دوره جامع مهندسی ژنتیک 

استاد دوره: دکتر بیژن سلیمانی؛ استادیار مرکز بیولوژی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه 

مدت زمان دوره: ۲۴ ساعت 

به همراه گواهی شرکت در دوره از طرف مرکز رشد بیوتکنولوژی دانشگاه علوم پزشکی شیراز یا کمپانی CellMedEx فرانسه به زبان انگلیسی

سرفصل های دوره :

۱. مقدمه ای بر مهندسی ژنتیک

۲. استخراج DNA و RNA

۳. طراحی پرایمر و اصول PCR و روش اجرای آن

۴. ژل الکتروفورز محصولات PCR

۵. انواع مختلف روش‌های PCR

۶. مقدمه ای بر کلونینگ ژن

۷. انواع پلاسمید ها، میزبان های پروکاریوتی و میزبان یوکاریوتی (مخمر پیکیا پاستوریس)

۸. کلونینگ ژن و تراتسفورماسیون در میزبان پروکاریوتی و یوکاریوتی

۹. کلونی PCR، هضم آنزیمی ژن کلون شده، وسترن بلات و تعیین توالی

۱۰. خالص سازی و تعیین فعالیت زیستی پروتئین نوترکیب

۱۱. راهکارهای مقابله با تشکیل انکلوژن بادی در پروتئین های تولید شده در میزبان پروکاریوتی

۱۲. مقایسه تولید پروتئین نوترکیب در مقیاس آزمایشگاهی (1 لیتر، فرمانتور) و صنعتی

مهندسی ژنتیک چیست؟

مهندسی ژنتیک عبارت است از استفاده از تکنیک‌ها و ابزارهای مولکولی برای تغییر در ویژگی‌های ژنتیکی جانداران. این رشته علمی شامل ترکیب علوم زیست‌شناسی و مهندسی است و با استفاده از روش‌هایی مانند تحلیل DNA، رده‌بندی ژنتیکی و نوترکیبی در سطوح مولکولی، سلولی و سازمانی برای تولید سازمان‌ها با خصوصیات جدید و بهبود ویژگی‌های موجود مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چرا باید مهندسی ژنتیک را یادبگیریم؟

با دوره جامع مهندسی ژنتیک، دنیای جدیدی از علوم زیستی رو کشف کنید و با تکنیک‌های پیشرفته‌ی مهندسی ژنتیک آشنا بشید.

 این دوره، به شما این امکان رو می‌ده تا با مفاهیم و اصول اساسی مهندسی ژنتیک، از جمله تغییر DNA، انتقال ژن،تکنیک های جدید مهندسی ژنتیک و… آشنا بشید.

توضیحات سرفصل های دوره:

۱. مقدمه ای بر مهندسی ژنتیک 

مهندسی ژنتیک یک رشته علمی و فنی است که به کاربرد اصول و تکنیک‌های بیوشیمیایی، مولکولی و سلولی در طراحی، تغییر و بهینه‌سازی ژنوم‌ها می‌پردازد. این رشته به کمک ابزارها و تکنولوژی‌های مختلفی از جمله تکنیک‌های جداسازی ژن، برش و چسباندن ژن، انتقال ژن، تجزیه و تحلیل DNA و RNA، ساخت ژن‌های مصنوعی و… کاربرد دارد

مهندسی ژنتیک می‌تواند به مطالعه و بهبود خصوصیات مختلف ارگانیسم ها، بهبود بیماری‌های ژنتیکی، تولید دارو، تولید محصولات کشاورزی و دامی، تولید سوخت‌های پایدار و ‌… کمک کند.

۲. استخراج DNA و RNA 

یکی از تکنیک های اصولی و پایه در مهندسی ژنتیک استخراج DNA و RNA می‌باشد.

استخراج DNA و RNA به کمک روش‌های مختلفی انجام می‌شود که بسته به نوع نمونه و هدف مطالعه، می‌تواند متفاوت باشد.

استخراج DNA و RNA از جمله مراحل مهم در تکنیک‌های تشخیصی مانند PCR، سیکوئنسینگ یا توالی یابی می‌باشد و همچنین در مطالعات تکاملی، ژنتیک جمعیتی، بیوتکنولوژی و درمان‌های ژنتیکی استفاده می‌شود.

