sonuçlarını da gösteriyoruz. Ayrıca, PhenoDigm'in web arayüzü ile verilere nasıl göz atılacağı konusunda rehberlik sağlıyoruz ve araştırmayı desteklemedeki yararlılığını gösteriyoruz. Veritabanı URL'si: http://www.sanger.ac.uk/resources/databases/phenodigm

Rakamlar

Fenotip benzerliğinin belirlenmesi…

İki varlığın fenotip benzerliğinin belirlenmesi, örn. bir fare modeli ve bir…

PhenoDigm'in fenotipinin ROC analizi…

MGD'nin küratörlüğünde fare modeli-hastalığına uygulanan PhenoDigm'in fenotip önceliklendirme yönteminin ROC analizi…

Elde edilenlere verimli bir şekilde göz atmak için…

Elde edilen önceliklendirme sonuçlarına verimli bir şekilde göz atmak için bir web arayüzü geliştirildi. Olarak…


Model Organizma Olarak İnsan: Şimdi Zamanı

Bu konu GENETİK Yayın Kurulu'nun derginin insan genetiği alanındaki varlığını artırma niyetini gösteren bir makaleye sahiptir. 98 yıllık tarihinde GENETİK konu türün yer aldığı birçok makaleye yer vermiştir. homo sapiensancak yakın zamana kadar bunlar büyük ölçüde popülasyon genetiği alanındaydı. Yeni dizileme teknolojileri bu alanı her zamankinden daha önemli hale getirdiğinden, dergiyi insan popülasyonu genetiği araştırmalarını iletmek için yüksek statülü, yüksek görünürlüklü bir mekan olarak sürdürmeyi amaçlıyoruz.

Ancak dergi, insan genlerinin tanımlanması ve işlevlerinin analizi hakkında nadiren makaleler yayınladı. Bunun değişmesini istiyoruz, çünkü insanların genetik analizinin derinliği, artık dergide uzun süredir yer alan deneysel olarak izlenebilir organizmalarla mümkün olana yaklaşıyor.

Bu öncelikle iki nedenden dolayıdır. Birincisi, genomik ve DNA dizi teknolojilerindeki kayda değer ilerlemeler, insan genlerinin ve bunların hastalıklara ve sendromlara neden olan DNA dizisi varyantlarının kolaylıkla tanımlanmasını sağlar. Çok uzun zaman önce, insanlarda bir fenotipten (genellikle hastalıktan) sorumlu bir geni haritalamak ve klonlamak için bir slogandı, bugün neredeyse bir çocuk oyuncağı. İkincisi, birkaç deneysel organizma üzerinde onlarca yıllık çalışma, onları hayat ağacı boyunca korunan genlerin ve yolların işlevi için modeller olarak kurmuş ve bu genleri analiz etmek ve dahil oldukları yolları keşfetmek için karmaşık araçlar sağlamıştır. Bir insan geninin ürününün yüzdesi, genellikle bir model organizmada onun ortolog(lar)ını inceleyerek belirlenebilir. Model organizma ve insan genetiğinin bu evliliği, insan gen fonksiyonunun derinlemesine anlaşılmasını sağlıyor ve bunu çok hızlı yapıyor.

Brooks'un makalesi et al. bu sayısında GENETİK insan genetiğinin hizmetine model organizmalar almanın gücünün parlak bir örneğidir. Bir Yorumda, Hieter ve Boycott, insan hastalığı gen keşfinde eşi benzeri görülmemiş bir çağın ortasında olduğumuzu ve insan genetiğinin nihai hedeflerini gerçekleştirmek için model organizmaların analitik gücünden nasıl yararlanılması gerektiğini anlatıyor: gen fonksiyonunun anlaşılması , hastalığın biyolojisine dair içgörüler ve etkili terapötiklerin geliştirilmesi.

Editörleri GENETİK insan genetiği sohbetinde derginin erişimini genişletmek istiyorum. Brooks gibi makalelerin sunulmasını istiyoruz et al., bu insan gen fonksiyonu ve hastalığı hakkında fikir verir. Daha geniş, GENETİK (ve kardeş dergimiz, G3: Genler | genomlar | Genetik) genetiğin temel kavramlarının anlaşılmasını geliştiren, insanların metodolojik ve ampirik çalışmalarını tanımlayan makaleler yayınlamaya çalışın, örneğin:

İnsan fenotiplerinin altında yatan lokusları haritalama yöntemleri.

Genom organizasyonu ve yapısı.

Genom modifikasyonu (epigenomik).

Mutasyon ve rekombinasyon oranlarının ve bunların genomik varyasyonlarının değerlendirilmesi.

İnsan popülasyon genetiği ve genomik.

Hastalığa neden olan genetik varyantların belirlenmesi.

Alanın dergide yayınlanmak üzere sunabileceği en iyi makaleleri seçmemize yardımcı olmaları için, saygın, uygulamalı insan genetikçilerini Yardımcı Editörler olarak işe aldık ve almaya devam edeceğiz. dört gözle bekliyorum GENETİK model organizmanın ve insan genetiğinin uzun ve üretken katkısının bir parçası olmak.


Soyut

Sentetik biyoloji, kataloglanmış ve standartlaştırılmış biyolojik yapı taşları temelinde yeni ve kullanışlı fonksiyonlara sahip fonksiyonel cihazlar, sistemler ve organizmalar yaratmayı amaçlar. Başlangıçta basit süreçlerin dinamiklerini aydınlatmak için yapılmış olsalar da, tasarlanan cihazlar artık hastalık mekanizmalarının anlaşılmasına katkıda bulunmakta, yeni teşhis araçları sağlamakta, terapötiklerin ekonomik üretimini mümkün kılmakta ve kanser, bağışıklık hastalıkları ve kanser tedavisi için yeni stratejilerin tasarlanmasına izin vermektedir. diyabet ve gut gibi metabolik bozuklukların yanı sıra bir dizi bulaşıcı hastalık. Bu İncelemede, biyomedikal uygulamalar için sentetik biyolojinin etkisini ve potansiyelini ele alıyoruz.

Sentetik biyoloji, mühendislik ilkelerini biyolojiye uygulayarak, kataloglanmış ve standartlaştırılmış biyolojik bileşenleri sistematik ve rasyonel bir şekilde yeniden birleştirerek, öngörülebilir, kullanışlı ve yeni işlevlere sahip işlevsel biyolojik tasarım cihazları, sistemleri ve organizmaları yaratma bilimi haline geldi. Sentetik biyoloji, 50 yılı aşkın moleküler biyolojik ve fonksiyonel genomik araştırma 1,2,3,4'ün yanı sıra 5,6'yı analiz etmeyi, sentezlemeyi 7,8, 9, 10'u bir araya getirin, 11'i değiştirin ve 12,13 genetik bileşeni canlı organizmalara aktarın.

Son zamanlarda, kimyasal olarak sentezlenmiş nükleik asit parçalarından 13,14 bir araya getirilmiş sentetik bir genomun transferinden sonra canlı bir organizmayı yeniden inşa etmek mümkün hale gelmiş olsa da, tahmin edilebilir fonksiyonlara sahip son teknoloji biyolojik devrelerin rasyonel tasarımı zorlayıcı olmaya devam etmektedir ve görünüşe göre bir avuç gen 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 ile sınırlıdır.

Sentetik devre, belirli eksojen ipuçlarına veya endojen metabolitlere 32 yanıt olarak transgen ekspresyonunu ince ayarlayan temel heterolog kontrol bileşenlerinden oluşur. Bu gen anahtarları, heterolog ve endojen giriş sinyallerine yanıt olarak transkripsiyon ve translasyonu kontrol eden tetikleyici ile indüklenebilir protein-DNA 33,34,35,36 veya aptamer-transkript etkileşimlerini 37,38,39 içerir (Şekil 1). Gen anahtarlarının standartlaştırılmış tasarımı, işlevsel uyumluluğu 40,41 geliştirmiştir ve çoklu tetik girişleri ve sıralı kontrol 42,43, karşılıklı kontrol 20,23,44,45 ve geri besleme kontrolü 16 dahil olmak üzere daha yüksek dereceli ağların inşasını mümkün kılmıştır. 19,28,46 devre bileşenleri — harici ipuçlarına veya fizyolojik yollara yanıt olarak yüksek hassasiyet ve öngörülebilir mantıkla karmaşık protein ekspresyon dinamikleri sağlayabilen. Çoğu kontrol bileşeni, 36,47,48,49 küçük iyileştirmelerden sonra farklı bakteri ve ökaryotik türlerde işlev gördüğünden, bakterilerde veya mayalarda öncülük edilen gen anahtarları ve ağ planları genellikle memeli hücrelerinde tamamen işlevseldir. Bakteriyel ve memeli hücrelerinde benzer bileşenlere ve devre topolojisine sahip sentetik ağların örnekleri şunları içerir: düzenleyici basamaklar 42,43, epigenetik geçiş anahtarları 15,20,23,45, histeretik devreler 22,50,51, moleküler zamanlama cihazları 30,52, sentetik eko-algılama sistemleri, sentetik çekirdek algılama sistemleri, sentetik hormon sistemleri 46,53,54 , bant geçiren filtreler 21,30,55 ve ritmik transgen ekspresyonunu ayarlanabilir bir frekans ve genlikle programlayan farklı tipte osilatörler 16,26,27 ,28,29,56,57 . Bu birinci nesil sentetik devrelerin çoğu, konakçı hücrenin metabolizması ile herhangi bir arayüz olmadan izolasyon içinde çalıştı ve heterolog harici giriş sinyalleri 58,59,60,61,62 kullanılarak spesifik hücresel fonksiyonları programlamak için kullanıldı.

a | Baskıya dayalı ifade kontrolü. Bir baskılayıcı protein, operatörüne bağlanır ve böylece promotörün aktivasyonunu ve ilgilenilen genin ekspresyonunu önler. Bir indükleyiciye yanıt olarak, baskılayıcı operatörden ayrılır, promotör baskılanır ve ilgilenilen gen eksprese edilir. B | Aktivasyon tabanlı ifade kontrolü. Minimal bir destekleyici (Pdk), bir baskılayıcı proteinin bir transkripsiyon aktivasyon alanına kaynaştırılmasıyla oluşturulan kimerik bir transkripsiyon faktörü, operatörüne bağlandığında aktive olur. Bir indükleyicinin varlığında, baskılayıcı protein-transkripsiyon-aktivasyon alanı kompleksi, operatörü P'den ayrılır.dk artık aktif değildir ve ilgili genin transkripsiyonu önlenir. C | mRNA transkriptine dayalı ifade kontrolü. Kendi kendini parçalayan bir ribozim, küçük molekül bağlayıcı bir aptamere kaynaştırılır ve ilgili bir genin 3' çevrilmemiş bölgesine (UTR) verilir. İndükleyicinin yokluğunda, ribozim kendi kendine bölünmeye uğrar, böylece poli(A) kuyruğunu (pA) açık okuma çerçevesinden elimine eder ve translasyonu önler. Bununla birlikte, indükleyicinin varlığında aptamer, ribozimi inaktive eden ve translasyonun gerçekleşmesine izin veren bir konformasyonel değişikliğe uğrar.

Biyomedikal ortamda sıklıkla ortaya çıkan temel zorluklar, ilaç hedef özgüllüğü, kesin ilaç dozaj rejimleri, yan etkilerin en aza indirilmesi, teşhis-tedavi zaman çizelgelerinin kısaltılması ve patojenlerin ilaca direncinin önlenmesi ihtiyacıdır. Sentetik biyoloji, algılama ve iletim mekanizmalarını birleştiren karmaşık, yüksek hassasiyetli kontrol cihazlarının mühendisliğini mümkün kıldığı için, ortaya çıkan bu bilim, mevcut biyomedikal zorlukları yeni yollarla karşılamaya uygun araçlar sunabilir. Öncü sentetik ağların bildirilmesinden on yıl sonra 18,20, önde gelen insan hastalıklarının hayvan modellerinde ilk başarılı terapötik uygulamalar ortaya çıkmaya başlıyor 63,64,65. Bu İnceleme, teşhis uygulamaları, yeni önleyici bakım stratejilerinin tasarımı, ilaç keşfi, tasarım ve dağıtımındaki ilerleme ve protez ağları gibi yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi dahil olmak üzere insan sağlığını iyileştirmeye yönelik sentetik biyolojideki son ilerlemeye odaklanmaktadır. Sentetik biyoloji, yirmi birinci yüzyılda insan sağlığının iyileştirilmesinde büyük ilerlemeler için benzersiz fırsatlar sağlama vaadini taşır 4,66,67 .

Hastalık mekanizmalarını anlama

patojen mekanizmaları. Proteinler veya viral 68 ve bakteriyel 69 genomları için artan hızda 10 sekansın sentezlenmesi ve birleştirilmesi için uygun maliyetli teknolojinin mevcudiyeti, konakçı-patojen etkileşimleri ve hastalık mekanizmaları hakkındaki anlayışımızı önemli ölçüde geliştirdi. 'Sentez yoluyla analiz' sentetik biyoloji ilkesi, bireysel genetik bileşenlerin hızlı sentezini, birleştirilmesini, karıştırılmasını ve mutasyonunu basit fonksiyonel analiz ile birleştirerek mekanik bir anlayış sağlar. Örneğin, 1918 İspanyol influenza pandemisinden sorumlu olan H1N1 virüsünün genomu, permafrost ile korunan doku örneklerinden çıkarılan genomik parçalardan elde edilen dizi bilgileri kullanılarak sentezlendi. Yeniden yapılandırılmış virüsün fonksiyonel analizi, patojenin temel virülans faktörlerine yeni bir bakış açısı sağlamıştır: yani, tripsin aktivasyonu olmadan membran füzyonunu indükleyen bir hemaglutinin varyantı ve viral replikasyonu artıran modifiye edilmiş bir polimeraz 68. Aynı çalışma, İspanyol gribi türü 68,70'in istisnai virülansından sekiz genin bir kombinasyonunun sorumlu olduğunu da ortaya koydu. Bu bulgu, gelecekteki virüs varyantlarının pandemik potansiyelini belirlemeye yardımcı olabilir 71,72,73.

Kimerik virüslerin sentezi ve analizi, 2002 ve 2003 yıllarındaki şiddetli akut solunum sendromu (SARS) pandemisinden sorumlu olan koronavirüs zoonozlarının anlaşılmasına da önemli bir katkı sağlamıştır. SARS koronavirüsü tarihinin karakterizasyonu, özellikle tropizm, doğrudan ataları laboratuvar modellerinde çoğaltılamadığı için özellikle zorlayıcıydı. Bununla birlikte, 30 kb'lik bir SARS benzeri yarasa koronavirüsü, insan homologunun reseptör bağlayıcı spike proteinini içerecek şekilde tasarlandıktan sonra, sentezlenen kimerik virüs, kültürde çoğalabildi ve fareleri enfekte edebildi 74. Bunlar canlıda çalışmalar, spike proteinindeki enfeksiyon arttırıcı mutasyonları ortaya çıkardı ve bu yüzey proteinini, koronavirüs zoonozlarındaki tropizm değişimlerinden sorumlu anahtar bir faktör olarak belirledi 74. Patojenlerin DNA sentezi ile yeniden yapılandırılması, Lyme-hastalığı sendromu sonrası 76 veya hepatit C'ye ve insan immün yetmezlik virüsüne karşı hümoral immün yanıtların profilini çıkarmak için kullanılanlar gibi 75,76 tanısal yüksek yoğunluklu antijen dizilerinin üretimi için de kullanılabilir. (HIV) 77 .

Bağışıklık sistemleri. Sentetik biyoloji, son zamanlarda, özellikle karmaşık kontrol devreleri ve hücresel etkileşim ağları ile bilinen bağışıklık sisteminin eksiklikleri ile ilgili bozukluklara yeni bir bakış açısı sağlamıştır. Örneğin, B-lenfosit aktivasyonunun işlev bozukluğu, çeşitli fizyolojik bozuklukların 78 altında yatmaktadır. Böcek hücrelerinde insan B hücresi antijen reseptörü (BCR) sinyal kaskadının fonksiyonel olarak yeniden yapılandırılması ve analizi, BCR'lerin ders kitaplarında sunulduğu gibi antijene özgü çapraz bağlanma ile aktive edilmediğini, bunun yerine hareketsiz B lenfositlerinde otoinhibitör bir oligomerik konformasyona sahip olduğunu ortaya çıkarmıştır. antijenler bağlandığında aktif bir ayrışmış form 79. Bu, antikor üretimi ve hümoral bir bağışıklık tepkisinin başlamasıyla sonuçlanan sinyalleşme kaskadını tetikler.

Ayrıca, T7 fajlarının yüzeyinde görüntülenmek üzere tasarlanmış tam insan peptidomunun bir temsilinin oluşturulması, Church ve meslektaşlarının 80 yeni otoantijenleri keşfetmesini sağladı. Fajlarda görüntülenen otoantijenik peptitleri zenginleştirmek için hastadan türetilen otoantikorları kullandılar, daha sonra antijenleri yüksek verimli dizi analizi 80 ile tanımlayabildiler. Otoimmün süreçlerde yer alan antijenlerin bilgisi, hastalık etiyolojisini anlamak, doğru tanı testleri geliştirmek ve otoreaktif bağışıklık hücrelerini 80 nötralize eden ilaçları tasarlamak için önemlidir.

