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Universidad Pública de Navarra
| Código: 750801 | Asignatura: Fronteras del Conocimiento en Biotecnología | ||||
| Créditos: 15 | Tipo: Obligatoria | Curso: 1 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: Agronomía, Biotecnología y Alimentación | |||||
| Profesorado: | |||||
| LASA UZCUDUN, IÑIGO (Resp) [Tutorías ] | GIL BRAVO, ANTONIO [Tutorías ] | ||||
| MURILLO PEREZ, ROSA MARÍA [Tutorías ] | FERNANDEZ SAN MILLAN, ALICIA [Tutorías ] | ||||
| SIMON DE GOÑI, OIHANE [Tutorías ] | LARRAINZAR RODRIGUEZ, ESTIBALIZ [Tutorías ] | ||||
| ROTINEN DIAZ, MIRJA SOFIA [Tutorías ] | LIBERAL OLLETA, IÑIGO [Tutorías ] | ||||
| FERNANDEZ IRIGOYEN, JOAQUIN [Tutorías ] | OSES RUIZ, MIRIAM [Tutorías ] | ||||
| SANTAMARIA MARTINEZ, ENRIQUE [Tutorías ] | GIRALDO SILVA, ANA MARIA [Tutorías ] | ||||
Descripción/Contenidos
La materia consistirá en el análisis de artículos seleccionados, publicados en los 2-3 años previos a la impartición de la materia en las revistas más prestigiosas en el ámbito de la biotecnología. Los artículos deberán cubrir contenidos relacionados con los últimos avances en: sistemas de expresión en células de mamífero, insecto, bacteria, hongos o plantas; ingeniería genética: estrategias de control de la expresión y manipulación de genes; manipulación genética en especies de interés;· liberación de genes: vectores virales y no virales; · ingeniería molecular: evolución molecular. biotecnología agroalimentaria: mejora de cultivos, ingeniería metabólica, procesos biotecnológicos para la obtención de nutrientes, bioconservación de alimentos y mejora de la nutrición; · biotecnología ambiental: bioremediacion, fitoremediación, biomining. Biotecnología industrial: escalado de procesos biotecnológicos, factorías celulares, procesos de separación y purificación; · nanobiotecnología: aplicaciones en biosensores, detectores, nanorobots, transportadores de fármacos, regeneración de tejidos y diagnóstico; · Terapia molecular: genes terapéuticos, RNA interferencia, aptámeros; vacunas;· inmunología aplicada: ingeniería de anticuerpos, xenotransplantes, terapias de células T; medicina regenerativa: ingeniería de tejidos, biomateriales. proteómica y metabolómica.
Resultados aprendizaje
RA0 - Demostrar un dominio de los conocimientos adquiridos en el campo de la biotecnología y reflexionar críticamente sobre la teoría, sus aplicaciones o la práctica profesional
RA1 - Poseer conocimientos avanzados de los principios y los métodos de investigación aplicables al campo de la biotecnología, algunos de ellos en la vanguardia del conocimiento, que sienten las bases de un pensamiento crítico o investigación original en este campo.
RA2 - Adquirir conocimientos de las técnicas más avanzadas de transformación, ingeniería genética y de proteínas para mejorar u obtener nuevos productos y procesos biotecnológicos.
RA3 - Identificar los nuevos desafíos y problemas en los que la biotecnología en sus distintos ámbitos de aplicación tiene potencial para ofrecer soluciones y metodología para abordarlos.
RA4 - Evaluar críticamente la investigación o los avances actuales en biotecnología y las nuevas metodologías para proponer nuevos planteamientos o hipótesis.
RA10 - Adquirir conocimientos avanzados sobre el uso de la biotecnología para la obtención de cultivos sostenible y alimentos saludables.
RA17 - Utilizar terminología científica para argumentar los resultados de la investigación y saber comunicarlos oralmente y por escrito.
RA18 - Desarrollar una actitud proactiva y de mejora continua, junto a la capacidad de seguir aprendiendo de forma autónoma.
RA21 - Adquirir conocimientos avanzados sobre nuevos procedimientos de producción industrial de compuestos biotecnológicos.
RA23 - Adquirir conocimientos avanzados sobre el uso de la biotecnología en el desarrollo de diagnósticos genéticos, terapia molecular, desarrollo de vacunas, entre otros, que contribuyan a la mejora de la salud.