استخراج DNA و RNA برای تولید پروتئین‌های بیوشیمیایی و ساخت داروهای بیولوژیکی از جمله آنتی‌بادی و واکسن‌ها استفاده می‌شود. همچنین، در تولید محصولات کشاورزی و دامی با استفاده از ژنتیک، استخراج DNA و RNA برای تولید نسل جدیدی از گیاهان و حیوانات با خصوصیات بهتر استفاده می‌شود.

۳. طراحی پرایمر اصول PCR و روش اجرای آن

PCR (Polymerase Chain Reaction) یک تکنیک قدرتمند در مهندسی ژنتیک است.

تکنیک PCR در تکثیر توالی ژنی خاص با استفاده از پرایمر نقش دارد، برای انتقال ژن مورد نظر به سلولی دیگر،قطعه ی ژنی بایستی تکثیر شود که به وسیله ی PCR و با استفاده از طراحی پرایمر انجام می‌شود.

تکنیک PCR در تشخیص اختلالات ژنتیکی ،تشخیص ویروس‌ها و باکتری‌ها،تولید ژن‌های Recombinant یا نوترکیب ،تولید دارو های بیولوژیکی و… نقش دارد.

۴. ژل الکتروفورز و محصولات PCR

ژل الکتروفورز یکی از ابزارهای مهم در PCR و مهندسی ژنتیک است که برای تحلیل و جداسازی قطعات DNA و RNA مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تکنیک از جریان برق برای جداسازی محصولات PCR و تشخیص سایز قطعات DNA و انتقال ژن و تشخیص اختلالات ژنتیکی استفاده می‌شود.

۵. انواع مختلف روش های PCR: 

تکنیک PCR انواع مختلفی دارد و با توجه به هدف و کاربرد مورد نظر، طراحی و استفاده می‌شود. این روش ها شامل PCR معمولی، PCR کمی،RT-PCR (Reverse Transcription PCR)،Real-time PCR ، Multiplex PCR و… می‌باشد.

۶. انواع پلاسمید ها، میزبان های پروکاریوتی و میزبان یوکاریوتی

پلاسمیدها، قطعاتی از DNA هستند که برخلاف کروموزوم های سلولی، مستقل از آنها عمل می‌کنند و در سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی یافت می‌شوند و اندازه های متفاوتی دارند.

پلاسمیدهای میزبان‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی، برای تکنولوژی‌های مهم در مهندسی ژنتیک و بیولوژی مولکولی استفاده می‌شوند و در جهت انتقال توالی ژنی مورد نظر و تکثیر و تولید پروتئین‌های مد نظر استفاده می‌شوند، یکی از معروف ترین کاربرد های پلاسمید پروکاریوتی تولید داروی انسولین می‌باشد.

۷. مقدمه ای بر کلونینگ ژن

کلونینگ ژن (Gene cloning) یکی از روش‌های مهم در در مهندسی ژنتیک برای تولید کمیت بالایی از یک ژن خاص به کار می‌رود‌.

در این روش یک قطعه کوچک از DNA که شامل ژن مورد نظر است، از یک سلول گرفته شده و در یک میزبان سلولی دیگر (host cell) ، که قابلیت تکثیر دارد، قرار می‌گیرد. سپس با تکثیر این سلول، ژن مورد نظر نیز تکثیر می‌شود.

۸. کلونینگ ژن و ترانسفورماسیون در میزبان پروکاریوتی و یوکاریوتی

در کلونینگ ژن ، ابتدا یک قطعه از DNA که شامل ژن مورد نظر است، با استفاده از آنزیم‌های برشی مانند رستریکشن آنزیم‌ها، برش داده می‌شود. سپس، قطعه کوچک DNA حاوی ژن مورد نظر با یک وکتور، که می‌تواند یک پلاسمید باشد، ترکیب می‌شود. سپس، وکتور حاوی ژن مورد نظر، به سلول‌های میزبان منتقل شده و تکثیر می‌شود و برای تولید پروتئین مورد نظر به کار گرفته می‌شود.