Aşılar. Sentetik biyoloji ilkeleri kullanılarak iyi tanımlanmış genetik bileşenlerden tüm genomların yüksek verimli ve yüksek hassasiyette birleştirilmesi ve mühendisliği, aşı olarak kullanılmak üzere zayıflatılmış patojenlerin tasarımı için yeni fırsatlar sağlamıştır.Örneğin, belirli chikungunya virüsü (CHIKV) yapısal proteinlerinin seçici ekspresyonu ile üretilen virüs benzeri partiküllerle bağışıklaştırılan primatlar, yüksek doz tehdidinden sonra viremiye karşı korundu, hatta maymundan türetilen antikorlarla tedavi edilen bağışıklığı yetersiz fareler sonraki öldürücü dozlarda hayatta kaldı. CHIKV 81. DNA sentezi ve montajı da çocuk felci virüsüne karşı güvenli bir canlı aşıya öncülük etmede önemli bir rol oynamıştır 82. Poliovirüs, viral kapsid genlerinde fazla temsil edilen kodon setlerinden yetersiz temsil edilen kodon setlerine bitişik kodon çiftlerinin sistematik genom ölçeği değişiklikleriyle zayıflatıldı (örneğin, GCC|GAA, GCA|GAG ile karşılaştırıldığında, her ikisi de Ala-Glu'yu kodlasa da, güçlü bir şekilde temsil edilmektedir). ). Bu değişiklikler, çeviriyi azalttı ve virüsün replikasyon yetkinliğini ve bulaşıcılığını bozdu. Bu zayıflatılmış çocuk felci virüsü, farelerde koruyucu bağışıklama sağlar ve 631 bireysel değişikliğin tümünün geri dönmesi ve böylece bulaşıcı vahşi tip virüsleri yeniden oluşturması olasılığının düşük olması nedeniyle yüksek bir güvenlik standardı sunar. Burada kullanılan genom mühendisliği yaklaşımı, bulaşıcı hastalıklara karşı canlı aşılar tasarlamak için genel bir stratejiyi temsil edebilir. Diğer umut verici aşılama konseptleri arasında, genetik olarak programlanabilir sentetik aşılar 83 olarak antijen üreten immün sistemi uyarıcı lipozomların kullanılması ve bunlara karşı koruma sağlamak için ısıya dayanıklı oral alg bazlı aşıların üretimi yer alır. stafilokok aureus enfeksiyonlar 84,85 .

Vektör kontrolü. Koşullu baskın-ölümcül sentetik devre barındıran transgenik viral suşlar kullanılarak böcek vektör popülasyonlarının baskılanması, sıtma parazitlerinin ve dang virüslerinin bulaşmasını kontrol edebilir ve nihayetinde tedavi edilemeyen hastalıkların yayılmasını kontrol edebilir 86,87,88. Yalnızca dişinin dolaylı uçuş kasında eksprese edilen bir tetrasikline bağımlı transaktivatör (tTA) için transgenik olan sivrisinekler, yalnızca bu genin transkripsiyonunu baskılayan tetrasiklin varlığında çoğaltılabilir. Bununla birlikte, tetrasiklin yokluğu, dişiye özgü uçamayan fenotip 87,88'in gelişmesine yol açar. Bu transgenik sivrisineğin yumurtalarını ekosisteme sokmak, yalnızca erkek salıverilen dişi sivrisineklerin topraklı kalmasına ve beslenemez, çiftleşemez veya kan ememez, bu da etkili bir şekilde ölümcül bir fenotipi temsil eder. Erkekler hastalığı bulaştırmazlar, ancak sentetik devreyi yerleşik vahşi tip sivrisinek popülasyonu boyunca yayarlar 87,88 (Şekil 2a).

a | Sivrisinek kontrolü için dişiye özgü baskın öldürücü gen ağı. Sivrisinekler, uçuş kasına özgü bir promotörün (P) kontrolü altında tetrasiklin (TET) transaktivatörünün (tTA) intron içeren bir varyantını ifade etmek için tasarlandı.FM). Erkek sivrisineklerde, intron eklenmez, bu da doğru tTA çevirisini engeller. Bununla birlikte, dişi soyda, işlevsel tTA çevirisi, cinsiyete özgü mRNA eklenmesiyle geri yüklenir. Bu, tTA'ya yanıt veren promotör P'nin aktivasyonu ile sonuçlanır.TET ve uçamayan bir fenotipi tetikleyen toksik bir genin ifadesi. Sivrisinekler tetrasiklin (TET) varlığında büyütülürse, tTA'nın P'yi aktive etmesi engellenir.TET, bu da normal bir fenotip ile sonuçlanır. Bununla birlikte, TET'siz ortama bırakılmalarının ardından, tasarlanmış erkekler vahşi tip dişilerle çiftleşir. Bu, dişiye özgü baskın uçamayan fenotipi iletir ve sonunda vahşi tip popülasyonun azalması veya neslinin tükenmesi ile sonuçlanmalıdır. B | Bir heterozigozu homozigot bir konağa dönüştüren bencil bir genin yayılması. Hedeflenen endonükleaz I-SahneI eksprese edilir ve homolog kromozom üzerindeki aynı kökenli kısıtlama bölgesini (RS) ayırır. Son rezeksiyon ve onarımın ardından, I-SahneI ekspresyon kaseti ikinci kromozoma yerleştirilir. pA, poli(A) kuyruk.

Benzer şekilde, sentetik bir güdümlü endonükleaz bazlı gen tahrik sistemi, sıtma direnci gibi genetik modifikasyonu, tasarlanmış sivrisineklerden tarla popülasyonuna yaymak için kullanılabilir. Hedef arama endonükleazları, tipik olarak, bir şablon olarak hedef arama endonükleaz geni (HEG) kullanılarak homolog rekombinasyonla onarılan konakçı genomunda tek bir diziye özgü çift iplikli kırılma üretir. Sonuç olarak, bencil HEG, 'homing' olarak adlandırılan bir gen dönüşüm sürecinde kırık kromozoma kopyalanır. HEG I- ifade etmekSahneBir erkek germ hattı promotörünün kontrolü altında, transheterozigot erkeklerde verimli hedef arama ve hızlı genetik sürücü sağladım, bu da kafesteki sivrisinek popülasyonlarında HEG istilasına yol açtı 89 (Şekil 2b). Diğer HEG'lerin dizi özgüllüğünü mühendislikle (örneğin, I-Aniben veya ben-KreI), gen tahrik konsepti, prensipte, sivrisineklerin bir hastalık vektörü olarak hizmet etme yeteneğini hedefleyen gen fonksiyonlarını devre dışı bırakmak veya devre dışı bırakmak için kullanılabilir 89.

Birinci nesil tTA-transgenik sivrisinekler kullanılarak baskın öldürücü (RIDL) teknolojisi taşıyan böceklerin salınması için saha testleri Grand Cayman'da zaten yapılmıştır. İlk olarak, küçük ölçekli bir salıverme, transgenik erkeklerin hayatta kalabileceğini, vahşi dişilerle çiftleşebileceğini ve transgenik larvalar üretebileceğini doğruladı ve ardından tam saha denemesi, salıvermeden yaklaşık 11 hafta sonra yabani sivrisineklerin sayısında %80'lik bir azalma gösterdi. Çalışma alanı izole edilmediğinden ve çevredeki alanlar yüksek yoğunlukta vahşi tip sivrisinekler içerdiğinden, gerçek bastırma etkinliğinin puanlanması zor olmaya devam etmektedir 90 .

İlaç keşfi. Kimerik küçük moleküle duyarlı bir transkripsiyon faktörü ve aynı kökenli sentetik bir promotörden oluşan sentetik memeli transkripsiyon devreleri, orijinal olarak gelecekteki gen bazlı terapiler için tasarlandı ve amaç, farmakolojik olarak aktif bir maddeye yanıt olarak memeli hücrelerinde terapötik transgen ekspresyonunu ayarlamaktı 34 ,47,49,91 . Kimerik transkripsiyon faktörlerinin çoğu, bakterilerde ilaç direncini yöneten (örneğin, antibiyotiklere direnç 92) ve yapısal olarak ilgili bileşikler için rastgele olan baskılayıcılardan türetildiği için, bu tür devreleri içeren memeli hücreleri, entegre tarama olarak 'ters mod'da da kullanılabilir. yeni ilaç adaylarının sınıfa özel keşfi için cihazlar 33,93 (örneğin, yeni antibiyotikler 92) (Şekil 3a). Tarama devresi için transgenik olan memeli hücreleri bir bileşik kütüphaneye maruz bırakıldıklarında, sınıfa özgü bir çekirdek yapıya ve karşılık gelen ilaca sahip toksik olmayan, hücre geçirgen ve biyoyararlı bir molekül varlığında raportör gen ekspresyonunu saptar ve modüle ederler. aktivite (örneğin, antibiyotik aktivitesi) (Şekil 3b). Aynı tarama düzeneği kullanılarak, transkripsiyon faktörünü DNA'ya kilitleyen ve patojenlerde antibiyotik direncinin indüklenmesini engelleyebilen ve onları ilaca duyarlı hale getiren bileşikler tespit edilmiştir 94 (örneğin, bkz. Bioversys). Spesifik antibiyotik ile birlikte bu tür bileşiklerin kullanılması, yeni anti-enfektif tedavi fırsatları ve yerleşik antibiyotikler için yeni bir yaşam döngüsü sunabilir (Şekil 3c). Streptogramin 47'ye, tetrasiklin veya makrolid antibiyotiklere 91, diyabet önleyici ilaçlara 95 veya immünosupresif laktonlara 96,97 yanıt verenler gibi diğer tetikle uyarılabilen transkripsiyon kontrol sistemleri de bu şekilde kullanılabilir.

a | Antibiyotiklerin tanımlanması. Çin hamsteri yumurtalık (CHO-K1) hücrelerinde, streptogramin duyarlı baskılayıcı (PIP) bir kurucu hızlandırıcı (P) tarafından ifade edildi.const). PIP, multimerik operatörüne bağlanır (PIR3) ve raportör gen tarafından salgılanan alkalin fosfatazın ekspresyonunu bastırır (SEAP). Bu tarama hücre hattını küçük bir molekül kütüphanesine maruz bırakmak, yalnızca streptogramin benzeri, hücre geçirgen ve toksik olmayan (kahverengi yıldızla gösterilen) bileşikler için SEAP üretimiyle sonuçlandı. B | Antibiyotik direncinin üstesinden gelebilecek küçük moleküllerin keşfi. NS Tüberküloz antibiyotik direnç düzenleyicisi (EthR), herpes-simpleks türevli transkripsiyonel aktivatöre (VP16) kaynaştırıldı ve bir kurucu promotörün (P) kontrolü altında insan embriyonik böbrek hücrelerinde (HEK293-T) eksprese edildi.const). EthR–VP16 aynı kökenli operatörüne bağlandığında (OEthR), minimal destekleyici (Pdk) aktive edilir, bu da raportör genin ekspresyonu ile sonuçlanır. SEAP. EthR'nin O'ya bağlanmasını önleyen hücre geçirgen, toksik olmayan bir molekülü (sarı yıldızla gösterilir) tanımlamak için bir ekran gerçekleştirilir.EthR, Durduruluyor SEAP ifade. C | etionamide karşı direncin üstesinden gelmek M. tüberküloz. İçinde M. tüberküloz, EthR, hem Baeyer-Villiger monooksijenazın (EthA) hem de kendisinin bir negatif geri besleme döngüsünde transkripsiyonunu baskılar. 2-feniletilbutirat (pembe yıldızla gösterilir) eklendiğinde, EthR'nin hedef promotörüne (şekilde 'P' etiketli) bağlanmasını önler. Bu, EthA üretimini baskılayarak, etionamidi mikobakteriyi öldüren sitotoksik bir bileşiğe dönüştürür. pA, poli(A) kuyruk.

Bir transkripsiyon devre sisteminin etkinliğinin bir örneği, bakteriyel transkripsiyonel baskılayıcı EthR'yi içerir. EthR, transkripsiyonunu baskılar etA ve böylece bir patojen öldürücü metabolite 94 son savunma antibiyotik etionamidin EthA aracılı dönüşümünü önler. Çilek aroması ile en iyi bilinen kimyasal 2-fenietilbutirat, EthR'yi spesifik olarak inaktive eden ve böylece tetiklenen ilk bileşikti. etA ifadesini ve duyarlılığını yeniden Tüberküloz etionamide (Şekil 3d). Daha fazla çalışma, diğer EthR'yi inaktive eden etionamid güçlendirici bileşiklerin, insan tüberkülozunun bir fare modelinde de başarıyla test edildiğini ortaya çıkardı 98. Ana direnç düzenleyicilerinin farmakolojik inhibisyonu ile ilaç duyarlılığını geri yüklemek yaygın olarak uygulanabilir 94.

İlaç keşfi için sentetik devre kullanımının bir başka örneği, sikline bağımlı kinaz inhibitörü p27'nin ekspresyonunu kontrol eden devre tarafından hücre döngüsünün G1 fazında şartlı olarak durdurulan memeli hücreleri tarafından sağlanır. Bu hücreler, çoğalma-inhibe edilmiş hücrelerin ve sentetik hücre döngüsü bloğundan 99 kendiliğinden kaçan çoğalan hücrelerin izogenik alt popülasyonlarının bir karışımını yeniden üretilebilir bir şekilde oluşturdu. Bu hücreler, hücre bazlı bir kanser modeli olarak kullanılabilir ve tutuklanmış olanları bozulmadan bırakırken seçici olarak çoğalan hücreleri ortadan kaldıran antikanser bileşikleri taramak için kullanılabilir 100,101.

İlaç üretimi ve ilaç dağıtımı. Bakterilerde, mayalarda ve bitkilerde enzimatik kaskadların veya ağların bir araya getirilmesiyle oluşturulan sentetik yollar, yüksek değerli ilaç ve ilaç öncü bileşiklerinin büyük ölçekli ekonomik üretiminin yanı sıra yeni ikincil metabolitlerin biyosentezi için de etkili olmuştur. terapötik faaliyetler. Örnekler arasında kompleks poliketidler 102,103, halojenli alkaloidler 104,105,106 ve sıtma önleyici ilaç artemisinin (örneğin Amyris şirketi tarafından üretilen) 107 ve kanser önleyici bileşik taksol 108'in öncülleri yer alır. Bu bileşiklerin üretimi için, karmaşık biyosentetik enzimlerin (sitokrom P450 monooksijenazlar 109) fonksiyonel ekspresyonu ve (toksik) ara ürünlerin birikmesini önlemek için çok aşamalı yolun genel orkestrasyonu dahil olmak üzere çeşitli zorlukların üstesinden gelmek gerekiyordu. metabolik kanallama 60 .

Memeli hücrelerinde 36,49,110 gen anahtarlarına öncülük etmek için kullanılan küçük moleküle duyarlı protein-protein ve protein-DNA etkileşimleri, ilaç dağıtımı için 111,112,113,114,115 tetikle indüklenebilir biyohibrit malzemelerin tasarımında da başarıyla yeniden tasarlandı. Sentetik protein-poliakrilamid ve DNA-poliakrilamid monomerleri kullanılarak, spesifik ligandlar sağlandığında çözünen hidrojeller üretilebilir (Şekil 4). Jel oluşumu sırasında sağlanan biyofarmasötikler (örneğin, vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF)) hidrojele yüklenir ve farelere deri altı implantasyonundan ve tetikleyici bileşik 115'in oral uygulamasından sonra doza bağlı bir şekilde salınabilir. Herhangi bir tetikleyici ile indüklenebilir protein-protein ve protein-DNA etkileşimlerinin, ilaç algılayan ve ilaç salan hidrojeller 114,116,117 üretmek için kullanılabileceği düşünülmektedir.

Bir baskılayıcı proteinin aynı kökenli DNA operatör motifiyle etkileşimine dayanan etkileşimli biyohibrit malzeme. Homodimerik tetrasiklin baskılayıcı (TetR), iki TetR alt birimini esnek bir peptit bağlayıcı aracılığıyla bağlayarak tek zincirli bir baskılayıcıya (scTetR) dönüştürülür ve altı histidin (scTetR–His) ile etiketlenir.6). Bu molekül bir polimere bağlanır ve tetrasiklin operatörünün kopyalarına sahip bir poliakrilamid ile karıştırılır (tetO) ona bağlı. scTetR bağlanır tetO böylece çapraz bağlar oluşur ve bir hidrojel oluşturur. Tetrasiklin eklendiğinde scTetR salınır. tetOve jel çözülür. Bu, polimere bağlı başka bir molekülü serbest bırakmak için kullanılabilir - bu durumda sitokin interlökin 4 (IL-4).

Enfeksiyonlar için yeni tedaviler

Tasarımcı fajlar tarafından bakteri direncinin kırılması. Biyofilmler, polisakkaritler, proteinler, nükleik asitler ve lipitlerden oluşan hidratlı bir hücre dışı polimerik madde (EPS) matrisi içinde bulunan yüzeyle ilişkili bakteri topluluklarıdır. Klinik olarak önemli birçok bakterinin patogenezi için çok önemlidirler ve hem bağışıklık sistemine hem de antimikrobiyal tedavilere direnç göstererek yok edilmelerini zorlaştırırlar 118,119 . Collins ve meslektaşları 120, DspB'yi yapısal olarak eksprese etmek için bakteriyofaj T7'yi başarıyla tasarladı: β-1,6-'yı hidrolize eden bir enzim.n-asetil- D -glukozamin, biyofilm oluşumu ve bütünlüğü için gerekli olan bir yapıştırıcıdır. Stafilokok spp. ve Escherichia koli klinik izolatlar. Bu bakteriyofaj (T7 olarak bilinir) ile bir bakteriyel biyofilmin ilk enfeksiyonuDspB) fajın hızlı çoğalmasına ve DspB'nin ekspresyonuna neden olur. Parçalamayı takiben, T7DspB ve DspB biyofilme salınır, bu da β-1,6-'nın yeniden enfeksiyonuna ve bozulmasına yol açar.n-asetil- D -glukozamin. T7 sürecindeDspB enfeksiyon, bakteriyel biyofilm hücre sayısı %99,97 oranında azalır - enzimatik olmayan bir faj kullanıldığındaki iki büyüklük mertebesinde 120 .

Bir takip çalışmasında, bakteriyofaj M13, bakterilerin antibiyotik kaynaklı oksidatif strese karşı koymak için ihtiyaç duyduğu SOS DNA onarım sistemini baskılayan LexA3'ü eksprese edecek şekilde tasarlanmıştır 121,122,123. Bu tasarımcı faj tarafından enfeksiyon duyarlı hale getirir E. koli kinolon antibiyotiklere. Bu fajın kullanımı, virüs bulaşmış farelerin hayatta kalmasını artırır. E. koli, antibiyotiğe dirençli bakterilerin, kalıcı hücrelerin ve biyofilm hücrelerinin hayatta kalmasını azaltır ve antibiyotikle tedavi edilen bir popülasyondan kaynaklanan antibiyotiğe dirençli bakteri sayısını azaltır. Aynı zamanda diğer bakterisidal antibiyotikler için güçlü bir adjuvan görevi görür 124 . Tasarımcı faj platformu, diğer antibiyotik adjuvanları 124 üretmek için kullanılabilir.

