Специализация:

"Биология развития" (510615)

Автор и руководитель программы:

д.б.н., профессор. Андрей Петрович Перевозчиков

Аннотация программы

Цель программы - подготовить студентов-магистрантов СПбГУ к работе по биотехнологическому и биомедицинскому направлениям в биологии развития многоклеточных организмов.

В задачи обучения в соответствии с предлагаемой Программой входит:

• сформировать у студентов представления о современных достижениях в упомянутой области биологии развития;

• преподать студентам систематические знания по данным направлениям биологии развития, опираясь в том числе и на достижения смежных областей биологии (биотехнологии и биомедицины).

• обучить их существующим методам исследований в молекулярной и клеточной биологии, биологии развития, методам обработки результатов с использованием современных компьютерных программ и баз данных .

В XXI веке в ведущих университетах и научно-исследовательских центрах США и Западной Европы в рамках направления "Биология развития" все большее внимание уделяется проблемам, решение которых могло бы дать значительный выход в области медицины и биотехнологии. К их числу относятся проблемы образования и коррекции наследственных дефектов, вопросы трансплантации тканей и органов, их частичной или полной регенерации, консервации клеток и органов, проблемы репродукции организмов; проблемы повышения сопротивляемости организмов воздействиям внешней среды; регуляции численности популяций промысловых и сельскохозяйственных животных.

Правильное понимание перечисленных выше проблем и разработка подходов к их решению невозможны без знаний фундаментальных основ современной биологии развития (БР), включающих ее методологические аспекты. Новейшие достижения методологической базы БР формируются на стыке наук (БР, медицины, генетики, клеточной и молекулярной биологии и биотехнологии).

К их числу можно отнести, например, создание трансгенных животных и растений, организмов с направленно измененным геномом. Трансгенные организмы (включая также нокаутированных животных), с одной стороны могут быть генетическими моделями заболеваний, с другой стороны - использоваться для решения задач молекулярной биологии развития. Вместе с тем, трансгенные животные и растения могут быть использованы для получения фармакологических или биотехнологических препаратов.

Другой пример весьма важных и перспективных достижений - это создание генетических конструкций, способных работать в чужеродном окружении и их внедрение в организм, либо развивающегося, либо взрослого животного. Такая работа проводится либо с чисто научной целью, для решения задач БР- поиск и изучение функций ортологичных генов организмов, стоящих на различных ступенях эволюционной лестницы, либо с целью генотерапии- лечения тяжелых заболеваний путем генетической коррекции наследственных или приобретенных дефектов.

Еще одним примером потенциально эффективного использования клеточной и генной биотехнологий для научных и практических целей может быть создание генетически модифицированных стволовых клеток и их использование для изучения механизмов реализации генетической информации в ходе процессов морфогенеза и клеточных дифференцировок, с одной стороны, и для решения проблем трансплантологии (пересадки тканей и органов) с другой.

Успехи в клонировании животных помогут найти связующие звенья в цепи вопросов, связанных с изменениями параметров жизненного цикла (онтогенеза) и с проблемами старения и геронтологии.

Исследования процессов физических, химических и фармакологических воздействий на ход развития многоклеточных организмов в перспективе могут оказаться (и в области медицинской эмбриологии уже имеют место быть) весьма ценными для изучения молекулярных механизмов аномалий, приобретаемых в ходе развития (тератогенеза), регуляции пола и, таким образом, поддержания численности популяций (в том числе промысловых и сельскохозяйственных животных).

Решение всех перечисленных выше задач немыслимо без достижений биоинформатики с использованием современных баз данных по метаболическим и генным сетям в процессах тканевой и клеточной дифференцировки различных животных. Весьма эффективным при этом может оказаться разработка и эксплуатация методов математического моделирования процессов развития, а также использование информационных и компьютерных технологий для реконструкции и визуализации в трехмерном пространстве процессов морфогенеза органов и тканей.

Общие курсы и обязательные спецкурсы Программы

• Молекулярные механизмы клеточной дифференцировки, адаптации и апоптоза в процессах развития. А. П. Перевозчиков, профессор. 36 ч.
• Методы исследований в молекулярной биологии (практикум). А. П. Перевозчиков, профессор, С. В. Орлов, ст. преподаватель. 48 ч.
• Детерминация пола. А. К. Дондуа, профессор. 16 ч.
• Эмбриональная индукция. Д. Г. Полтева, доцент. 16 ч.
• Спец.практикум по эмбриологии позвоночных животных. В. И. Ефремов, доцент. 48 ч.
• Основы эмбриологии человека. В. С. Баранов, член-корр. РАМН, профессор (ИАиГ РАМН). 24 ч.
• Механизмы транскрипции у эукариот. С. В. Орлов, ст. преподаватель. 24 ч.
• Методы анализа экспрессии генов с помощью ретро-ПЦР и РНК-гибридизации (на срезах и на целых зародышах), с практикумом. Т. Ф. Андреева, доцент, Р. П. Костюченко, ст. преподаватель, 18 ч.
• Экспрессия чужеродных генов в клетках многоклеточных, доставляемых in vivo с целью изучения развития животных и для целей генотерапии (с практикумом). А. П. Перевозчиков, профессор, Р. П. Костюченко, к.б.н., ст. преподаватель. 24 ч.
• Генетика развития животных. Л. А. Мамон, доцент, (каф. генетики СПбГУ). 18 ч.
• Основы генной терапии. В. С. Баранов, член-корр. РАМН, профессор (ИАиГ РАМН) 20 ч.
• Новые репродуктивные технологии. А. В. Балахонов, доцент, (медфак. СПбГУ). 24 ч.
• Постнатальный онтогенез. А. Г. Голубев, с.н.с. (ИЭМ РАМН). 24 ч.
• Биоинформатика и вычислительная биология онтогенеза. А. В. Спиров, с.н.с., (ИЭФБ РАН) или ст. преп. С. В. Орлов. 24 ч.
• Трансгенные и нокаутированные животные, использование для решения задач биологии развития и медицины. А. П. Перевозчиков, профессор, А. В. Сорокин, с.н.с. (ИЭМ РАМН). 12 ч.
• Получение культур стволовых клеток и проблемы клонирования животных. А. В. Сорокин, с.н.с., (ИЭМ РАМН), или проф. А. Ф. Смирнов (каф. генетики СпбГУ). 16 ч.
• Основы молекулярной и медицинской биотехнологии. М. В. Падкина, доцент, (лаб. биохимической генетики). 32 ч.
• Структурно-функциональная организация геномов многоклеточных. С. В. Орлов, к.б.н.
• ст. преподаватель. 24 ч.
• Основы профилактики и лечения наследственных болезней у человека. Т. В. Кузнецова, д.б.н., ст. преподаватель. 24 ч.
• Формально-логические и математические основы эмбриологии. Г. А. Савостьянов, д.м.н., (ИЭФБ РАН). 18 ч.