انتخاب پلاسمید و آنزیم مناسب در این تکنیک اهمیت زیادی دارد.

۹. کلونی PCR، هضم آنزیمی ژن کلون شده،وسترن بلات و تعیین توالی

از کلونی PCR برای تکثیر و کلون کردن قطعه ی ژن‌ مورد نظر استفاده می‌‌شود.

هضم آنزیمی ژن کلون‌شده به معنای برش ناحیه‌ای از DNA است که شامل ژن مورد نظر است. برای این کار، از آنزیم‌های برشی مانند رستریکشن آنزیم‌ها استفاده می‌شود. 

وسترن بلات یک روش بیولوژی مولکولی است که برای تشخیص و تحلیل پروتئین‌ها به‌کار می‌رود. در این روش، پروتئین‌ها با استفاده از الکتروفورز SDS-PAGE جدا شده و سپس به یک صفحه انتقال داده می‌شوند و با استفاده از یک آنتی‌بادی خاص شناسایی می‌شوند.

تعیین توالی به معنای تشخیص ترتیب دقیق نوکلئوتیدها در یک DNA است. برای تعیین توالی، ابتدا DNA باید توسط روش‌های مختلفی مانند PCR  تکثیر و جداسازی شود. سپس، از روش‌های مختلفی مانند Sanger sequencing توالی یابی شود.

۱۰. خالص سازی و تعیین فعالیت زیستی پروتئین نوترکیب

تعیین توالی پروتئین یک فرایند مهم در بیولوژی مولکولی است که برای شناسایی ترتیب دقیق اسیدهای آمینه در زنجیره پپتیدی پروتئین مورد نظر استفاده قرار میگیرد.

برای تعیین توالی پروتئین، ابتدا پروتئین باید جدا شده و خالص سازی شود. سپس، از روش‌های مختلف مانند روش mass spectrometry استفاده می‌شود. 

برای تعیین فعالیت زیستی پروتئین نیز انواع متد ها مانند آزمایش‌های آنزیمی و آزمایش‌های مولکولی وجود دارد.

۱۱. راهکارهای مقابله با تشکیل اینکلوژن بادی در پروتئین های تولید شده در میزبان پروکاریوتی 

تشکیل آنتی‌بادی های ضد میزبان (Anti-host antibodies) یا اینکلوژن بادی، یکی از مشکلاتی است که می تواند در زمان تولید پروتئین‌های میزبان پروکاریوتی به وجود بیاید. این آنتی‌بادی ها می توانند باعث کاهش عملکرد پروتئین تولید شده، ایجاد تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی آن یا حتی عدم تولید آن شوند. برای مقابله با این مشکل،راهکارهایی از قبیل استفاده از میزبان های جایگزین ، استفاده از روش های تغییر شکل پروتئین ،استفاده از میزبان های اصلاح شده ژنتیکی و…وجود دارد.

۱۲. مقایسه ی تولید پروتئین نوترکیب در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی

تولید پروتئین در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی دو فرآیند متفاوت هستند،تولید در مقیاس صنعتی بسیار پیچیده تر است و هزینه بیشتری دارد، اما این فرآیند به دلیل ظرفیت تولید بیشتر و امکان استفاده از سیستم های تولید پیچیده تر، برای تولید پروتئین های بزرگ و پیچیده مانند پروتئین های دارویی بسیار مفید است.

در مقابل، تولید پروتئین در مقیاس آزمایشگاهی برای تولید پروتئین های کوچکتر و ساده‌تر مانند آنزیم ها، پپتیدها و آنتی بادی‌ها بهترین روش است.همچنین، در مقیاس آزمایشگاهی شرایط تولید به صورت دقیق تر و بهینه تر برای هر پروتئین به صورت جداگانه تنظیم می شود اما در مقیاس صنعتی شرایط تولید برای چندین نوع پروتئین به صورت همزمان بهینه سازی می شود.

دوره جامع مهندسی ژنتیک بیولوژیسم برای افرادی که به دنبال یادگیری اصول و مفاهیم اساسی در این حوزه هستند، بسیار مناسب است. این دوره به شما کمک می‌کند تا با تحولات جدید در این حوزه آشنا شوید و به روز باشید. 