Antibiyotiklerin kullanılmaya başlanmasından sonra bir zamanlar terk edilmiş olmasına rağmen, çoklu ilaca dirençli patojenlerin prevalansı çarpıcı bir şekilde arttığından, faj tedavisi şu anda dünya çapında çeşitli klinik çalışmalarda yeniden gözden geçirilmektedir. Faj tedavisi, bakteriyel faj direnci gelişimi, bağışıklık sistemi tarafından faj nötralizasyonu ve farmakokinetik ile ilişkili klinik zorluklarla karşılaşabilse de, alan kesinlikle tasarımcı fajlardan 125 bir ivme alacaktır.

Tasarlanmış probiyotik bakteriler patojen virülansını azaltır. Bakteriler, çekirdek algılama olarak bilinen kimyasal bir dil kullanarak birbirleriyle iletişim kurabilirler. Bireysel bakteriler, birden fazla tür için ortak olan veya türe özgü olan sinyal moleküllerini (otoindükleyiciler olarak adlandırılır) üretir ve salgılar. Bu moleküller, popülasyon büyüdükçe birikir ve koloni çapında gen ekspresyonunu koordine eden veya diğer bakteri popülasyonlarının davranışlarını manipüle eden reseptörlere bağlanabilir. Örneğin, titreşimli kolera temel virülans faktörlerinin baskılanmasını tetikleyen kolera otoindükleyici 1 (CAI-1) ve otoindükleyici 2 (AI-2) üretir. Bebek fareleri probiyotikle beslemek E. koli doğal olarak AI-2 üreten ve CAI-1'i yapısal olarak sentezlemek için tasarlanmış olan, hayvanların yuttuktan sonra hayatta kalma oranını önemli ölçüde arttırdı. V. kolera 126 . Bu, böyle bir yaklaşımın bulaşıcı hastalıkları önlemek için ekonomik bir strateji olabileceğini düşündürmektedir. Antibiyotiklerin aksine, çekirdek algılamaya dayalı müdahaleler patojenleri öldürmez, ancak davranışlarını yeniden programlar bu strateji seçim baskısından bağımsız olabilir ve bu nedenle direnç geliştirmeye daha az eğilimli olabilir. Başka bir çalışmada, kommensal bakteriler, bağırsak epitel hücrelerinde 127 glukoza bağımlı insülin üretimini uyarmak için sentetik devre ile donatıldı.

Kanser tedavisinde onlarca yıllık ilerlemeye rağmen, büyük bir zorluk devam etmektedir: doğal ve implante doku içinde gelişen ve metastaz oluşturmak için organizma içinde yer değiştiren neoplastik hücrelerin spesifik olarak nasıl hedeflenip seçici olarak öldürüleceği. Bu nedenle, kanser hücrelerini ortadan kaldırmak için tasarlanan terapötik stratejiler, normal dokuyu sağlam bırakırken yalnızca hastalıklı dokuyu hedeflemek için son derece hassas olmalıdır. Doğal sitotoksisite veya antikanser bileşiklerinin yapısal ekspresyonu, hayvan çalışmaları ve insan klinik deneylerinde 128 bir miktar potansiyel göstermiş olsa da, tümörü istila eden bakteriler veya tümör dönüştürücü viral partiküller tarafından verilen tetiklemeyle indüklenebilir ilaç ekspresyon devreleri kanser tedavisini iyileştirebilir. Sentetik biyologlar son zamanlarda, harici ipuçlarıyla ilaç üretiminin kesin zamanlaması, konumu ve dozunu sağlayan ve sistemik toksisiteyi en aza indirirken daha büyük intratümöral etkiler sağlayabilen birkaç anti-kanser cihazı tasarladılar.

Bakteriyel sentetik cihazlar. İntravenöz enjeksiyon veya oral uygulamadan sonra birçok bakteri türü (örneğin, E. koli ve Salmonella spp.) doğal olarak tümörleri algılar ve kendi kendine ilerler. Bu bakteriler ayrıca tümör dokularında seçici olarak istila etmek ve çoğalmak ve sitotoksik bileşiklerin yanı sıra tümör gerilemesinin 128 invaziv olmayan takip takibi için raportör proteinler üretmek üzere tasarlanmıştır. Bu bakteriler, canlı kanser hücreleri tarafından üretilen aspartat, nekrotik doku tarafından salınan riboz veya neoplastik hücrelerin hiper-metabolik aktiviteleri tarafından üretilen hipoksik bölgelere doğru göçü teşvik etmek için dokuya ve kemotaktik reseptörlere nüfuz etmek için flagella eksprese eder.Tümör bölgesine ulaştıktan sonra, bakteriler ya hücre dışı boşlukta çoğalır ya da tümör hücrelerini istila eder. Her iki durumda da, seçici sitotoksisite toksinler, sitokinler, tümör antijenleri, pro-apoptotik faktörler veya ön ilaç dönüştürücü enzimler 128 eksprese edilerek tasarlandı. non-invaziv E. koli kültürlenmiş tümör hücrelerini hipoksiye duyarlı veya popülasyon yoğunluğuna bağlı bir şekilde istila etmek için başarıyla programlanmıştır. Karşılık gelen devreler, anaerobik olarak indüklenen format dehidrojenaz promotöründen oluşur. Yersinia psödotüberküloz invazin geni (env), tipik olarak tümör hücrelerinde eksprese edilen spesifik integrin reseptörlerini kullanarak invazyona aracılık eder. Nüfus yoğunluğuna bağlı istila, tetikleyicileri tetikleyen tasarlanmış bir çekirdek algılama devresi gerektirir env bakteri popülasyonu, tümör bölgesinde bir eşik boyutuna ulaştıktan sonra ekspresyon. Bu devre, ortak indükleyen çekirdek algılama reseptörü LuxR'den oluşur. lüks (Çorba algılayan haberci otoindükleyici 1'i (AI-1) üreten enzimi kodlayan) ve env. AI-1 tetiklemeli, LuxR aracılı ifade lüks güçlendiren pozitif bir geri besleme döngüsünü temsil eder. env ifade ve AI-1 üretimi bu, istila sırasını tüm popülasyon 129 boyunca koordine eder ve yayınlar (Şekil 5a).

a | Kanser hücrelerinin popülasyon yoğunluğuna bağlı istilası. İntravenöz enjeksiyondan sonra, Escherichia koli yüksek popülasyon yoğunluklarına ulaştığı kanser dokusunda birikir. E. koli çekirdek algılama reseptörü LuxR'yi bir otoindüser 1 (AI-1) ile indüklenebilir promotöre (P) bağlamak üzere tasarlanmıştır.lüks). Plüks ayrıca sürmek için kullanılır lüks ve invazin geni env. LuxI, popülasyon boyunca istilayı koordine eden pozitif bir geri besleme döngüsü oluşturan AI-1 üretir. B | Asetilsalisilik asit (Aspirin) - istilasından sonra kanser hücrelerinin öldürülmesini tetikledi. Salmonella spp. Salmonella spp. intravenöz enjeksiyondan sonra doğal olarak kanser hücrelerini istila eder. Salmonella spp. ile tasarlandı Pseudomonas putidaNahR'nin salisilat promotörünü kontrol ettiği türetilmiş sinyal yükseltici iki seviyeli kaskad (Psal)-sürmüş xylS2 ifadesi ve XylS2 daha sonra XylS2'ye bağlı bir promotörü tetikler (Pm)-sitozin deaminazın tahrikli ifadesi (şekilde etiketli CD). Salisilat, hem NahR bazlı P'yi indüklersal ve XylS2 aracılı Pm aktivasyon. Memeli hücreleri 5-florositozine dirençlidir çünkü 5-florositozini toksik kanser terapötik 5-florourasil'e dönüştüren sitozin deaminazdan yoksundurlar. C | İstilacı bakteriler onkogen ekspresyonunu baskılar. E. koli bir katenin β-1-spesifik kısa firkete RNA'sını (shRNA) yapısal olarak birlikte eksprese edecek şekilde tasarlanmıştır, Listeria monocytogenes listeriolisin (LLO*) ve env bakteriyofaj T7 promotörünün kontrolü altında (PT7). Kanser hücrelerini istila ederler (Inv proteini kullanarak), fagozomdan kaçarlar (LLO* kullanarak) ve katenin β-1 onkogenini devirirler (shRNA kullanarak). NS | Terapötik protein transdüksiyonu. Lentiviral partiküller, bir integraz-negatif yardımcı vektör (şekilde 'yardımcı' olarak gösterilir) ve viral protein R'ye (VPR) ve bir proteaza kaynaştırılan ilgilenilen proteini (şekilde 'protein' olarak adlandırılır) kodlayan bir kurucu ekspresyon vektörü kullanılarak üretilir. bölünme sitesi (PC). Bu, viral nükleik asitler ve proteinlerin yokluğunda herhangi bir hedef hücreye iletilebilir. Örnek bir uygulama ana metinde açıklanmıştır. pA, poli(A) kuyruk. PEF1α, uzama faktörü 1 alfa (EF1a) promotörü.

Tümör istilacı bakteriler, tümör hücrelerine girdikten sonra tetikleyici ile indüklenebilir ilaç ekspresyonu için de tasarlanmıştır. L-arabinoz-130 ve y-ışınlama ile indüklenen 131 ilaç ekspresyonuna ek olarak, istila edilmiş tümör hücrelerinde farelerde tetikleyici molekülün sistemik uygulanmasını takiben ilaç bileşenlerinin ekspresyonunu kontrol etmek için sentetik bir salisilatla tetiklenen ekspresyon cihazı kullanılmıştır. tarafından Salmonella spp. 132 Cihaz, aşağıdakilerden türetilen bir devreye dayanmaktadır. Pseudomonas putidaSalisilat ile indüklenebilir bir şekilde sitozin deaminaz ekspresyonunu kontrol eden 132 . Memeli hücrelerinde normalde sitozin deaminaz yoktur, bu da 5-florositozine dirençli oldukları anlamına gelir çünkü bu enzim 5-florositozini sitotoksik molekül 5-florourasil'e dönüştürmek için gereklidir. Tümör taşıyan farelere zayıflatılmış Salmonella enterika ile tasarlanmış P. putida-türetilmiş devre ve daha sonra 5-florositozin ile işlendi. Fareler, hayvan tarafından alındıktan sonra hızla salisilata dönüştürülen asetilsalisilik asit (Aspirin) 132 ile beslendiklerinde önemli tümör gerilemesi gösterdi (Şekil 5b).

RNAi, küçük RNA'lar tarafından mRNA çevirisinin hedeflenen yıkımı için güçlü ve yüksek oranda korunmuş bir mekanizmadır. patojenik olmayan E. koli kolon kanserine özgü bir onkogen olan katenin β-1'e karşı RNAi'yi tetikleyen kısa bir RNA saç tokası ifade etmek üzere tasarlanmıştır 133 . Hücresel istilaya aracılık etmek ve fagozomdan kaçmak için proteinleri eksprese etmek için de tasarlanan bu bakteriler, oral veya intravenöz olarak uygulandı ve barsak epitelinde ve farelerde insan kolon kanseri ksenograftlarında katenin β-1 seviyelerini önemli ölçüde azalttı 133 (Şekil 5c). ). Çeşitli bakteriyel anti-kanser tedavi stratejilerini birleştirmek, gelecekteki klinik çalışmalarda güvenliği, özgüllüğü ve verimliliği artırabilir.

Viral sentetik cihazlar. Virüsler ayrıca, belirli hücre yüzeyi reseptörleri tarafından tanınan epitopları eksprese ederek ve kanser terapisinde kullanım için ön ilaç dönüştürücüleri ve sitokinleri eksprese ederek spesifik hücreleri dönüştürmek için başarıyla tasarlanmıştır. Bu onkolitik virüslerin çoğu, konakçı kromozom veya halihazırda konak hücrede bulunan proviral elementler ile rekombinasyon nedeniyle yan etkilere neden olabilen kodlayıcı viral nükleik asitler taşır. Son zamanlarda, nükleik asitleri kodlamayan ve sadece doza bağlı bir şekilde 135 salınabilen terapötik proteinleri paketleyen sentetik viral partiküller tasarlanmıştır. Örneğin, linamarazı taşıyan viral partiküller Manihot esculenta toksik olmayan doğal ürün linamarin ile tedavi edilmiş farelerde insan meme kanseri ksenogreftlerine enjekte edildi, bu virüsler linamarinin linamaraz aracılı dönüşümü tarafından üretilen siyanür sayesinde etkili tümör gerilemesini tetikledi 135 (Şekil 5d). Benzer şekilde, protein taşıyan viral nanopartiküller, genetik bileşenleri konak kromozomu 136 üzerinde tam olarak entegre etmek veya kesmek için FLP gibi bölgeye özgü DNA rekombinazları sağlamak için kullanılmıştır. Ayrıca, terapötik müdahalelerde, soy kontrolünde veya pluripotens 137 indüksiyonunda yer alan hedef genlerin ekspresyonunu geçici olarak kontrol edebilen doğal veya kimerik transkripsiyon faktörlerini sağlamak için kullanılabilirler.

Kanser tedavisi için bir dönüşüm sensörü. Kansere yönelik gen terapisi gelişmeleri, kansere özgü promotörler 138,139 tarafından kontrol edilen sitotoksik efektör genlerin virüs aracılı teslimini veya tirozin kinaz sinyallemesini apoptoz indükleyen kaspaz makinesine 140 bağlamak için kimerik adaptör proteinlerinin verilmesini içerir. Bunlar gibi basit reaksiyonları koordine eden çoğu promotör ve kontrol devresi, doğası gereği gürültülüdür ve yalnızca lineer yanıtlara izin verir, bu da özgüllük ve etkinliğin sınırlı kontrolü anlamına gelir. Bununla birlikte, iki dahili giriş sinyalinin kullanılması aslına uygunluğu iyileştirebilir, keskin yanıt profillerine aracılık edebilir ve sağlam biyokimyasal süreçler 141 sağlayabilir. Nissim ve Bar-Ziv 142, karar verme devrelerini plan olarak kullanarak kanser hücrelerini tam olarak hedeflemek için ayarlanabilir bir çift destekleyici entegratör (DPI) tasarladı. DPI, iki bağımsız transkripsiyon faktörü tarafından aynı anda aktive edilen iki doğal promotörden oluşur. Her kanser algılayıcı promotör, aktivitesiyle orantılı olarak farklı bir füzyon proteini üretir ve bu iki protein, kimerik bir transkripsiyon faktörü olarak bir araya gelir. Bu transkripsiyon faktörü daha sonra, gansiklovir gibi nükleotid analoglarının varlığında sitotoksik olan herpes simpleks virüsü tip 1 timidin kinazın (TK1) ekspresyonunu kontrol eden sentetik bir promotörü aktive eder (Şekil 6a). DPI, farklı girdi promotörleri ve efektör gen kombinasyonları kullanılarak ve ayrıca kimerik transaktivatör bileşenlerinin montaj verimliliği ve yarı ömrü modüle edilerek belirli bir kanser hücresi tipi için optimize edilebilir. Şimdiye kadar, üç promotör seti ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir, ancak DPI tasarımı diğer uygun promotörleri barındırabilir.

a | Dönüşüm algılayan bir kanser öldürme anahtarı, 'VE' mantığına sahip iki girişli, dönüşüm algılayan bir cihazdan oluşabilir. Cihaz, bir hücrenin dönüşüm durumunu sürekli olarak izler ve iki malignite belirteci oluştuğunda bir öldürme sinyali üretir. İki bağımsız maligniteye duyarlı promotör, iki kimerik proteinin (DocS-VP16 ve Gal4) ekspresyonunu sağlar.BD–Koh2). Aynı anda eksprese edildiklerinde, her iki protein de Gal4 operatör sitelerini bağlayan sentetik bir transkripsiyon faktörü oluşturmak üzere dimerleşir (OGal4), aşağı yönde minimal promotörleri indükler (Pdk) ve herpes simpleks virüsü tip 1 timidin kinazın (TK1) ekspresyonunu tetikler. Gansiklovir varlığında sistem sitotoksiktir. B | Bir dizi kansere özgü miRNA'nın yüksek ve düşük ekspresyon profillerini puanlayarak kanser hücrelerini dönüştürülmemiş hücrelerden ayıran bir mikroRNA (miRNA) tabanlı kanser sınıflandırıcısı. Sınıflandırıcı, belirli giriş miRNA'ları sırasıyla yüksek veya düşük seviyelerde ifade ediliyorsa, yalnızca çıkış geni ifadesini destekleyen yüksek ve düşük miRNA sensörlerinden oluşur. Yüksek miRNA sensöründe, yüksek hedefli miRNA konsantrasyonları, ters tetrasikline bağımlı transaktivatörü (rtTA) ve laktoz operonunun (LacI) baskılayıcısını kodlayan mRNA'ların translasyonunu önler. Bu, çıktı geninin (' etiketli) transkripsiyonunun derepresyonu ile sonuçlanır.Çıktı' Şekilde). Düşük miRNA sensöründe, çıktı genini kodlayan mRNA, yalnızca düşük hedefli miRNA konsantrasyonları mevcut olduğunda çevrilir. C | Farklı yüksek ve düşük miRNA sensörlerini birleştirerek, sınıflandırıcı, tipik olarak kanser hücreleri tarafından üretilenler ve apoptozu indükleyen insan BCL2 ile ilişkili X'in ekspresyonu ile yanıt verenler gibi yüksek ve düşük miRNA seviyelerinin önceden belirlenmiş profillerini algılamak için özelleştirilebilir. protein (BAX). pA, poli(A) kuyruk.

