Zagadnienia do kolokwium 2015/2016 i lektura

WYKORZYSTANIE BIOTECHNOLOGII W MEDYCYNIE – NOWE KIERUNKI TERAPII
Zagadnienia do kolokwium 2015/2016 i lektura
Wprowadzenie



Pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowa budowa RNA (motywy, interakcje)
Porównanie struktury RNA i DNA
Wzory strukturalne czterech nukleotydów i łańcucha kwasu nukleinowego
Lektura
1. Butcher SE, Pyle AM (2011) The molecular interactions that stabilize RNA tertiary
structure: RNA motifs, patterns, and networks. Acc Chem Res. 44:1302-1311
Interferencja RNA (RNAi)







1.
2.
3.
4.
5.
Naturalnie występujące zjawisko RNAi – rodzaje i funkcje
Budowa siRNA
Mechanizm wyciszania genów – główni „gracze” (białka i kwasy nukleinowe) procesu
RNAi
Potencjał wykorzystania RNAi w badaniach i terapiach
Metody dostarczania interferujących RNA do tkanek/komórek docelowych
Korzyści, zagrożenia i problemy związane z wykorzystaniem RNAi w terapiach
Perspektywy rozwoju
Lektura
Sen GL and Blau HM. (2006) A brief history of RNAi: the silence of the genes. The
FASEB Journal 20: 1293-1299
Carthew RW and Sontheimer EJ (2009) Origins and mechanisms of miRNAs and
siRNAs. Cell 136: 642-655
Kaur IP et al. (2014) Small RNAs: the qualiffied candidates for gene manipulation in
diverse clinical pathologies. Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems 31:
305-329
Martin SE and Caplen NJ (2007) Applications of RNA Interference in Mammalian
Systems. Annu Rev Genomics Hum Genet 8: 81–108
Sindhu A, Arora P, Chaudhury A (2012) Illuminating the Gateway of Gene Silencing:
Perspective of RNA Interference Technology in Clinical Therapeutics. Mol Biotechnol
51:289–302
6. Joo MK et al. (2014) The potential and advances in RNAi therapy: Chemical and
structural modifications of siRNA molecules and use of biocompatible nanocarriers.
Journal of Controlled Release 193: 113–121
7. Ramamoorth M, Narvekar A. (2015) Non-viral vectors in gene therapy – an overview.
Journal of Clinical and Diagnostic Research 9: GE01-GE06
8. Wilson RC & Doudna JA (2013) Molecular Mechanisms of RNA Interference. Annu
Rev Biophys 42:217–39
9. Zheng et al. (2014) RNA activation: Promise as a new weapon against cancer. Cancer
Letters 355: 18-24
Wektory wirusowe w terapii genowej







1.
2.
3.
4.
5.
6.
Definicja i strategie terapii genowych
Wirusy – rodzaje, cechy charakterystyczne, cykle życiowe
Genomy wirusów – ważne elementy
Przygotowanie wektora wirusowego do celów terapeutycznych
Rodzaje schorzeń traktowanych z użyciem wektorów wirusowych
Korzyści, zagrożenia i problemy związane z wykorzystaniem wektorów wirusowych w
terapiach genowych
Perspektywy rozwoju
Lektura
Parker Ponder K. (2001) An Introdution to Molecular Medicine and Gene Therapy.
Chapter 4: Vectors of gene therapy. TF Kresina, ed. Wiley-Liss, Inc.
Wang D, Gao (2014) State-of-the-art human gene therapy: Part I. Gene delivery
technologies. Discov Med 18: 67-77
Sheridan C (2011) Gene therapy finds its niche. Nature biotechnology 29: 121-128.
Mali S. (2013) Delivery systems for gene therapy. Indian Hum Genet 19: 3-8
Magdalena Maniecka. Terapia genowa – czym jest i jej perspektywy
Wang D, Gao (2014) State-of-the-art human gene therapy: Part II. Gene therapy
strategies and applications. Discov Med 18: 151-1
Ryboprzełączniki jako cele molekularne w terapii





Definicja – czym są ryboprzełączniki, gdzie występują
Budowa i organizacja ryboprzełączników
Sposoby działania ryboprzełączników
Wiązanie ligandu i przekazanie sygnału do maszynerii ekspresji genów
Metody badawcze

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Możliwości zastosowania ryboprzełączników
Lektura
Serganov A & Nudler E (2013) A decade of riboswitches. Cell 152: 17-24
Breaker RR (2011) Prospects for Riboswitch Discovery and Analysis. Molecular Cell
43: 867-879
Garst AD, Edwards AL, Batey RT (2010) Riboswitches: structures and mechanisms.
Cold Spring Harb Perspect Biol. 3:a003533.
Deigan K, Ferre-D’Amare A (2011) Riboswitches: discovery of drugs that target
bacterial gene-regulatory RNAs. Accounts Chem Res 44: 1329-1338.
Bugała K i wsp. (2005) Przełączniki RNA. Postępy Biochemii 51: 11-119.
Gallivan JP (2007) Toward reprogramming bacteria with small molecules and RNA.
Curr Opin Chem Biol 11:612-619
Mulhbacher J et al (2010) Therapeutic applications of ribozymes and riboswitches.
Curr Opin Pharmacol 10: 551-556.
Rybozymy w terapii