با ما به یک متخصص تبدیل شوید!

سوالات متداول

۱. این دوره برای چه کسانی طراحی شده است؟

دوره ی جامع ژنتیک بیولوژیسم طوری طراحی شده که نیازهای گروه های مختلفی از دانشجوها را براورده میکند و برای افراد زیر، بهترین گزینه است:

دانشجوهای ارشد و دکترا: دانشجویان ارشد و دکترایی که برای شروع فعالیت خود به اطلاعات این درس نیاز دارند.

کنکوری ها: افراد متقاضی کنکور وزارت علوم یا بهداشت که می خواهند مباحث این درس را عمیقا یاد بگیرند.

دانشجوهای کارشناسی: دانشجویان کارشناسی که می خواهند در این حوزه اطلاعاتی فراتر از سطح دانشگاه کسب کنند اما وقت یا توان خواندن کتاب های رفرنس ثقیل را ندارند.

 المپیادی ها: افراد متقاضی شرکت در المپیاد های دانش آموزی و دانشجویی

۲. منابع تدریس این دوره چیست؟

دکتر سلیمانی، استاد این دوره، علاوه بر استفاده از تکست بوک ها و مقالات معتبر، از بیش از ۱۵ سال تجربه در حوزه مهندسی ژنتیک بهره مند هستند که همین باعث شده تا این دوره تبدیل به یک دوره خاص و کاربردی شود.

۳. تفاوت این دوره با تدریس دانشگاه چیست؟‌

در این دوره مباحث به صورت کاملاً جامع و توسط دکتر سلیمانی، استاد دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، تدریس شده اند. مباحث این دوره می تواند نیازهای دانشجویان گرایش های مختلف تا مقطع دکتری را تامین کند.

علاوه بر این، بحث مهندسی ژنتیک یک موضوع کاربردی است که کاربردهای زیادی در تحقیقات و صنعت دارد؛ به همین دلیل لازم است که مدرس این دوره، از بحث های کاربردی این گرایش اطلاع کامل داشته باشد. دکتر سلیمانی با تجربیات خود توانسته این نکته را در تولیدمحتوای دوره رعایت کند؛ کاری که کمتر کسی از عهده آن برخواهد آمد.

۴. استاد دوره کیست؟‌

دکتر بیژن سلیمانی استادیار دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه و مرکز تحقیقات زیست پزشکی (MBRC)، با بیش از ۱۵ سال سابقه پژوهشی و آموزشی در زمینه بیوتکنولوژی، زیست شناسی مولکولی و اصلاح نژاد از اساتید با تجربه در این زمینه هستند. ایشان مدرک کارشناسی خود را از دانشگاه رازی کرمانشاه و در رشته علوم جانوری دریافت کردند. در مقطع کارشناسی ارشد و در رشته ژنتیک و اصلاح نژاد، از دانشگاه مازندران فارغ التحصیل شدند و در مقطع دکتری در همین رشته و در گرایش بیوتکنولوژی حیوانی و ژنتیک مولکولی، پایان نامه خود را دفاع کردند. ایشان تا به حال ۱۷ مقاله ژورنالی و ۱۱ مقاله کنفرانسی نوشته اند.

۵. دوره سرتیفیکیت داره؟

بله، این دوره از طرف کمپانی CellMedEx فرانسه مورد تایید است و گواهی های دوره توسط این شرکت فرانسوی آماده می شود. CellMedEx یک شرکت بیوتکنولوژی زیرمجموعه موسسه تحقیقات پزشکیفرانسه است. این شرکت هم در حوزه تولید محصولات بیوتک فعالیت دارد و هم در زمینه آموزش. گواهی این دوره می تواند به شما کمک زیادی در زمینه بهبود وضعیت رزومه تان کند.

۶. محتوای دوره چطور به دستمون میرسه؟

ویدیوهای دوره قبلاً توسط دکتر سلیمانی آماده شده است و بلافاصله بعد از ثبت نام، این دوره ها در پنل کاربری شما قرار خواهد گرفت و شما می توانید محتوای دوره را از طریق اسپات پلیر مشاهده کنید