Son zamanlarda geliştirilen 'hücre tipi sınıflandırıcı' kavramsal olarak DPI'ye benzer, çünkü belirli bir neoplastik belirteç 31 setini ifade eden hücreleri yok etmek için programlanabilir. Hücre tipi sınıflandırıcı, bir dizi (şu anda altı adede kadar) endojen mikroRNA'nın (miRNA) ekspresyon seviyelerini algılayan tek bir ölçeklenebilir sentetik devrede transkripsiyon ve translasyon kontrol bileşenlerini birleştirir. profil. Hücre tipi sınıflandırıcı, yüksek ve düşük düzeyde eksprese edilen miRNA'ların tespiti için sensör modüllerini birleştirir (Şekil 6b). Klinik uygulama için, hem DPI hem de hücre tipi sınıflandırıcı ya kanser dokusuna iletilmelidir ya da mühendislik ürünü doku implantlarından dönüşen hücreleri sürekli olarak ortadan kaldıran, hatasız bir mekanizma sağlamalıdır.

Biyotıp için ortaya çıkan diğer araçlar

Yeni tedavi stratejileri, hastalığı algılamak ve kontrol etmek için yeni teknolojiler gerektirecektir. Sentetik biyologlar, temel fizyolojik aktiviteleri algılayabilen yeni cihazlar tasarladılar ve dış fiziksel ipuçlarına yanıt olarak terapötik müdahaleleri tam olarak dozlamanın yeni yollarını buldular. Bu tür sentetik cihazlar, geniş kapsamlı biyomedikal uygulamalara sahip olabilir.

Hücre çoğalmasının RNA kontrolörleri. Şimdiye kadar, konak metabolizması ile arayüz oluşturmak ve hücresel davranışı yeniden programlamak için tasarlanmış sentetik kontrol cihazları, büyük ölçüde heterolog transkripsiyon faktörleriyle sınırlandırılmıştır. RNA kontrolörleri bir alternatifi temsil edebilir. Tasarımları basittir ve sensörler (aptamerler), gen düzenleyici bileşenler (ribozimler) ve efektör transgenler 39,143,144 içeren tek bir ifade birimine entegre edilebilirler. RNA tabanlı kontrol bileşenlerinin doğal modülerliği ve uyumluluğu, bağımsız olarak optimize edilmelerini veya değiştirilmelerini sağlar. Örneğin, bir sitokin ekspresyon ünitesinin 3' çevrilmemiş bölgesindeki (UTR) bir ribozime bağlı ilaca yanıt veren bir aptamerden oluşan bir RNA kontrol cihazı, ribozim aracılı transkript bölünmesinin tetikleyici ile inaktive edilmesini ve varlığında tam transgen ekspresyonunu mümkün kılmıştır. giriş sinyalinin 145 . Bu sentetik RNA kontrol cihazı, tasarlanmış birincil insan T hücrelerinin proliferasyonunu kontrol etmek için uygulandı ve farelere implante edilen transgenik T hücrelerinin genişlemesinin harici kontrolünü sağladı. Sentetik RNA kontrol cihazları, aksine, kimerik antijen reseptörleri kullanılarak tasarlanmış T hücrelerinin son teknoloji ürünü, tetikle indüklenebilir genişlemesi, T hücresi tedavisini etkinleştirmek için gerekli olan ilerlemeyi sağlayabilir. Klinik deneylerdeki T hücreleri 146,147 .

Sentetik RNA için başka bir kullanım, hücre içi protein seviyelerini ayrı bir yüksek veya düşük transgen ekspresyon durumuna 148 dönüştüren programlanabilir sensör-aktüatör cihazlarının tasarımıdır. RNA cihazları, üç-ekson, iki-intron minigeninden ve ardından transgenden oluşur. İntronlar, protein algılayıcı aptamerler içerir ve merkezi ekzon, bir durdurma kodonu içerir. Proteinin aptamerlere bağlanması, merkezi ekson eklendiğinde minigenin eklenmesini kontrol eder, transgen yüksek seviyelerde eksprese edilir ve eklenmemiş kaldığında transgen düşük seviyelerde eksprese edilir. Böyle bir cihaz, nükleer faktör kappa B (NFkB) veya β-katenin (neoplastik belirteçlerdir) alt birimlerini algılamak ve herpes simpleks virüsü timidin kinazını eksprese etmek üzere konfigüre edilmiştir. Timidin kinaz, hücreleri gansiklovire duyarlı hale getirir, bu nedenle bu cihaz yalnızca kanser belirteçleri ve gangcicolvir 148 varlığında bir kanser öldürme anahtarı olarak çalışır. RNA sensör-aktüatör cihazının modüler konfigürasyonu, farklı hücre içi proteinlere ve hatta spesifik intronik aptamerler kullanılarak çoklu protein girdisine göre uyarlanmasına izin verir. Ayrıca, aptamerler intronlar içinde farklı yerlere yerleştirerek tepki verme ve performans ayarlanabilir. Tasarlanması ve değiştirilmesi kolay olan ve anahtar proteinlerin hücre içi seviyelerine yanıt olarak transgen ekspresyonunu kontrol eden kompakt RNA sensör-aktüatörlerinin mevcudiyeti, metabolik hastalık durumlarını gen bazlı terapötik müdahalelerle ilişkilendirme yeteneğini de geliştirebilir.

Kan şekeri homeostazında optogenetik cihazlar. Işık, canlı sistemlerde transgen ifadesini tetiklemek için iz bırakmayan, molekül içermeyen bir giriş sinyali olarak giderek daha popüler hale geliyor. Bakteriler, 149.150.151 gigapiksel çözünürlüğü ile yansıtılan görüntüleri kaydetmek ve çok renkli girdiye 150 yanıt olarak transgen ekspresyonunu ayarlamak için tasarlanmıştır ve şimdi genetik ışık anahtarları da gen ekspresyonunu 152 ve memeli hücrelerinin şeklini 153 kontrol etmek için tasarlanmıştır.

Işık darbelerini transkripsiyona dönüştüren cihazlar, gelecekteki gen ve hücre temelli terapilerde yeni terapötik fırsatları teşvik edebilir ve kanser terapötikleri gibi üretilmesi zor protein farmasötiklerinin üretimini iyileştirebilir. Açıklayıcı bir örnek, tip 2 diyabet tedavisi için umut verici bir ilaç adayı olan glukagon benzeri peptit 1'in (GLP1) ışık kontrollü ifadesidir 65 (Şekil 7a). İnsan hücrelerinde ışıkla tetiklenen gen ekspresyonunu sağlayan bir optogenetik cihaz tasarlandı. Bu, insan embriyonik böbrek hücrelerinde melanopsinin ektopik ekspresyonunu ve melanopsinin akış aşağısındaki sinyallemenin fonksiyonel yeniden kablolanmasını içerir, kaskad, mavi ışıkla darbe ile tetiklenen foto alımı bütünleştirir ve tersinir ve sürekli yoğunluğa bağlı bir transkripsiyon tepkisi üretir. İçi boş fiber kaplara yerleştirildiğinde ve farelere implante edildiğinde, tasarlanmış ışığa duyarlı hücrelerde transgen ekspresyonu bir optik fiber 65 ile uzaktan kontrol edilebilir. Mikrokapsüllenmiş ışığa duyarlı hücrelerin deri altı implantlarını taşıyan aydınlatıcı fareler ayrıca transgen ekspresyonunun ve tedavi edilen hayvanların kanındaki karşılık gelen protein seviyelerinin transdermal kontrolünü mümkün kıldı. Bu sistem, insan tip 2 diyabet 65 fare modelinde glisemik gezinimleri hafifletmeyi ve glikoz homeostazını kontrol etmeyi başardı.

a | Kan şekeri homeostazının ışıkla tetiklenen transkripsiyon kontrolü. Sentetik fototransdüksiyon kaskadı, yeniden bağlanmış melanopsin ve aktive edilmiş T hücrelerinin (NFAT) kontrol devrelerinin nükleer faktöründen oluşur. 11-'in foto-izomerizasyonucis-mavi ışıkla retina kromoforu (R) (

480 nm) melanopsini aktive eder. Bu sırayla Gaq-tipi G proteinini (GAQ), fosfolipaz C'yi (PLC) ve fosfokinaz C'yi (PKC) açar ve geçici reseptör potansiyel kanalları (TRPC'ler) yoluyla ve muhtemelen ayrıca endoplazmik retikulumdan Ca2+ iyon akışını tetikler. Bu Ca2+ iyon dalgalanması, kalmodulin'i (CaM) NFAT'yi fosforile eden kalsinörine (CaN) aktive eder. NFAT daha sonra belirli promotörlere bağlandığı çekirdeğe yer değiştirir (PNFAT) ve transgen transkripsiyonunu koordine eder. Glukagon benzeri peptide (GLP1) bağlandığında, bu mekanizma, tip 2 diyabetli bir fare modelinde ışık kontrollü kan şekeri homeostazının sağlanmasına izin verdi. B | Tümör lizis sendromu ve gut tedavisi için protez ağ. İmplante edilmiş sensör efektör hücreler, serum ürat seviyelerini sürekli olarak izlemek için kullanılır: transgenik insan ürik asit taşıyıcısı (URAT1) yoluyla ürat alırlar. Urat, ürik aside duyarlı transsilenser'ın (bir KRAB alanına bağlı ürikaz düzenleyicisi olan KRAB–HucR) operatörüne bağlanmasını önler (hucO8). Bu operatör, salgıyla tasarlanmış ürat oksidazın (smUOX) ifadesini kontrol eder, bu nedenle ürat konsantrasyonu patolojik seviyelere ulaştığında smUOX ifade edilir. smUOX, üratın allantoine dönüştürülmesine aracılık eder. Urat konsantrasyonu oksidatif stres koruyucu ürat seviyelerine ulaştığında smUOX ifadesi durur. pA, poli(A) kuyruk. Bölüm a Ref'den izin alınarak değiştirilmiştir. 65 © (2011) American Academy for the Advancement of Science.

Protez ağları. Protez ağları, moleküler protezler gibi davranan sentetik sensör efektör cihazlardır.Hücrelere dönüştürüldüğünde ve konak metabolizmasına işlevsel olarak bağlandığında, hastalıkla ilgili metabolitleri algılar, izler ve puanlar, seviye dışı konsantrasyonları işler ve ayarlanmış teşhis, önleyici veya terapötik tepkileri kesintisiz, otomatik ve kendi kendine yeterli bir şekilde koordine eder.

Prostetik ağ kullanımına bir örnek, ürat homeostazının kontrolünü iyileştirmek için metabolitlerin algılanmasıdır (Şekil 7b). Radikalleri temizleyen orta düzeyde ürik asit yararlı olarak kabul edilir. Bununla birlikte, kanser tedavisi sırasında ölmekte olan hücreler tarafından salınan ürik asitte geçici bir artış, tümör lizis sendromuna yol açar ve kronik hiperürisemi gut ile sonuçlanabilir. İnsanlar, ürikolitik aktiviteden yoksun olduklarından, ürat homeostazındaki dengesizliklere karşı özellikle hassastırlar. Kandaki ürat konsantrasyonlarını sürekli olarak izleyen ve bir ürat oksidazın kontrollü ekspresyonu ile ürat homeostazını geri kazandıran bir protez ağ (radikal süpürme için uygun seviyeleri korurken aşırı ürat konsantrasyonunu azaltır), hiperürisemik bozukluklar için bir tedavi stratejisini temsil edebilir. Özetle, böyle bir protez ağı içeren insan hücreleri yakın zamanda aşağıdakileri bir araya getirerek tasarlandı: oksidatif stres korumasını yöneten ürik asit sensörü HucR 154. Deinococcus radyodurans hücre içi ürik asit seviyelerini ve dolayısıyla prostetik devrenin duyarlılığını artıran insan ürik asit taşıyıcısı URAT1 (SLC22A12 olarak da bilinir) ve tümör lizis sendromunun tedavisi için klinik olarak lisanslı bir sekresyonla tasarlanmış ürat oksidaz (smUOX) 155. Prostetik ürik aside duyarlı ekspresyon ağı (UREX), ürik asit konsantrasyonlarını tam olarak algılayabildi ve ürik asit konsantrasyonu patolojik seviyelerde olduğunda smUOX salgılanmasını aktive edebildi. Ürik asit konsantrasyonu homeostaz düzeyine döner dönmez smUOX salınımı durdurulur. Bu, UREX-transgenik hücreler, insan gutuna benzer semptomlarla akut hiperürisemi geliştiren ürat-oksidaz eksikliği olan farelere implante edildiğinde etkileyici bir şekilde gösterildi. UREX, tedavi edilen hayvanların 64'ünde ürik asit kristal birikintilerinin çözülmesiyle sonuçlanan, kandaki üratı bozup ürat homeostazını geri yükleyebildi. Basit tasarımı, UREX'in metabolik bozuklukları ve dolaşımdaki patolojik metabolitleri algılayan diğer protez ağlarının montajı için bir plan olarak hizmet etmesine izin verebilir.

Suni tohumlama cihazı. Suni tohumlama, hem insan üremesini hem de hayvan yetiştiriciliğini kolaylaştırmak için standart bir uygulamadır. Östrus ekspresyonu ve yumurtlama zamanlamasındaki geniş varyasyonlar nedeniyle, dişi östrus ile sperm iletimini koordine etmek hala büyük bir zorluktur. Yumurtlama, hipofiz bezinin luteinize edici hormon reseptörüne (LHR) bağlanan ve oosit salınımını koordine eden luteinize edici hormonu saldığı belirli bir zamanda tetiklenir. Kemmer ve meslektaşları 63, sentetik sinyal kaskadlarını gelişmiş biyomateryallerle entegre ederek, sperm iletimini östrus kontrolü ile koordine eden bir suni tohumlama cihazı tasarladılar. Suni tohumlama cihazı, boğa spermi ve sensör hücreleri 63,156,157 içeren selüloz sülfat kapsüllerinden oluşur. Sensör hücreleri, LHR'yi yapısal olarak eksprese edecek şekilde tasarlanmıştır, böylece aktive edildiğinde, salgılanabilen selülaz ekspresyonunu tetikler. İneğin rahmine implantasyondan sonra, sensör hücre hattı sürekli olarak hayvanın lüteinize edici hormon seviyelerini izler ve lüteinize edici hormon seviyelerindeki östrus ile tetiklenen artış, salgılanan selülaz üretimine yol açar, bu da implante edilmiş kapsülü bozar ve zamanında teslimat ile sonuçlanır. sperm ve başarılı anlayış. Tasarımcı kaskadının ince ayarı, insanlar da dahil olmak üzere diğer türlerde kullanımını sağlayabilir.

Perspektifler ve sonuçlar

Son yıllarda sentetik biyoloji, patojen karakterizasyonu 68,70,74 , hastalık analizi 78,79,80 , teşhis 75,76,77 , tarama tahlilleri 33,92,94,100,101 , ilaç üretimi gibi klasik biyomedikal uygulamalar için önemli ölçüde gelişmiş stratejilere sahiptir. 105,106,107,108,158 ve aşılama 81,82,85. Bu ilerleme, yakında daha kısa ilaç keşfi 94,98 ve ilaç geliştirme zaman çizelgeleri, artan ilaç dağıtımı hassasiyeti 112,114 ve yeni ve daha uygun fiyatlı ilaçların üretimi 104,105,106,107,108,109 şeklinde gelişebilir. Sonuç olarak, rahatsızlıkları algılayabilen, patolojik durumları araştırabilen ve işlevi geri yükleyebilen gelişmiş terapötik sensör-efektör cihazları yol haritasındadır. Teşhis girdisini terapötik çıktıya bağlayan bu tür terapötik ağlar, gelecekteki gen ve hücre bazlı terapilerde hepsi bir arada tanısal, önleyici ve terapötik çözümler sağlayabilir. Teşhis sonuçlarını üst düzey tedavilerle eşleştirmek, kişiselleştirilmiş tıbbı geleceğin tedavi stratejisi olarak ilan eden ilaç endüstrisinin son zamanlarda bir odak noktası haline geldi. Gelecekteki biyomedikal uygulamalarda muazzam bir etkiye sahip olacak araçlar şunları içerir: hücrelerde kesin bir terapötik yanıt oluşturmak için ışıkla aktive olan tetikleyicileri kullanmak 65 , bakterileri kanser hücrelerini aramak ve yok etmek için programlamak 128,132,133 ve önemli metabolitleri homeostatik seviyelerde tutmak için sentetik devre kullanmak 64 ,65 , hastalık kontrollü genişlemeyi yönetmek 145 veya spesifik hücre popülasyonlarını ortadan kaldırmak için 31,148,159 . Son zamanlarda yapılan çalışmalar, bunun prensipte mümkün olduğunu ve bazı cihazların beklendiği gibi çalıştığını ve insan hastalıklarının hayvan modellerinde terapötik bir etki yarattığını göstermiştir 64,65. Tasarlanmış mikrokapsüllenmiş hücrelerden oluşan implantlar, genetik materyal ile konakçı hücreleri doğrudan hedeflemek yerine, önceden tanımlanmış bir işleve sahip protez ağları yerleştirmenin bir yolunu temsil eder. Tasarlanmış protez ağları olan hücreleri içeren implantlar kesinlikle ileriye dönük en umut verici yol olsa da, biyomedikal uygulamaları vasküler sistem yoluyla terapötik olarak ele alınabilecek hücre dışı hastalık metabolitleriyle sınırlayacaktır.

Bununla birlikte, sentetik-biyoloji tabanlı biyomedikal cihazların klinik bir gerçeklik haline gelmesine kadar hala uzun bir yol var. Bir hastanın belirli hücrelerine terapötik devreler yerleştirmek ve insan metabolizmasına herhangi bir müdahale olmayacağından emin olmak en önemli zorluklardır. Bu nedenle, sentetik biyoloji tabanlı cihazların klinik kullanımı ve terapötik senaryolar, herhangi bir gen ve hücre temelli terapi ile aynı bilimsel, etik ve yasal sorunlarla karşı karşıya kalacaktır, ancak daha karmaşık kontrol dinamikleri sunabilirler ve bu nedenle daha yüksek bir etkiye sahip olmaları beklenir. terapötik etki. Sentetik biyologların öncülük ettiği sentetik cihazların, protez ağlarının ve ilgili ürünlerin hiçbiri kliniklerde veya klinik deneylerde kullanılmamış olsa da, mevcut yeni tedavi stratejileri ve ilaç endüstrisinin kararlılığı ile aşama hazırdır. yirmi birinci yüzyılın biyotıplarını sunacak sentetik biyoloji için.