1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Co to jest rybozym i deoksyrybozym?
Świat RNA
Naturalne rybozymy – podział, katalizowane reakcje
Sztuczne rybozymy i deoksyrybozymy – metody otrzymywania
Zastosowania praktyczne rybozymów i deoksyrybozymów
Lektura
Schubert S and Kurreck J (2004) Ribozyme- and Deoxyribozyme-Strategies for
Medical Applications. Current Drug Targets 5: 667-681
Tanner NK (1999) Ribozymes: the characteristics and properties of catalytic RNAs.
Microbiology Reviews 23: 257-275
Marcia M, Somarowthu S and Pyle AM (2013) Now on display: a gallery of group II
intron structures at different stages of catalysis. Mobile DNA 4: 14-27
Silverman SK (2008) Nucleic Acid Enzymes (Ribozymes and Deoxyribozymes): In Vitro
Selection and Application. Wiley Encyclopedia of Chemical Biology
doi:
10.1002/9780470048672.wecb406
Adamala K, Pikuła S. (2004) Hipotetyczna rola autokatalitycznych właściwości kwasów
nukleinowych w procesie biogenezy. Kosmos 53 (2): 123-131
The RNA World and the Origins of Life . Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. New York: Garland Science; 2002.
Byun, J.; Lan, N.; Long, M. and Sullenger, B.A. (2003) Efficient and specific repair of
sickle β-globin RNA by trans-splicing ribozymes. RNA, 9(10), 1254-1263.
Komórki macierzyste




Komórki macierzyste – dorosłe i embrionalne, podział
Kontrola różnicowania się komórek macierzystych – szlaki sygnalizacyjne
Reprogramowanie komórek somatycznych – metody otrzymywania indukowanych
komórek pluripotentnych
Wykorzystanie komórek macierzystych w inżynierii tkankowej, medycynie
regeneracyjnej i terapii genowej
Lektura:
1. Sikora MA, Olszewski WL (2004) Komórki macierzyste – biologia i zastosowanie
terapeutyczne. Postepy Hig Med Dośw. 58: 202-208
2. Bajek A, Olkowska J, Drewa T (2011) Mezenchymalne komórki macierzyste narzędziem
terapeutycznym w regeneracji tkanek i narządów. Postepy Hig Med Dośw. 65: 124-132
3. Roszek K, Komoszyński M (2008) Kontrola i kierunki różnicowania komórek
macierzystych krwi pępowinowej oraz ich zastosowanie terapeutyczne. Postepy Hig Med
Dośw. 62: 660-667
4. Olkowska-Truchanowicz J (2009) Różnicowanie komórek prekursorowych izolowanych z
tkanki tłuszczowej–nowe możliwości dla inżynierii tkankowej i terapii komórkowej - Post
Biol Komórki -tom 36, nr 2 (217-231)
5. Zomer HD, Vidane AS, Gonçalves NN, Eambrósio C (2015) Mesenchymal and induced
pluripotent stem cells: general insights and clinical perspectives. Stem Cells and Cloning:
Advances and Applications: 8 125–134.
6. Archacka K, Grabowska I, Ciemierych MA ( 2010) Indukowane komórki pluripotentne –
nadzieje, obawy, perspektywy. Postępy Biologii Komórki, tom 37, 1: 41-62
7. Żurawski M, Majka M (2011) Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste – nowe
rozwiązanie w medycynie regeneracyjnej. Diagnostyka Laboratoryjna Journal of
Laboratory Diagnostics, Volume 47, Number 2: 187-192
8. Kubiak JZ, Ciemierych MA (2013) Od Gurdona do Yamanaki, czyli krótka historia
reprogramowania komórek. Postępy Biochemii 59 (2)
9. Szabłowska-Gadomska I, Górska A, Małecki M (2013) Induced pluripotent stem cells
(iPSc) for gene therapy. Developmental Period Medicine XVII, 3, 191-195
10. Yamanaka S, Yokoo T (2015) Current Bioengineering Methods for Whole Kidney
Regeneration. Stem Cells Int. 2015: 724047.
11. Kulcenty K, Wróblewska J, Mazurek S, Liszewska E, Jaworski J (2015) Molecular
mechanisms of induced pluripotency. Contemp Oncol (Pozn). 2015;19(1A):A22-9
12. Patel M, Yang S (2010) Advances in reprogramming somatic cells to induced pluripotent
stem cells. Stem Cell Rev. Sep;6(3):367-80.