20. yüzyılın büyük biyolojik keşiflerinin çoğu sadece altı tür kullanılarak yapıldı: Escherichia koli bakteri, Saccharomyces cerevisiae ve Schizosaccharomyces pombe Maya, Caenorhabditis elegans nematodlar, Drosophila melanogaster uçar ve Mus musculus fareler. Hücre bölünme döngüsü, embriyonik gelişim, biyolojik saatler ve metabolizma hakkındaki moleküler anlayışımız, bu türler kullanılarak yapılan genetik analizlerle elde edildi. Yine de "büyük 6", genetik model organizmalar (bundan böyle "model organizmalar" olarak anılacaktır) olarak başlamadı, peki nasıl bu kadar güçlü sistemlere olgunlaştılar? Birincisi, bu model organizmalar bol miktarda insan kommensalleridir: bağırsaklarımızdaki bakteriler, bira ve ekmeğimizdeki mayalar, kompost yığınımızdaki nematodlar, mutfağımızdaki sinekler ve duvarlarımızdaki farelerdir. Bu nedenle laboratuvarda ucuz, kolay ve hızlı bir şekilde yetiştirilirler ve ayrıca genetik analizlere uygundurlar. Bu listeye nasıl ve neden ek türler eklemeliyiz? Uzman türlerin biyolojinin önemli alanlarında yeni sırları açığa çıkaracağını ve yeni nesil dizileme ve CRISPR-Cas9 genom düzenlemesi gibi modern teknolojik yeniliklerle büyük 6'nın ötesine geçme zamanının geldiğini savunuyoruz. Bu hedefe giden 10 adımlı yol, kendi deneyimlerimizi kullanarak Aedes aegypti on yılda nörobiyoloji için model organizma haline getirdiğimiz sivrisinek. Bu ölümcül hastalık vektörünün biyolojisine dair içgörüler, biyolojisini başka bir türde modellemek yerine sivrisinek ile çalışmamızı gerektiriyor.

Deneysel biyolojik bilimlerdeki ilerleme, dikkatli bir şekilde kontrol edilen basit sistemlerdeki çalışma ile yönlendirilir. laboratuvar ortamında saflaştırılmış biyolojik materyali doğal bağlamı dışında kullanan yaklaşımlar canlıda Mikroplardan primatlara model organizmalarda yapılan çalışmalar. Bu organizmalar, insan sağlığıyla ilgili karmaşık biyolojik süreçleri “modelleme” veya hayat ağacı boyunca paylaşılan temel biyolojik ilkelere güçlü bir pencere açma fırsatları sağlar. Örneğin, hücre bölünme döngüsünün bileşenleri, mütevazi maya kullanılarak tanımlandı. Şizosakkaromiçespombe ve Saccharomyces cerevisiae (Hemşire, 2017), S.cerevisiae genomu dizilimi yapılan ilk ökaryotik organizmaydı (Goffeau ve diğerleri, 1996). Embriyonik gelişimi yöneten genetik kuralların çoğu, Christiane Nüsslein-Volhard ve Eric Wieschaus'un öncü çalışmaları sayesinde keşfedildi. Meyve sineğimelanogaster uçar (Nüsslein-Volhard ve Wieschaus, 1980). Güneşin sirkadiyen ritmi etrafında düzenlenen bitki ve hayvan yaşamının temel bir ilkesi olan biyolojik ritimlerin genetik temeli, sineklerde de çalışıldı (Bargiello ve diğerleri, 1984 Hardin ve diğerleri, 1990 Konopka ve Benzer, 1971). Açlığı, metabolizmayı ve vücut ağırlığını birbirine bağlayan endokrin sinyalleşmesine ilişkin temel bilgiler, vücuttaki leptin ve leptin reseptörlerinin analizinden geldi. ob ve db mutant fareler (Friedman, 1998). Bunlar, önemli temel ve klinik kavrayışlar üretmede model organizmaların gücünün son yüzyıldaki pek çok örneğinden sadece birkaçı.

Model organizmaların laboratuvarda kültürlenmesi nispeten kolay ve ucuzdur, genetik analizi kolaylaştıran hızlı üretim sürelerine sahiptir ve belirli hücreleri gelişimsel zaman ve uzayda görselleştirmek ve manipüle etmek için giderek daha kapsamlı ve güçlü deneysel genetik araçlar kullanılarak kolayca manipüle edilebilir. Nörobilimciler için, genetik olarak incelenebilen davranışlara erişim, sineklere ve solucanlara olan ilgiyi artırdı (Brenner, 2009 Vosshall, 2007) ve şu anda dünya çapında, anlamak için binlerce farklı suşu üreten, sürdüren ve açıkça paylaşan binlerce laboratuvar var. bu omurgasız sinir sistemlerinin işleyişi. Bu organizmaların başarısı kendi kendini devam ettirir: onlarla çalışan araştırmacılar topluluğu büyümeye devam eder, yeni metodolojiler ve kaynaklar geliştirilir ve paylaşılır ve belirli bilgi birikimi ve bu modelleri manipüle etmek, gözlemlemek ve deney yapmak için güçlü araçlara erişim organizmalar, döngünün tekrarlanabilmesi için giriş çıtasını daha da düşürür. Model organizmalar, biyolojinin temel yönlerini incelemek için yeri doldurulamaz, ancak evrim ağacının belirli dallarında ortaya çıkan biyolojik uzmanlıkları ele alma yeteneklerinde yetersiz kalıyor. Hükümdar kelebeklerinin göçü, ötücü kuşlarda sesli öğrenme ve mürekkepbalığında kamuflaj, ancak bu geleneksel olmayan türleri model organizma statüsüne doğru hareket ettirerek tam olarak anlaşılabilecek büyüleyici biyolojik problemlerin örnekleridir.

2009 yılında inşaat yolculuğuna başladık. Aedesaegypti nörobiyoloji için model bir organizmaya dönüştürülmektedir. "Sinek" üzerinde onlarca yıl çalıştıktan sonra, D. melanogaster, geleneksel model organizmalarda ele alınamayacak sorular sormak için yeni bir türe geçme zorluğuna hazırdık. Bazı sivrisinek türleri, insanları ısırıp kanlarını almak için ısıran ve eş zamanlı olarak kene gibi hastalıklara neden olan patojenler için bir vektör görevi gören antropofilik türler tarafından yönlendirilen gezegendeki en ölümcül hayvanlardır. Plazmodyum chikungunya, dang, doğu at ensefaliti, sarı humma, Zika ve diğerleri dahil olmak üzere sıtma parazitleri ve arbovirüsler. Sivrisinek biyolojisinin hastalık bulaşmasıyla en ilgili unsurları uzmanlaşmıştır ve bu nedenle model organizmalarda kapsamlı bir çalışmadan kaçınır. Sivrisinekler, deriyi delmeyi ve kan emmeyi kolaylaştıran benzersiz anatomik uzantılara ve çevrelerindeki omurgalı konakçıları bulmalarına yardımcı olmak için ayarlanmış son derece hassas duyu sistemlerine sahiptir. Meyve sineğiaksine, sivrisinekleri cezbeden birçok ipucuna ilgi duymadan, mayayla beslenirler ve çürüyen meyvelere yumurta bırakırlar. Bu süreçlerde yer alan gen ailelerinin çoğu nispeten korunmuş olsa da, tahmini 260 milyon yıllık bir evrim sivrisinekleri diğerlerinden ayırır. Meyve sineği (Arensburger ve diğerleri, 2010) ve kritik öneme sahip birçok gen bire bir ortolojiyi paylaşmaz. Bu nedenle, sivrisineklerin çevrelerinde nasıl çalıştıklarını anlamak, sivrisinekleri kendi başlarına incelemeyi gerektirir.

Bu derleme, sivrisinek ile deneyimlerimizden yola çıkarak yeni bir model organizma kurmak isteyenler için mevcut olan pratik zorluklara ve son fırsatlara odaklanacaktır. Ae. aegypti. İnceleme, kendi çalışmamızda izlediğimiz 10 adımdan oluşmaktadır (bkz. Kutu 1). Davranışı oluşturan genler ve nöral devreler üzerinde titiz ve tekrarlanabilir bilim gerçekleştirmek için gerekli araçlar ve yaklaşımlara odaklanırken, derslerin ve yaklaşımların çoğu biyolojinin diğer alanlarına da genellenebilir. Belirli bir türde tüm adımlar gerekli veya hatta uygulanabilir değildir, ancak ne kadar çok adım atılırsa, türlerle mekanik bir çerçevede çalışma konusunda o kadar fazla ilerleme kaydedilebilir.


Baş Konuk Editör Dr. Nelson S. Yee

Dr. Nelson S. Yee, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nde Hematoloji-Onkoloji alanında Yardımcı Doçent olarak görev yapmaktadır.. Doktora ve doktorasını Cornell Üniversitesi ve Memorial Sloan-Kettering Kanser Merkezi'nde tamamlamış olup, daha önce Pennsylvania Üniversitesi ve Iowa Üniversitesi'nde çalışmıştır. Şimdi, zebra balığı ve fare modellerini kullanarak kanserde iyon kanalları üzerinde çalışmakta ve ayrıca malign hastalıkları olan hastalarda terapötikler ve biyobelirteçler geliştirmektedir. Dr. Yee, yayınlanmış 40 makalenin yazarı veya ortak yazarıdır ve 30 konferansta sunmuştur ve Clinical Cancer Drugs, Molecular & Cellular Oncology, Annals of Hematology & Oncology, Biomarkers & Diagnosis'te editörlük randevuları almıştır. , Uluslararası Bilimsel Araştırma Bildirimleri, Klonlama & Transgenez, Biyolojide Gelişmeler ve Genetik Bozukluklar & Gen Terapisi.


Biyolojik Bilimler (BIO_SC)

Mevcut tekliflerde kapsanmayan seçilmiş konular. Genel eğitimde bir biyolojik bilimin gerekliliklerinin kısmen yerine getirilmesinde kullanılamaz. A-F veya S/U bazında derecelendirilebilir.

Kredi Saati: 1-3

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Konular - Biyolojik Bilimler

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular - Matematik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-31

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular - Fizik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3

BIO_SC�: Biyolojinin Genel İlkeleri ve Kavramları

Toplum ve insanlık durumu, bilim okuryazarlığı ve eleştirel düşünme becerileri ile bağlantıları ve uygulamaları vurgular. Canlıların genel ilkeleri ve temel kavramlarının tartışılması. Bu ders, bilim dışı ana dallara yöneliktir. BIO_SC�, BIO_SC� ve BIO_SC� için en fazla 5 kredi.

Kredi Saatis: 3
Tavsiye edilen: MATEMATİK & #1601100

BIO_SC�: Genel Biyoloji Laboratuvarı

Modern biyolojik bilimlerin temsili organizmaları ve yöntemleri ile ilgili laboratuvar çalışmaları. Bu ders, bilim dışı ana dallara yöneliktir. BIO_SC�, BIO_SC� ve BIO_SC� için en fazla 5 kredi.

Kredi Saatis: 2
Ön Koşullar veya Eş Koşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Laboratuvarla Biyolojinin Genel İlkeleri ve Kavramları

Topluma ve insan durumuna uygulamaları vurgulayarak, yaşam biliminin genel ilkeleri ve temel kavramlarının incelenmesi. Dersler fen okuryazarlığı ve eleştirel düşünmeyi ele alır ve laboratuvar alıştırmaları ders konularını tamamlamak için temsili organizmaları kullanır. Bu ders, bilim dışı ana dallara yöneliktir. BIO_SC�, BIO_SC� ve BIO_SC� için en fazla 5 kredi.

Kredi Saatis: 5
Tavsiye edilen: MATH� veya eşzamanlı kayıt

BIO_SC�: Temel Çevre Çalışmaları

Çevrenin tarım ve teknoloji ile ekosistem, enerji ve biyojeokimyasal döngüleri ve nüfus dinamiği ilişkisini, kirlilik, güç ve gıda üretimi politik-ekonomik değerlendirmeleri ahlaki ve etik konuları dikkate alır. Bilim dışı ana dallar için.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Laboratuvarlı Genel Botanik

Bitkilerin incelenmesine giriş. Bitkilerin yapısı, büyümesi, fizyolojisi, genetiği ve üremesi üzerine vurgu.

Kredi Saatis: 5

BIO_SC�: Herkes İçin Evrim

Bu ders, evrim teorisinin modern insan ilişkilerine uygulanmasını araştıracaktır. Evrimle ilgili süreçleri inceleyeceğiz ve insan sosyal davranışının (örneğin psikoloji, eş seçimi, ekonomi, din ve ahlak) evrimsel yorumlarını araştıracağız. Öğrenci, BIO_SC� veya BIO_SC� için kredi aldıysa kredi verilmez.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Laboratuvarlı Biyolojik Sistemlere Giriş

Hücrelerden popülasyonlara kadar canlı sistemlerin yapı ve işlevlerine ilişkin temel kavramlar ve ilkeler.Genetik ve hücre biyolojisini de içeren 3 dönemlik bir diziyi tamamlamak isteyen bilim öğrencileri için hazırlık kursu.

Kredi Saatis: 5
Tavsiye edilen: MATH� veya yeterli ALEKS puanı

BIO_SC�H: Laboratuvar Başarılarıyla Biyolojik Sistemlere Giriş

Hücrelerden popülasyonlara kadar canlı sistemlerin yapı ve işlevlerine ilişkin temel kavramlar ve ilkeler. Genetik ve hücre biyolojisini de içeren 3 dönemlik bir diziyi tamamlamak isteyen bilim öğrencileri için hazırlık kursu.

Kredi Saati: 3-5
Önkoşullar: MATH'1601100 ve lise kimyası. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Konular - Genel

Mevcut tekliflerde kapsanmayan seçilmiş konular. Genel eğitimde bir biyolojik bilimin gerekliliklerinin kısmen yerine getirilmesinde kullanılamaz. A-F veya S/U bazında derecelendirilebilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Biyolojide bir ders

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Biyolojik Bilimler

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: genel biyoloji dersi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Biyoloji Bilimi - Başarılar

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Önerilen: biyoloji dersi

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Matematik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: genel biyoloji dersi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Matematik Bilimi - Başarılar

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Önerilen: biyoloji dersi

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Fizik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: genel biyoloji dersi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Fizik Bilimi - Başarılar

Düzenli olarak sunulan kurslarda ele alınmayan seçilmiş konular. Önerilen: biyoloji dersi

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyolojik Bilimler Lisans Semineri

Orta düzey öğrenciler için biyolojik bilimlerdeki güncel konuların tartışılması ve eleştirel olarak değerlendirilmesi. Bazı bölümler yalnızca A-F veya S/U bazında derecelendirilebilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: ikinci sınıf ayakta

BIO_SC�: Biyolojik Kariyer Araştırmaları

Öğrenciler kariyer seçenekleri ve seçimleri hakkında bilgi edinecek, kariyer portföyleri oluşturacak ve mevcut biyolojik profesyonellerle etkileşime gireceklerdir. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1
Önkoşullar: departman onayı
Tavsiye edilen: ikinci sınıf ayakta

BIO_SC�: Sinirbilim Dünyası

(PSYCH�, CMP_SC�, ECE�, BIOL_EN�, BME� ile aynı). Bu ders, lisans öğrencilerine büyüyen sinirbilim alanını 3 disiplinin perspektifinden tanıtacaktır: mühendislik, biyoloji ve psikoloji. Biyoloji bilimlerinde ana dal veya yan dal için derece gereksinimlerini karşılamak için kullanılamaz.

Kredi Saati: 1
Önkoşullar: ikinci sınıf ayakta

BIO_SC�: Beyin Nasıl Çalışır?

Beynin temel yapısı ve işlevi sol ve sağ beyin cinsiyet farklılıkları öğrenme ve hafıza beyin bozukluklarını inceler..

Kredi Saati: 1
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�'de C- veya üzeri

BIO_SC�: Hücrenin Yaşamı

Bu ders öğrencilerin biyomoleküler yapı, hücre organizasyonu, hücre zarları, enerji ve metabolizma, hücresel iletişim ve hücre bölünmesi ile ilgili temel kavramları anlamalarına yardımcı olacaktır. Bu ders, bilim dışı ana dallar için tasarlanmıştır ve biyolojik bilimlerde anadal veya yandal gereksinimlerini karşılamak için kullanılamaz.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Topluluk Biyolojisi

Biyolojik topluluklar ve ekosistemler üzerindeki insan etkilerinin dikkate alınması da dahil olmak üzere popülasyon biyolojisi, ekoloji ve evrim ilkeleri.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya eşdeğeri. Biyoloji bölümlerine açık değil

BIO_SC�: Bulaşıcı Hastalıklar

Bakteriyel, viral, protozoan, mantar ve helmint enfeksiyonlarının temel bilimine giriş, hastalığın kamu politikası ve kültürünü nasıl etkilediğine veya bunlardan nasıl etkilendiğine dair tartışmalar da dahil.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�, BIO_SC� veya BIO_SC�. Biyoloji Bölümlerine açık değil

BIO_SC�: Genetik Hastalıklar

Bu ders, kalıtsal hastalıklar ve kanser gibi kalıtsal olmayan hastalıklar dahil olmak üzere genetik hastalıkların biyolojik temelini tartışacaktır. Üniteler, genetik hastalıkları incelemek için kullanılan teknolojiyi inceleyen bir bölüm ve belirli hastalıkları ve bunların tarih ve toplum üzerindeki etkilerini tartışan birkaç ünite olarak gerekli arka plan bilgilerini sağlayan bir giriş içerecektir. Bu ders, bilim dışı ana dallara yöneliktir. Biyoloji ana dal veya biyoloji yan dal için derece gereksinimlerini karşılamak için kullanılamaz.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Genel Genetik

Bitki ve hayvanlarda kalıtım ilkeleri, genetik materyalin yapısı ve kullanımı, genetik bilginin aktarımı, bağlantı, genetik bilginin modifikasyonu, genetik aktivitenin düzenlenmesi, popülasyon genetiği.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC 1100, BIO_SC� veya BIO_SC� ve CHEM� (veya eşzamanlı kayıt)

BIO_SC�H: Genel Genetik - Başarılar

Bitki ve hayvanlarda kalıtım ilkeleri, genetik materyalin yapısı ve kullanımı, genetik bilginin aktarımı, bağlantı, genetik bilginin modifikasyonu, genetik aktivitenin düzenlenmesi, popülasyon genetiği. Önkoşullar:

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC 1100, BIO_SC� veya BIO_SC� ve CHEM� (veya eşzamanlı kayıt). Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Hücre Biyolojisine Giriş

Moleküler düzeyde hücresel organizasyon ve fonksiyonun analizi. Hücre ticaretinin altında yatan mekanizmalar, hücre hareketliliği ve hücreler içinde ve hücreler ile çevreleri arasındaki sinyalleşme üzerinde durulacaktır.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�H: Hücre Biyolojisine Giriş- Başarılar

Moleküler düzeyde hücresel organizasyon ve fonksiyonun analizi. Hücre ticaretinin altında yatan mekanizmalar, hücre hareketliliği ve hücreler içinde ve hücreler ile çevreleri arasındaki sinyalleşme üzerinde durulacaktır.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�H. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�HW: Hücre Biyolojisine Giriş - Başarılar/Yoğun Yazma

Moleküler düzeyde hücresel organizasyon ve fonksiyonun analizi. Hücre ticaretinin altında yatan mekanizmalar, hücre hareketliliği ve hücreler içinde ve hücreler ile çevreleri arasındaki sinyalleşme üzerinde durulacaktır.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�H. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Staj

Biyolojik bilimlerle ilgili kar amacı gütmeyen, kar amacı gütmeyen veya resmi bir kuruluşta iş deneyimi. Bağımsız araştırmanın deneyimin %50'sinden daha az olduğu staj yapan öğrencilere yöneliktir. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: genç ayakta, 12 saat biyolojik bilim ve 2.70 GPA

BIO_SC�: Yönetilen Bağımsız Araştırma

Fakülte araştırma faaliyetlerine katılım. Biyolojik bilimlerde BA veya BS veya biyolojik bilimlerde yan dal için derece gereksinimlerini karşılamak için kullanılamaz.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: departman onayı

BIO_SC�: Biyoloji Biliminde Okumalar

Biyolojik literatürde denetimli okuma. Toplam kredi altı saate kadar tekrarlanabilir. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir. Fen-Edebiyat temel şartının kısmen yerine getirilmesinde kullanılamaz.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: eğitmenin onayı

BIO_SC�H: Biyoloji Edebiyatında Okumaları Onurlandırıyor

Eğitmen ile istişare içinde, Onur için biyolojik literatürde seçilmiş okumalar. Fen-Edebiyat temel şartının kısmen yerine getirilmesinde kullanılamaz.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: genel 3.3 GPA eğitmeninin onayı. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Konular - Biyolojik Bilimler

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Biyolojik Bilimler - Başarılar

Normal müfredatta sunulmayan seçilmiş konular.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�W: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Biyolojik Bilimler - Yoğun Yazma

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Ayakta

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Konular - Matematik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Matematik Bilimleri - Başarılar

Normal müfredatta sunulmayan seçilmiş konular.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�W: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Matematik Bilimleri - Yoğun Yazma

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Ayakta

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular - Fizik Bilimleri

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�H: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Fizik Bilimleri - Başarılar

Normal müfredatta sunulmayan seçilmiş konular.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�W: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Fizik Bilimleri - Yoğun Yazma

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Tavsiye edilen: Genç Ayakta

BIO_SC�: Profesyonel Beceriler

Bu ders tıp fakültesine ilgi duyan öğrenciler için uygulama ve mülakat becerilerine odaklanacaktır. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1
Önkoşullar: eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: genç ayakta 3.4 GPA ve biyolojik bilimler ana dalları

BIO_SC�: Genetik ve Toplum

İnsan biyomedikal genetiğindeki konuları hem bilimsel hem de sosyal açıdan inceler. Güncel konular arasında gen düzenleme ve gen sürücü, doğum öncesi testler ve genetik danışmanlık, hemoglobin genleri ve gen tedavisi, COVID-19 ve eşitsizlik, tıpta ırksal farklılıklar, STEM alanlarındaki cinsiyet sorunları, spor federasyonları ve interseks sporcular, antik DNA ve insan göçleri yer alıyor. , irtifa uyarlamaları. Öğrenciler kişisel ilgi alanlarına göre kendi metinlerini ve araştırma konularını seçerler.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: ENGLSH� veya eşdeğeri, BIO_SC�
Tavsiye edilen: BIO_SC�

BIO_SC�W: Genetik ve Toplum - Yoğun Yazma

İnsan biyomedikal genetiğindeki konuları hem bilimsel hem de sosyal açıdan inceler. Güncel konular arasında gen düzenleme ve gen sürücü, doğum öncesi testler ve genetik danışmanlık, hemoglobin genleri ve gen tedavisi, COVID-19 ve eşitsizlik, tıpta ırk farklılıkları, STEM alanlarındaki cinsiyet sorunları, spor federasyonları ve interseks sporcular, antik DNA ve insan göçleri yer alıyor. , irtifa uyarlamaları. Öğrenciler kişisel ilgi alanlarına göre kendi metinlerini ve araştırma konularını seçerler.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: ENGLSH� veya eşdeğeri, BIO_SC�
Tavsiye edilen: BIO_SC�

BIO_SC�: Bilim ve Toplum: Dünü, Bugünü ve Geleceği

Bu ders, Orta Çağ'da bilimsel yöntemin başlangıcından günümüze kadar bilimsel süreci ve yıllar içinde nasıl geliştiğini inceleyecektir. Ders, teknolojideki ilerlemelerin, toplumsal ve kültürel görüşlerin biyolojideki en önemli atılımlardan bazıları üzerindeki etkisine odaklanacaktır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�W: Bilim ve Toplum: Geçmiş, Bugün ve Gelecek - Yoğun Yazma

Bu ders, Orta Çağ'da bilimsel yöntemin başlangıcından günümüze kadar bilimsel süreci ve yıllar içinde nasıl geliştiğini inceleyecektir. Ders, teknolojideki ilerlemelerin ve toplumsal ve kültürel görüşlerin biyolojideki en önemli atılımlardan bazıları üzerindeki etkisine odaklanacaktır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: İnsan Mikrobiyomu

Bu kurs, vücudumuzda yaşayan mikropların şaşırtıcı çeşitliliğini ve tıbbi önemini incelemektedir. Etkileşimli tartışmalar, probiyotikler ve "kaka nakilleri"nden mikropların astım ve obezitedeki rolüne kadar değişen konuların bilimsel ve etik boyutlarını araştırıyor.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�W: İnsan Mikrobiyomu - Yoğun Yazma

Bu kurs, vücudumuzda yaşayan mikropların şaşırtıcı çeşitliliğini ve tıbbi önemini incelemektedir. Etkileşimli tartışmalar, probiyotikler ve "kaka nakilleri"nden mikropların astım ve obezitedeki rolüne kadar değişen konuların bilimsel ve etik boyutlarını araştırıyor.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Bitki Sistematiği

Bitkilerin sınıflandırılması prensipleri Çiçekli bitki familyalarında çeşitlilik araştırması Yerel floranın belirlenmesi anahtarların kullanımı. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 4
Tavsiye edilen: 8 saat Biyolojik Bilimler

BIO_SC�W: Bitki Sistematiği - Yoğun Yazma

Bitkilerin sınıflandırılması ilkeleri Çiçekli bitki familyalarında çeşitlilik araştırması Yerel floranın belirlenmesi anahtarların kullanımı. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 4
Tavsiye edilen: 8 saat Biyolojik Bilimler

BIO_SC�: Omurgasız Zoolojisi

Omurgasız filumlarının yapısı, ekolojisi ve filogenisi. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC 1100 veya BIO_SC�
Tavsiye edilen: Genç Ayakta

BIO_SC�W: Omurgasız Zoolojisi - Yoğun Yazma

Omurgasız filumlarının yapısı, ekolojisi ve filogenisi. 4 kredi için teklif edildiğinde laboratuvarı içerir.

Kredi Saati: 3-4
Önkoşullar: BIO_SC 1100 veya BIO_SC�
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�: Herpetoloji

Amfibi ve sürüngenlerin biyolojisi, ekolojisi, taksonomisi ve dağılımı. Bazı Cumartesi gezileri.

Kredi Saatis: 4
Tavsiye edilen: 8 saat Biyolojik Bilimler veya eşdeğeri

BIO_SC�: Evrim ve Ekoloji

Evrim ve ekoloji ilkelerine giriş. Konular arasında doğal seleksiyon, adaptasyon, filogenetik analiz, insan evrimi, nüfus artışı ve düzenlenmesi, nüfus etkileşimleri, ekosistem ekolojisi ve ekolojik süreçler üzerindeki insan etkileri yer almaktadır. BIO_SC#1603650 veya BIO_SC#1604600 zaten tamamlanmışsa, bu kursa kredi verilmez, bu kursa ve BIO_SC�'e birlikte kayıt yaptırılamaz.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Mantarların Biyolojisi

(PLNT_SCI� ile aynı). Mantarların biyosferdeki çeşitli rolleri, yediğimiz mantarlar, gıdalarımızı yok eden mantarlar, folklordaki mantarlar ve küresel besin geri dönüştürücüleri olarak mantarlar dikkate alınarak araştırılacaktır. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: Genel Ekoloji

Popülasyon ilkeleri, birlikte evrim, yoğunluk faktörleri, rekabet fiziksel çevre kavramı, trofik yapı, biyomların biyotik ardışık karakterizasyonu, ekosistemdeki insan. BIO_SC�: 2 saatlik krediyi tamamlayan biyoloji ana dalları.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: genç ayakta
Tavsiye edilen: Biyolojide 10 saat

BIO_SC�W: Genel Ekoloji - Yoğun Yazma

Popülasyon ilkeleri, birlikte evrim, yoğunluk faktörleri, rekabet fiziksel çevre kavramı, trofik yapı, biyomların biyotik ardışık karakterizasyonu, ekosistemdeki insan. BIO_SC�: 2 saatlik krediyi tamamlayan biyoloji ana dalları.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: genç ayakta
Tavsiye edilen: Biyolojide 10 saat

BIO_SC�: Tropikal Ekoloji: Yöntemler ve Uygulamalar

Tropikal topluluk için alan araştırması, ulaşım ve konaklama için ek ücret gerekli.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� veya BIO_SC 4660

BIO_SC�: Hayvan Fizyolojisi

Memeli fizyolojisini vurgulayan omurgalı organ fonksiyonu ve homeostatik kontrol kavramlarını tanıtır. Diğer omurgalılarda işlev görmek için bazı karşılaştırmalar ve çevresel streslerle başa çıkma stratejileri tanıtıldı. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Giriş Entomolojisi

(PLNT_SCI� ile aynı). Böceklerin yaşam düzeninde oynadığı rolü vurgular. Konular böcek yapısı, gelişimi, çeşitliliği, ekoloji, iletişim ve davranış ve yönetimi içerir. Önkoşullar: 60 kredi saatinin tamamlanması ve aşağıdakilerden biri: BIO_SC 1100 (veya F_W�) veya BIO_SC� veya BIO_SC�.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Böcek Çeşitliliği

(PLNT_SCI� ile aynı).Dış böcek anatomisini, sınıflandırmasını ve tanımlamasını (aile düzeyinde) vurgulayan laboratuvar çalışmaları. Bir böcek koleksiyonunun hazırlanması gereklidir.

Kredi Saatis: 2
Önkoşullar: PLNT_SCI� (veya BIO_SC�) veya eşzamanlı kayıt

BIO_SC�: Genel Mikrobiyoloji

Mikrobiyal yaşamın çeşitliliğini ve uyarlanabilir yeteneklerini keşfeder. Konular bakteri hücre yapısı, metabolizma, genetik ve ekolojiyi içerir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�
Tavsiye edilen: önkoşullar için C aralığında notlar

BIO_SC�: Mikrobiyoloji Laboratuvarı

Bu, öğrencilere mikrobiyoloji teknikleri, veri toplama ve analiz etme, bir araştırma önerisi yazma ve bağımsız bir proje tamamlama konularında eğitim veren uygulamalı bir mikrobiyoloji laboratuvarı kursudur.

Kredi Saatis: 2
Ön Koşullar veya Eş Koşullar: BIO_SC#1603750 veya MICROB#1603200 veya BIO_SC#1603750'ye eşzamanlı kayıt

BIO_SC�: Genetik Laboratuvarı

Drosophila, mısır ve mikroorganizmaların deneysel genetik çalışmaları.

Kredi Saatis: 2
Önkoşullar: BIO_SC� veya eğitmenin onayı ile C aralığı notu veya daha iyisi

BIO_SC�: Biyoloji Biliminde Konular - Biyoloji Bilimi

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Kredi için 2 defaya kadar tekrar edilebilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: kıdemli ayakta

BIO_SC�: Biyoloji Biliminde Konular - Matematik Bilimi

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Kredi için 2 defaya kadar tekrar edilebilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: kıdemli ayakta

BIO_SC�: Biyoloji Biliminde Konular - Fizik Bilimi

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan seçilmiş konular. Kredi için 2 defaya kadar tekrar edilebilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: kıdemli ayakta

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerdeki Sorunlar

Araştırmaya biyoloji girişinde düzenli olarak düzenlenen kursları desteklemek için bireysel denetimli çalışma. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�W: Biyolojik Bilimlerdeki Problemler - Yoğun Yazma

Araştırmaya biyoloji girişinde düzenli olarak düzenlenen kursları desteklemek için bireysel denetimli çalışma. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: Genç Daimi

BIO_SC�: Moleküler Bitki Fizyolojisi

(BIO_SC�, PLNT_SCI� ile çapraz seviyeli PLNT_SCI� ile aynı). Örnek olarak yaygın ekili bitkileri kullanan yüksek bitkilerin modern fizyolojisi.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� ve CHEM�

BIO_SC�: Radyasyon Biyolojisine Giriş

(BIO_SC#1607328, NU_ENG#1607328, RADIOL 7328 ile çapraz seviyeli NU_ENG�, RADIOL� ile aynı). İyonlaştırıcı radyasyon kavramları, basit kimyasal sistemler, biyolojik moleküller, hücre, organizmalar, insan üzerindeki etkileri yoluyla madde üzerindeki etkileri.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: genç ayakta, Fen Bilimleri/Mühendislik Biyoloji Bilimleri ve Fizik/Kimya alanında bir ders veya öğretim üyesinin onayı

BIO_SC�: Bitki Anatomisi

(BIO_SC�, PLNT_SCI� ile çapraz seviyeli PLNT_SCI� ile aynı). Karşılaştırmalı yapı, meristemlerin büyümesi, gelişimi, önemli hücre tiplerinin yapısı, dokular, doku sistemleri Gövde, kök, yaprak karşılaştırmalı anatomisi. Gymnospermlerin, anjiyospermlerin anatomisini vurgular. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�

BIO_SC�: Nörobiyoloji

(BIO_SC#1607500) ile çapraz seviyeli. Nöronun hücre ve moleküler biyolojisi, nörofizyoloji, nöroanatomi, nöroetoloji ve gelişimsel nörobiyoloji dahil olmak üzere omurgasız ve omurgasız nörobiyolojisi.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: BIO_SC�

BIO_SC�: Duyusal Fizyoloji ve Davranış

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Duyusal uyaranların kodlanması ve entegrasyonunun temel ilkeleri, hayvan davranışının çevresel etkilerinin doğum sonrası duyusal gelişim üzerindeki sinirsel bağıntıları. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Hesaplamalı Sinirbilim

(ECE�, BIOL_EN�, BME� ile ECE�, BIOL_EN�, BIO_SC� ile çapraz seviyeli ile aynı). Biyoloji ve davranış bilimleri öğrencileri için nicel bilimlerde güçlü bir temele sahip disiplinler arası bir ders ve nicel bilimlerden öğrenciler için deneysel yöntemlere giriş.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� MATH�

BIO_SC�: Evrim

Organik evrimdeki çeşitli süreçleri ve altında yatan genetik mekanizmaları araştırır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Davranış Biyolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviye). Hayvan etolojisinin karşılaştırmalı çalışması. Farklı hayvan filumlarında gösterilen hayvan etolojisinin ilkeleri. 4 kredi için Laboratuvar ile alınabilir.

Kredi Saati: 3-4
Önkoşullar: BIO_SC�
Tavsiye edilen: Biyolojik Bilimler veya Psikoloji alanında ek bir üst düzey kurs

BIO_SC�: Hayvanlarla İletişim

Duyusal uyaranların fiziksel özellikleri, reseptör mekanizmaları, iletişim davranışının işlevsel önemi ve hayvan iletişiminde güncel araştırmalara multidisipliner ve deneysel yaklaşımlar.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�

BIO_SC�W: Hayvanlarla İletişim - Yoğun Yazma

Duyusal uyaranların fiziksel özellikleri, reseptör mekanizmaları, iletişim davranışının işlevsel önemi ve hayvan iletişiminde güncel araştırmalara multidisipliner ve deneysel yaklaşımlar.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�

BIO_SC�: Kuş Ekolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviye). Kuşlardaki ekolojik kalıpların ileri düzeyde incelenmesi. Kuş davranışının, morfolojisinin, topluluk yapısının ve dağılımının evrimini etkileyen çevresel faktörleri araştırır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC 2600 veya BIO_SC�

BIO_SC�: Biyolojide Lisans Araştırması

Fakülte gözetiminde üst sınıf öğrencileri için bireysel olarak yönetilen saha veya laboratuvar araştırması. Proje, kayıttan önce öğrenci ve öğretim üyesi tarafından düzenlenmelidir. Maksimum 6 saate kadar tekrarlanabilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: eğitmenin onayı
Tavsiye edilen: Genel not ortalaması 2.75 20 saat Biyolojik Bilimler ve/veya Kimya

BIO_SC'1604950H: Biyoloji Araştırmalarını Onurlandırıyor

Bir öğretim üyesine danışarak, üst düzey Onur öğrencileri için bireysel olarak yönetilen saha veya laboratuvar araştırması. Proje, kayıttan önce öğrenci ve öğretim üyesi tarafından düzenlenmelidir. Kredi için tekrar edilebilir. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: genel GPA 3.3 eğitmen onayı biyoloji veya mikrobiyoloji ana dal. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyolojide Lisans Araştırması

Fakülte gözetiminde üst sınıf öğrencileri için bireysel olarak yönetilen saha veya laboratuvar araştırması. Proje, kayıttan önce öğrenci ve öğretim üyesi tarafından düzenlenmelidir. Maksimum 6 saate kadar tekrarlanabilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: BIO_SC'1604950 genel GPA 2.75 eğitmen onayı

BIO_SC�H: Biyoloji Araştırmalarını Onurlandırıyor

Araştırma programının devamı. Başarılı bir şekilde tamamlama, halka açık sunum gerektirir ve biyolojik bilimlerde Onur derecesi ile mezun olur. Kredi için en fazla 6 saat tekrarlanabilir. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: BIO_SC�H genel GPA 3.3 eğitmeninin onayı. Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Özel Okumalar

Danışman öğretim üyesine danışılarak seçilen biyoloji konularının bağımsız okumaları ve tartışmaları. Bu kursun seçilen bölümleri yalnızca A-F veya S/U bazında notlandırılabilir.

Kredi Saati: 1-3
Önkoşullar: Biyolojik Bilimlerde kıdemli konum ve eğitmenin onayı

BIO_SC�: Gelişim Biyolojisi

Gelişmekte olan organizmalarda fenotipik değişikliklerden sorumlu moleküler, genetik, hücresel ve morfolojik süreçlerin analizi. Gelişmekte olan organizmalar tarafından kullanılan ortak mekanizmaları tanımlamak için çeşitli deneysel sistemler tartışılmaktadır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�, BIO_SC�, CHEM�

BIO_SC�W: Gelişim Biyolojisi

Gelişmekte olan organizmalarda fenotipik değişikliklerden sorumlu moleküler, genetik, hücresel ve morfolojik süreçlerin analizi. Gelişmekte olan organizmalar tarafından kullanılan ortak mekanizmaları tanımlamak için çeşitli deneysel sistemler tartışılmaktadır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�, BIO_SC�, CHEM�

BIO_SC�: Moleküler Biyoloji

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Prokaryotlarda, ökaryotlarda ve virüslerinde DNA replikasyonu, mutasyon, rekombinasyon ve gen ekspresyonunun moleküler mekanizmaları ve bunların virüsleri ince yapı genetik mühendisliğini oluşturur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�: Kanser Biyolojisi

(BIOCHM�, BIO_SC�, BIOCHM� ile çapraz seviyelendirilmiş BIOCHM� ile aynı). Model organizmalarda genomik, proteomik ve genetik manipülasyonların kanser biyolojisi çalışmasına uygulanmasına vurgu yaparak kanserin hücresel ve moleküler temeli.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�
Tavsiye edilen: BIO_SC� veya BIOCHM� ve BIOCHM�

BIO_SC�: İnsan Kalıtsal Hastalıklar

(BIO_SC� ile çapraz seviyelendirilmiş). Moleküler genetikteki ilerlemeler, insan hastalığını anlamamızda bir devrime yol açmıştır. Bu ders, moleküler teknolojilerin, hücre biyolojisi ve biyokimya hakkında ayrıntılı bilgilerle bir araya getirilmesinin, insan kalıtsal hastalıklarının nedenlerini ortaya çıkarmak için nasıl kullanıldığını inceleyecektir. Ek olarak, bu yeni anlayışın hastalıklar için tedaviler tasarlamak için nasıl kullanıldığını inceleyeceğiz ve son bilimsel ilerlemenin ürettiği bazı etik ve ahlaki soruları tartışacağız.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�W: İnsan Kalıtsal Hastalıklar - Yoğun Yazma

(BIO_SC� ile çapraz seviyelendirilmiş). Moleküler genetikteki ilerlemeler, insan hastalığını anlamamızda bir devrime yol açmıştır. Bu ders, hücre biyolojisi ve biyokimya hakkında ayrıntılı bilgilerle birleştirilen bu teknolojilerin, insan kalıtsal hastalıklarının nedenlerini ortaya çıkarmak için nasıl kullanıldığını inceleyecektir. Ek olarak, bu yeni anlayışın hastalıklar için terapiler tasarlamak için nasıl kullanıldığını inceleyeceğiz ve son bilimsel ilerlemenin ürettiği bazı etik ve ahlaki soruları tartışacağız. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�: Moleküler Ekoloji

Moleküler genetik tekniklerin ekoloji ve popülasyon biyolojisindeki cinsiyet oranları, dağılım, çiftleşme sistemleri, biyocoğrafya ve koruma genetiği gibi konulara uygulanması.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC#1603400 veya BIO_SC#1602200 ve BIO_SC#1603650

BIO_SC�: Memeli Üreme Biyolojisi

Erişkin üreme anatomisi, fizyolojisi ve davranışı gametogenez ve döllenme plasentasyon cinsel farklılaşma doğum anne davranışı ve emzirme ergenlik üreme yaşlanması üreme ekolojisi.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: genç ayakta
Tavsiye edilen: 15 saat Biyolojik Bilimler

BIO_SC�: Motor Sistemlerin Nörolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Tek nöronların özelliklerinden büyük nöral eleman koleksiyonlarına kadar tüm seviyelerde sinir ağlarının fonksiyonunun incelenmesi.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya eğitmenin onayı

BIO_SC�: Sinir Hücreleri ve Davranışı

Davranışın hücresel temeli. Sinir hücrelerinin moleküler ve hücresel özellikleri davranışla ilgili olarak gösterilecek ve tartışılacaktır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya eğitmenin onayı

BIO_SC�: Omurgalı Histolojisi ve Mikroskobik Anatomisi

Omurgalı doku ve organlarının mikroskobik anatomisi. Laboratuvar içerir.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: genç ayakta
Tavsiye edilen: BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: Kıdemli Seminer

Biyolojide seçilmiş problem ve teorilerin okunması ve eleştirel değerlendirilmesi. Uzmanlaşmış alt disiplin vurgusu ile bir veya daha fazla bölümde sunulur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Biyolojik Bilimler majör, kıdemli ayakta

BIO_SC�H: Kıdemli Seminer - Başarılar

Biyolojide seçilmiş problem ve teorilerin okunması ve eleştirel değerlendirilmesi. Uzmanlaşmış alt disiplin vurgusu ile bir veya daha fazla bölümde sunulur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Biyolojik Bilimler majör, kıdemli ayakta Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�HW: Kıdemli Seminer - Başarılar/Yoğun Yazma

Biyolojide seçilmiş problem ve teorilerin okunması ve eleştirel değerlendirilmesi. Uzmanlaşmış alt disiplin vurgusu ile bir veya daha fazla bölümde sunulur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Biyolojik Bilimler majör, kıdemli ayakta Onur uygunluğu gerekli

BIO_SC�W: Kıdemli Semineri - Yoğun Yazma

Biyolojide seçilmiş problem ve teorilerin okunması ve eleştirel değerlendirilmesi. Uzmanlaşmış alt disiplin vurgusu ile bir veya daha fazla bölümde sunulur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Biyolojik Bilimler majör, kıdemli ayakta

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Konular

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan ileri düzey konular. Kredi için tekrar edilebilir. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-6

BIO_SC�: Moleküler Bitki Fizyolojisi

(BIO_SC�, PLNT_SCI� ile çapraz seviyeli PLNT_SCI� ile aynı). Örnek olarak yaygın ekili bitkileri kullanan yüksek bitkilerin modern fizyolojisi. Laboratuvarlı veya laboratuvarsız alınabilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� ve 5 saat Kimya

BIO_SC�: Radyasyon Biyolojisine Giriş

(NU_ENG#1607328, RADIOL 7328, V_M_S� ile BIO_SC�, NU_ENG�, RADIOL� ile çapraz seviyeli ile aynı). İyonlaştırıcı radyasyon kavramları, basit kimyasal sistemler, biyolojik moleküller, hücre, organizmalar, insan üzerindeki etkileri yoluyla madde üzerindeki etkileri.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Fen Bilimleri/Mühendislik Biyoloji Bilimleri ve Fizik/Kimya alanında bir ders veya öğretim üyesinin onayı

BIO_SC�: Bitki Anatomisi

(BIO_SC�, PLNT_SCI� ile çapraz seviyeli PLNT_SCI� ile aynı). Karşılaştırmalı yapı, meristemlerin büyümesi, gelişimi, önemli hücre tiplerinin yapısı, doku sistemleri, kök kök, yaprak karşılaştırmalı anatomisi. Gymnospermlerin, anjiyospermlerin anatomisini vurgular. Laboratuvar içerir. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: Omurgalı Histolojisi ve Mikroskobik Anatomisi

Omurgalı doku ve organlarının mikroskobik anatomisi. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 5
Önkoşullar: BIO_SC#1602300 ve BIO_SC#1603700 veya eşdeğeri

BIO_SC�: Nörobiyoloji

(BIO_SC#1604500) ile çapraz seviyeli. Nöronun hücre ve moleküler biyolojisi, nörofizyoloji, nöranatomi, nörotoloji ve gelişim biyolojisi dahil olmak üzere omurgasız ve omurgasız nörobiyolojisi. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�

BIO_SC�: Duyusal Fizyoloji ve Davranış

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Duyusal uyaranların kodlanması ve entegrasyonunun temel ilkeleri, hayvan davranışının çevresel etkilerinin doğum sonrası duyusal gelişim üzerindeki sinirsel bağıntıları.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: Hesaplamalı Sinirbilim

(BIOL_EN�, ECE� ile BIO_SC�, BIOL_EN�, ECE�, BME� ile çapraz seviyeli ile aynı). Biyolojik ve davranış bilimleri öğrencileri için nicel bilimlerde güçlü bir temele sahip disiplinler arası bir ders ve nicel bilimlerden öğrenciler için deneysel yöntemlere giriş.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC�, MATH�

BIO_SC�: Davranış Biyolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Hayvan etolojisinin karşılaştırmalı çalışması. Farklı hayvan filumlarında gösterilen hayvan etolojisinin ilkeleri.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve Biyolojik Bilimler veya Psikoloji alanında ek bir üst düzey kurs

BIO_SC�: Kuş Ekolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviyelendirilmiş). Kuşlardaki ekolojik kalıpların ileri düzeyde incelenmesi. Kuş davranışının, morfolojisinin, topluluk yapısının ve dağılımının evrimini etkileyen çevresel faktörleri araştırır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC� BIO_SC 2600

BIO_SC�: Moleküler Biyoloji

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Prokaryotlarda, ökaryotlarda ve virüslerinde DNA replikasyonu, mutasyon, rekombinasyon ve gen ekspresyonunun moleküler mekanizmaları ve bunların virüsleri ince yapı genetik mühendisliğini oluşturur.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�: Kanser Biyolojisi

(BIOCHM� ile BIO_SC�, BIOCHM� ile çapraz seviyeli olarak aynı). Bu ders kanserin başlıca moleküler ve hücresel yönlerini kapsayacaktır. Öğrenciler orijinal araştırma makalelerini okuyacak, genel bakış sunacak ve sınıf tartışmalarına öncülük edecek.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIOCHM�, BIO_SC� ve BIO_SC� veya eşdeğeri

BIO_SC�: İnsan Kalıtsal Hastalıklar

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Moleküler genetikteki ilerlemeler, insan hastalığını anlamamızda bir devrime yol açmıştır. Bu ders, moleküler teknolojilerin, hücre biyolojisi ve biyokimya hakkında ayrıntılı bilgilerle birleştiğinde, insan kalıtsal hastalıklarının nedenlerini ortaya çıkarmak için nasıl kullanıldığını inceleyecektir.Ek olarak, bu yeni anlayışın hastalıklar için tedaviler tasarlamak için nasıl kullanıldığını inceleyeceğiz ve son bilimsel ilerlemenin ürettiği bazı etik ve ahlaki soruları tartışacağız. Yalnızca A-F bazında derecelendirilmiştir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve eğitmenin onayı

BIO_SC�: Motor Sistemlerin Nörolojisi

(BIO_SC� ile çapraz seviyeli). Tek nöronların özelliklerinden büyük nöral eleman koleksiyonlarına kadar tüm seviyelerde sinir ağlarının fonksiyonunun incelenmesi. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�

BIO_SC�: Tezsiz Araştırma

Bir teze yol açmayan bağımsız araştırma. Bazı bölümler A-F veya S/U derecelendirmesi temelinde sunulabilir.

Kredi Saati: 1-99
Önkoşullar: eğitmenin onayı

BIO_SC�: Biyoloji Bilimlerinde Konular- Biyolojik/Fiziksel/Matematik

Düzenli olarak sunulan kurslarda olmayan ileri düzey konular.

Kredi Saati: 1-6

BIO_SC�: Profesyonel Hayatta Kalma Becerileri

Biyolojik bilimlerde profesyonel kariyer için kaynaklara, tesislere ve iletişim becerilerine giriş. Konular arasında bilgisayar kaynakları, bilimsel literatüre erişim, slaytlar ve şekiller hazırlama, hibe, özgeçmiş hazırlama, makale incelemesi ve araştırma sunumu yer alır.

Kredi Saatis: 2

BIO_SC�: Araştırmanın Etik Davranışı

(BIOCHM� ile aynı). Uygun araştırma yürütme kuralları ve sözleşmeleri de dahil olmak üzere biyolojik araştırmalarda etik konuların tartışılması. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1

BIO_SC�: Profesyonel İletişim Geliştirme

Bu dersin amacı, lisansüstü eğitime katılmayı planlayan (veya eğitimlerinin ilk yılında olan) öğrencilerde profesyonel iletişim becerilerini geliştirmektir. Bazı bölümler A-F veya S/U derecelendirme seçeneği ile sunulabilir.

Kredi Saati: 1-2

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerdeki Sorunlar

Tezde sona ermesi beklenmeyen araştırma veya özel konularda bireysel ileri çalışma.

Kredi Saati: 1-99
Önkoşullar: eğitmenin onayı

BIO_SC�: Seminer

Biyoloji bilimlerinde güncel konular. Tüm yüksek lisans öğrencilerine açıktır. Yalnızca derecelendirilmiş S/U bazında.

Kredi Saati: 1

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Araştırma

Teze yönlendiren araştırma. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-99
Önkoşullar: eğitmenin onayı

BIO_SC�: Uzmanlık Alanları Semineri

Her dönem, seminerin konu başlığının takip ettiği bir veya daha fazla uzmanlık bölümünde sunulur. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1

BIO_SC�: Gelişmiş Bitki Genetiği

Mısır, buğday ve Arabidopsis'te moleküler ve biyokimyasal çalışmalara genetik yaklaşımlar.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Genel Genetik ve Hücre Biyolojisi veya Bitki Fizyolojisi kursu

BIO_SC�: Mantar Genetiği ve Biyolojisi

Genetik, biyokimya, hücre ve moleküler biyoloji ve mantarların patojenitesi üzerinde durularak mantar araştırmalarına giriş. Yalnızca A-F olarak derecelendirilmiştir.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Gelişimsel Genetik

Klasik ve moleküler genetik analize uygun çeşitli gelişen sistemlere genel bir bakış. Altta yatan mekanizmaları ele almak için kullanılan deneysel yaklaşımlar üzerinde durularak, belirli model sistemlerinde belirli gelişimsel fenomenler tanıtılacaktır.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�: Bütünleştirici Sinirbilim I

(NEUROSCI� ile aynı). Hücresel ve moleküler süreçlere odaklanan sinir sisteminin organizasyonu, gelişimi ve işlevi. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Bütünleştirici Sinirbilim II

(NEUROSCI� ile aynı). Davranış ve biliş süreçlerini incelemek için sinir sisteminin sistem düzeyinde organizasyonu ve işlevi. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: İleri Kanser Biyolojisi

Tümör hücre biyolojisi, kanser hücreleri ve normal hücreler arasındaki etkileşimler, metastaz mekanizmaları ve yeni kemoterapilerin geliştirilmesine yönelik yeni yaklaşımlar dahil olmak üzere kanserin moleküler temeli üzerine bir çalışma.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Bitki Stres Biyolojisi

(PLNT_SCI� ile aynı). Bu ders, abiyotik ve biyotik bitki stres ajanlarının temel kavramlarını tanıtacak ve bitki stres ajanları ile tek başına veya kombinasyon halinde araştırmaların nasıl yürütüleceğini tartışacaktır. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Ekolojik Deneylerin Tasarımı

Ekolojik, davranışsal ve evrimsel araştırma bağlamında deneysel tasarım ilkeleri.

Kredi Saatis: 2
Önkoşullar: STAT�

BIO_SC�: Koruma Biyolojisinde Güncel Kavramlar

Koruma biyolojisi literatüründeki güncel kavramların incelenmesi. Tartışmalar öğrencilere kavramların tarihsel gelişimini, koruma problemlerinin disiplinlerarası yapısını ve etkili çözümler için gerekli araştırmaları anlamalarını sağlayacaktır.

Kredi Saatis: 2

BIO_SC�: Moleküler ve Ağ Evrimi

(AN_SCI� ile aynı). Dizi analizi algoritmaları ve teorisi, filogenetik, gen kopyalanması, genom evrimi, biyolojik ağların ilkeleri dahil biyolojik makromoleküllerin ve ağların evrimi. Hesaplama becerilerinin geliştirilmesi vurgulandı.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: Eğitmenin onayı gerekli

BIO_SC�: Yaşam Bilimlerinde Nicel Yöntemler

(PTH_AS� ile aynı). Yaşam Bilimlerinde Kantitatif Yöntemler, yaşam bilimlerindeki öğrencilerin özel ihtiyaçları için tasarlanmış, istatistiksel okuryazarlığa odaklanan, biyolojik veri analizini gerçekleştirme, yorumlama ve yazma gibi istatistiksel analiz alanında lisansüstü düzeyde bir derstir. Bu nedenle, kurs bazı konularda temel bir anlayışa sahip olduğunu ve diğer konuların çok az anlaşıldığını varsayar. Kurs, veri analizine yönelik çok çeşitli istatistiksel yaklaşımlar için kılavuzlar sağlarken, farklı yöntemlerin tehlikelerini ve tuzaklarını vurgulayarak çoğu konuyu geniş ve zaman zaman derinlemesine ele alacaktır. Kurs, ilgili tüm matematiği gerçekten anlamak ile yetkin bir uygulayıcı ve analiz tüketicisi olmayı öğrenmek arasındaki dengeyi bulmaya çalışır, teorik olanın üzerinde pratiği vurgular, ayrıca veri iletişimine (çizim, grafikler, şekiller) ve Sonuçlar. Yalnızca A-F bazında derecelendirilir.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: eğitmen onayı

BIO_SC�: Ekolojik Genetik

Popülasyon genetiği ve evrim teorisi, doğal popülasyon çalışmaları üzerinde duruluyor.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC#1602200, BIO_SC#1602060 veya BIO_SC#1603650 ve STAT#1601400 veya eşdeğeri

BIO_SC�: Türleşme

Tür kavramlarının ve türlerin oluşum süreçlerinin ileri düzeyde tartışılması.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� ve BIO_SC�

BIO_SC�: Üniversite Fen Öğretimi

(LTC'1608724, PHYSCS'1608310, ASTRON 8310 ile aynı). Ortaöğretim sonrası düzeyde fen öğretimi ile ilgili öğrenci özelliklerinin, öğretim stratejilerinin ve araştırma bulgularının incelenmesi.

Kredi Saatis: 3

BIO_SC�: Science Outreach: Halkın Bilimi Anlayışı

(AN_SCI�, PHYSCS�, LTC� ile aynı). Mevcut ilginin altında yatan bilim konularına ilişkin yetişkin izleyicilere sunumların geliştirilmesi. Kredi için tekrar edilebilir.

Kredi Saati: 1-2

BIO_SC�: Bilimi Sosyal Yardımla Bütünleştirme

(LTC #1608726 ile aynı). Bu kurs, öğrencilere toplumdaki sosyal yardım faaliyetleri için kredi kazanma fırsatı sunar. Öğrenciler, ilgili sosyal yardım faaliyetlerini geliştirme, uygulama ve değerlendirmede kendi çalışma alanlarından ve bilimsel uzmanlıktan yararlanacaklardır. Kredi için tekrar edilebilir.

Kredi Saati: 1-6

BIO_SC�: Bitki/Hayvan Etkileşimleri

Ekolojik ve evrimsel perspektiflerden otçulluk, tozlaşma biyolojisi ve meyve ve tohum yayılımının dinamikleri üzerine tartışma ve dersler.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC� veya BIO_SC 4660 veya eşdeğeri

BIO_SC�: Biyolojik Bilimlerde Araştırma

Doktora tezine yol açan araştırma. Yalnızca S/U bazında derecelendirilir.

Kredi Saati: 1-99
Önkoşullar: eğitmenin onayı

BIO_SC�: Moleküler Biyoloji II

(MICROB�, BIOCHM� ile aynı) Hücresel ve viral gen ekspresyonu, transkripsiyon sonrası ve translasyon sonrası modifikasyonlar ve genom replikasyonu ile ilgili ökaryotik hücresel ve moleküler biyolojinin ayrıntılı deneysel analizi. Gelişimsel genetik analiz için modeller ve mevcut literatürü kullanan süreçleri kontrol eden genetik belirleyiciler incelenecektir.

Kredi Saatis: 4
Önkoşullar: MİKROB 9430

BIO_SC�: Bitki Büyüme ve Gelişiminin Moleküler Biyolojisi

(BIOCHM� ile aynı). Bitki hormonlarının moleküler biyolojisi, sinyal iletimi, çevresel sinyaller.

Kredi Saatis: 3
Önkoşullar: BIO_SC�


İçindekiler

Model organizmalar olarak kabul edilebilecek ilk çalışmaların bir kısmı, Gregor Johann Mendel'in yeni bir türün oluşumunu açıklamakta Darwin'in görüşlerinin yetersiz olduğunu düşünmesi ve çalışmalarına bugün çok ünlü olan bezelye bitkileriyle başlamasıyla başladı. Darwin'in fikirlerinin açıklanabileceği bir yöntem bulmak için yaptığı deneyde bezelyeleri melezleştirdi ve melezledi ve bunu yaparken bezelyelerin fenotipik özelliklerini izole edebileceğini buldu. 1860'larda yapılan bu keşifler, 1900'de yeniden keşfedilene kadar neredeyse kırk yıl boyunca uykuda kaldı. Daha sonra Mendel'in çalışması, her hücrenin çekirdeğindeki kromozomlar olarak adlandırılan şeyle ilişkilendirildi. Mendel, üreme için pratik bir kılavuz oluşturmuştur ve bu yöntem, Gine domuzları gibi diğer cins ve türlerin ilk model organizmalarından bazılarını seçmek için başarıyla uygulanmıştır. Meyve sineği (meyve sineği), fareler ve tütün mozaik virüsü gibi virüsler. [2]

Meyve sineği Düzenlemek

meyve sineği Drosophila melanogaster 1901'de doğadan laboratuvar hayvanına atladı. Harvard Üniversitesi'nde Charles W. Woodworth, William E. Castle'a şunu önerdi: Meyve sineği genetik çalışma için kullanılabilir. [3] Castle, öğrencileriyle birlikte, önce sineği deneysel kullanım için laboratuvarlarına getirdi. 1903'te William J. Moenkhaus Meyve sineği Indiana Üniversitesi Tıp Okulu'ndaki laboratuvarına geri döndü. Moenkhaus, buna karşılık, entomolog Frank E. Lutz'u, Carnegie Enstitüsü'nün Long Island, Cold Springs Limanı'ndaki Deneysel Evrim İstasyonunda deneysel evrim üzerine yaptığı çalışma için iyi bir organizma olacağına ikna etti. 1906 yılında bir zamanlar Meyve sineği Sineklerle yaptığı çalışmalarla çok iyi tanınan Thomas Hunt Morgan tarafından evlat edinildi. Jacques Loeb adında bir adam da mutasyonlar üzerinde deneyler yapmayı denedi. Meyve sineği yirminci yüzyılın ilk on yılında Morgan'ın çalışmalarından bağımsız olarak. [4]

Thomas Hunt Morgan, yirminci yüzyılın başlarında deneysel biyolojide en etkili adamlardan biri olarak kabul edilir ve Meyve sineği kapsamlıydı. kromozomlarını haritalama potansiyelini fark eden ilk alanlardan biriydi. Drosophila melanogaster ve bilinen tüm mutantlar. Daha sonra bulgularını diğer türlerin karşılaştırmalı bir çalışmasına genişletecekti. Dikkatli ve özenli bir gözlemle o ve diğer "Drosofilistler" mutasyonları kontrol etmeyi ve yeni fenotipler için melezlemeyi başardılar. Bu tür uzun yıllar süren çalışmalar sayesinde bu sineklerin standartları oldukça tekdüze hale geldi ve bugün hala araştırmalarda kullanılıyor. [5]

Mikroorganizmalar Düzenle

Laboratuvarlara test denekleri olarak giren tek organizma böcekler değildi. Bakteriler de tanıtıldı ve 1931'de Ernst Ruska tarafından elektron mikroskobunun icadıyla, mikrobiyolojinin yepyeni bir alanı doğdu. [6] Bu buluş, mikrobiyologların herhangi bir ışık mikroskobuyla görülemeyecek kadar küçük olan nesneleri görmelerini sağladı ve böylece yıllardır birçok alanın biyologlarını şaşkına çeviren virüsler artık bilimsel inceleme altına alındı. [7] 1932'de Wendell Stanley, o zamana kadar İngiltere'deki tütün bitkilerini görünmez bir şekilde öldüren bir virüs olan Tütün Mozaik Virüsünü tamamen izole eden ilk kişi olmak için Carl G. Vinson ile doğrudan bir rekabete başladı. [8] pH'ı daha asidik olana değiştirerek bu görevi ilk gerçekleştiren Stanley'di. Bunu yaparken, virüsün ya bir protein olduğu ya da bir proteinle yakından ilişkili olduğu sonucuna varabildi ve böylece deneysel araştırmalardan faydalandı.

Tütün Mozaik Virüsü ve Tütün Mozaik Virüsü gibi bu yeni, çok daha küçük organizmaların çok önemli nedenleri vardır. E. koli moleküler biyologların laboratuvarlarına girdiler. gibi organizmalar Meyve sineği ve tribolyum Wendell Stanley gibi adamların yapmak istediği basit nicel deneyler için çok büyük ve çok karmaşıktı. [9] Bu basit organizmaların kullanılmasından önce moleküler biyolog, üzerinde çalışacağı nispeten karmaşık organizmalara sahipti.

Bugün bakteriyofajlar da dahil olmak üzere bu virüsler, genetikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Araştırmacıların bakteriler içinde DNA üretmelerine yardımcı olmada kritik öneme sahiptirler. Tütün Mozaik Virüsü, Watson ve Cricks'in DNA için sarmal yapı modellerini geliştirmesinde etkili olan kendine özgü bir şekilde kendini istifleyen DNA'ya sahiptir. [10]

Fare Düzenle

Hem böcekler topluluğu hem de virüsler, model organizmaların tarihi için iyi bir başlangıçtı, ancak hala daha fazla oyuncu var. Yüzyılın başında, biyologların yaşam süreçlerini daha iyi anlamaları için hayvanlar ve özellikle memeli bedenleri kullanılarak birçok biyomedikal araştırma yapılıyordu. Amerikan insancıl toplumları, hayvan haklarının korunmasıyla yakından ilgilenmeye başladı ve ilk kez bu çaba için halk desteği almaya başladı. Aynı zamanda Amerikan biyolojisi de kendi iç reformlarından geçiyordu. 1900'den 1910'a kadar otuz tıp fakültesi kapanmak zorunda kaldı. Bu huzursuzluk döneminde Clarence Cook Little adlı bir adam, şans eseri zamanlanmış bir dizi olay aracılığıyla Harvard Tıp Okulu'nda araştırmacı oldu ve fare kanserleri üzerinde çalıştı. Büyük, mutant suş, fare kolonileri geliştirmeye başladı. Little, Dr. William Castle'ın sorumluluğu altında Harvard'daki Bussey laboratuvarında hayvan yetiştirme alışkanlıklarının yaygınlaştırılmasına yardımcı oldu. Castle'ın laboratuvarı yönetme biçimindeki özgürlük ve Üniversite tarafından mali desteği nedeniyle, memeli genetiğinde kapsamlı bir program oluşturabildiler. [11]

Fareler, memeli genetik araştırmaları için denekler için neredeyse mükemmel bir çözüm olarak ortaya çıktı. Yüzlerce yıldır "sıçan meraklıları" tarafından yetiştirilmiş olmaları, bir hayvanın çeşitli popülasyonlarına izin verirken, halk bu kemirgenlere köpekler ve kediler için olduğundan çok daha az duyarlıydı. Little, sosyal izin sayesinde, bitki genetiğinden birleşen "saf genetik soylar" hakkında yeni fikirler edinebildi ve Meyve sineği ve onlarla birlikte koşun. Farelerde bu "saf soy" hedefine ulaşmak için akrabalı yetiştirme fikri, farelerin doğurganlığına olumsuz bir tepki oluşturmuş ve böylece türün kesilmesine neden olmuş olabilir. Little, 1911'de genetik olarak saf bir fare türü hedefine ulaştı ve bulgusunu kısa bir süre sonra yayınladı. Bu farelerle çalışmasına devam edecek ve araştırmasını, akrabalı yetiştirmenin varyasyonu ortadan kaldırmanın etkili bir yolu olduğunu ve benzersiz genetik varyantların korunmasına hizmet ettiğini göstermek için kullandı. Bu süre zarfında, bu fareler ve kanser ve tümör araştırmaları ile ilgili çok çalışma yapıldı. [12]

1920'ler boyunca, bu farelerle, tümörler ve genetik araştırmaları için model organizmalar olarak çalışmalar devam etti. Bu çalışma alanı en büyük darbeyi büyük buhran sırasında alacaktı. Ekonominin dibe vurduğu laboratuvarlar, kapanmamak için farelerinin çoğunu satmak zorunda kaldı. Fonlara olan bu ihtiyaç, bu fare türlerinin devamını neredeyse durdurdu. Bu laboratuvarların büyük miktarlarda fare ihracatçılarına geçişi, eğer yerinde üretimleri için yeterli tesisler varsa, oldukça kolay olan bir geçişti. Sonunda 1930'ların ortalarında pazar geri dönecek ve ülke çapındaki genetik laboratuvarları düzenli fon sağlamaya devam etti ve böylece depresyondan önce başladıkları araştırma alanlarında devam etti. Araştırmalar devam ettikçe, Jackson Laboratuvarı gibi yerlerde fare üretimi de devam etti. Bunun gibi tesisler, dünya çapındaki araştırma tesisleri için fare üretebildi. Bu fareler, Little'ın 1911'de standart uygulama olarak uyguladığı Mendel yetiştirme tekniği ile yetiştirildi. Bu, üzerinde deney yapılan farelerin yalnızca laboratuvar içinde değil, dünya çapında farklı laboratuvarlarda da aynı olduğu anlamına geliyordu. [13]

Moleküler genetik ve genomik, 2002'de tamamlanan bir referans fare genomunun dizilenmesinde ilerleme kaydettiğinden, fare önemini korudu. [14] Daha geniş olarak, karşılaştırmalı genomik anlayışımızı geliştirdi ve model organizmaların, özellikle de nispeten küçük ve tekrarlamayan organizmaların önemini pekiştirdi. genomlar.


Bitki Doku Kültürüne Giriş: Gelişmeler ve Perspektifler

Bitki doku kültürü teknikleri, bitki gelişim süreçlerinin araştırılması, fonksiyonel gen çalışmaları, ticari bitki mikroçoğaltımı, spesifik endüstriyel ve tarımsal özelliklere sahip transgenik bitkilerin üretilmesi, bitki ıslahı ve mahsul iyileştirme, virüs gibi temel ve uygulamalı amaçlar için en sık kullanılan biyoteknolojik araçlardır. yüksek kaliteli sağlıklı bitki materyali oluşturmak için enfekte materyallerden arındırma, vejetatif olarak çoğaltılan bitki bitkilerinin germplazmının korunması ve muhafazası ve tehdit altındaki veya tehlike altındaki bitki türlerinin kurtarılması. Ek olarak, bitki hücresi ve organ kültürleri, endüstriyel ve farmasötik açıdan ilgi çekici ikincil metabolitlerin üretimi için ilgi çekicidir. Doku kültürü ve Agrobacterium tumefaciens enfeksiyonu ile birleştirilmiş genom düzenleme teknolojileri gibi yeni teknolojiler, ekin bitkilerinde ilginç tarımsal veya endüstriyel özelliklerin oldukça spesifik genetik manipülasyonu için şu anda umut verici alternatifler sunmaktadır. Bitki doku kültürüne omiklerin (genomik, transkriptomik ve proteomik) uygulanması, muhtemelen inatçı türler için rejenerasyon protokollerinin verimliliğini artırmayı mümkün kılacak olan organogenez ve somatik embriyogenez gibi karmaşık gelişim süreçlerinin çözülmesine kesinlikle yardımcı olacaktır.Ek olarak, doku kültürüne uygulanan metabolomik, endüstriyel açıdan ilgi çekici doğal bitki ürünlerinin karmaşık karışımlarının ekstraksiyonunu ve karakterizasyonunu kolaylaştıracaktır. Bitki doku kültürünün genel ve özel yönleri ve uygulamaları ile ilerlemeler ve perspektifler bu baskıda açıklanmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Aseptik kültür Genetiği değiştirilmiş organizmalar Büyük ölçekli üreme Metabolik mühendislik Bitki hücre kültürü Proteomik Transkriptomik.


RIP-çip analizindeki gelişmeler: RNA bağlayıcı protein immünopresipitasyon-mikrodizi profilleme

Ökaryotik organizmalarda, gen düzenleyici ağlar, transkripsiyonel ve transkripsiyon sonrası süreçleri birbirine bağlayan ek bir koordinasyon düzeyi gerektirir. Messenger RNA'lar geleneksel olarak transkripsiyondan translasyona giden yolda pasif moleküller olarak görülmüştür. Bununla birlikte, RNA bağlayıcı proteinlerin (RBP'ler), gen ekspresyon modellerini kolaylaştırmak için çoklu mRNA'ların düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığı artık açıktır. Bu temelde, transkripsiyon sonrası ve transkripsiyonel gen ekspresyon ağları çok benzer görünmektedir. Önceki araştırmamız, transkripsiyon sonrası gen ekspresyonu işlemenin daha iyi anlaşılmasını ve mRNA ağlarının düzenlenmesini geliştirmek için RBP'leri hedeflemeye odaklandı. Hücre özütlerinden endojen olarak oluşturulmuş RBP-mRNA komplekslerini saflaştırmak ve genom ölçeği, mikroarray teknolojisi, ribonomi veya RNA-bağlayıcı protein immünopresipitasyon-mikroarray (Chip) profili veya RIP-Chip adı verilen bir yöntem kullanarak ilişkili mesajları tanımlamak için teknolojiler geliştirdik. RIP-Chip yöntemlerinin kullanımı, koordineli ökaryotik transkripsiyon sonrası gen ekspresyonunun altyapısına dair büyük bir anlayış sağlamıştır; bu anlayışlar, geleneksel RNA ekspresyon profilleme yaklaşımları kullanılarak elde edilememiştir (1). Bu bölüm, şu anda onları uyguladığımız şekliyle en güncel RIP-Chip tekniklerini açıklamaktadır. Ayrıca, RIP-Chip verilerini analiz etmeye özgü bazı bilişimsel yönleri de tartışıyoruz.


Videoyu izle: #biyoloji #genel biyoloji BÖLÜM 3: Mendel Genetiği (Haziran 2022).