Metodología
| Actividades formativas | Horas Presenciales | Horas no presenciales |
| A1. Clases expositivas/participativas | 70 | 0 |
| A4. Trabajos individuales o grupales | 0 | 10 |
| A5. Estudio y trabajo autónomo | 0 | 210 |
| A7. Tutorías individuales o grupales | 0 | 5 |
| A8. Pruebas de evaluación | 5 | 0 |
| A9. Análisis crítico de artículos científicos | 75 | 0 |
| Total | 150 | 225 |
Evaluación
| Resultados de aprendizaje |
Actividad de evaluación |
Peso (%) | Carácter recuperable |
Nota mínima requerida |
|---|---|---|---|---|
| RA0, RA1, RA2, RA3, RA4, RA 10, RA17, RA18, RA21, RA23 | SE1-Prueba escrita | 60 | SI | 5 |
| RA0, RA1, RA2, RA3, RA4, RA 10, RA17, RA18, RA21, RA23 | SE2-Resolucion de pruebas y casos prácticos | 30 | NO | 5 |
| RA18 | SE6-Participación activa | 10 | NO | - |
Temario
Tema 1. Biotecnología sobre la simbiosis leguminosa-rizobio.
Descripción: métodos para la identificación de nuevos genes implicados en el establecimiento de la simbiosis fijadora de nitrógeno en leguminosas: (RNA-seq ¿single-cell¿). Métodos de silenciamiento génico (RNA de interferencia) y su uso agrobiotecnológico y medio ambiental.
Bibliografía: Liu, Z., Yang, J., Long, Y. et al. Single-nucleus transcriptomes reveal spatiotemporal symbiotic perception and early response in Medicago. Nat. Plants 9, 1734¿1748 (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01524-8
Tema 2: Medicina genómica y nuevas terapias
Descripción: trataremos la relevancia del estudio del genoma humano y el papel de la secuenciación de nueva generación en el diagnóstico de enfermedades genéticas, explicaremos el proceso de desarrollo de un fármaco (fases pre-clínica y clínica) y describiremos nuevos tratamientos como la terapia génica.
Bibliografía: Bradford, W.H., Zhang, J., Gutierrez-Lara, E.J. et al. Plakophilin¿2 gene therapy prevents and rescues arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in a mouse model harboring patient genetics. Nat Cardiovasc Res 2, 1246¿1261 (2023). https://doi.org/10.1038/s44161-023-00370-3
Tema 3. Thermal Proteome Profiling (TPP).
Descripción: Caracterización de interactores proteicos mediante el estudio proteómico de la estabilidad térmica de proteínas.
Bibliografía: Zeng, X., Wei, T., Wang, X. et al. Discovery of metal-binding proteins by thermal proteome profiling. Nat Chem Biol (2024). https://doi.org/10.1038/s41589-024-01563-y
Tema 4. Biotecnología de la restauración ecológica de suelos áridos
Descripción: soluciones biotecnológicas para la producción de biomasa bacteriana para la recuperación de suelos en zonas áridas y semiáridas.
Bibliografía: Heredia-Velásquez, A.M., Giraldo-Silva, A., Nelson, C. et al. Dual use of solar power plants as biocrust nurseries for large-scale arid soil restoration. Nat Sustain 6, 955¿964 (2023). https://doi.org/10.1038/s41893-023-01106-8
Tema 5. Aplicaciones biotecnológicas de la microscopia cuántica.
Descripción: introducción básica a la óptica cuántica y su uso en procesos biológicos. Utilización de la óptica adaptativa y su mejora mediante la iluminación con pares de fotones entrelazados.
Bibliografía: Cameron P, Courme B, Vernière C, Pandya R, Faccio D, Defienne H. Adaptive optical imaging with entangled photons. Science. 2024 Mar 8;383(6687):1142-1148. doi: 10.1126/science.adk7825. Epub 2024 Mar 7. PMID: 38452085.
Tema 6: Biotecnología de la modificación genética de plantas
Descripción: Nuevas técnicas de modificación genética de especies vegetales como solución a problemas actuales de índole agrícola, industrial, y medioambiental.
Bibliografía: Yang, L., Machin, F., Wang, S. et al. Heritable transgene-free genome editing in plants by grafting of wild-type shoots to transgenic donor rootstocks. Nat Biotechnol 41, 958¿967 (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01585-8
Tema 7: Biotecnología en genética humana: variación genética común y redes de interacción en el estudio de enfermedades humanas
Descripción: técnicas para la detección de variación asociada a enfermedad, el uso de bases de datos y bioinformática para integrar información, priorizar dianas terapéuticas y describir bases moleculares de la enfermedad.
Bibliografía: Barrio-Hernandez, I., Schwartzentruber, J., Shrivastava, A. et al. Network expansion of genetic associations defines a pleiotropy map of human cell biology. Nat Genet 55, 389¿398 (2023). https://doi.org/10.1038/s41588-023-01327-9
Tema 8: Biotecnología asociada a la interacción planta patógeno
Descripción: Aproximación molecular a las técnicas para el estudio del proceso de infección de hongos patógenos. Análisis transcriptómicos, inmunoprecipitación, fosfoproteómica, creación de mutantes nulos, alelos fosfomiméticos
Bibliografía: Osés-Ruiz, M., Cruz-Mireles, N., Martin-Urdiroz, M. et al. Appressorium-mediated plant infection by Magnaporthe oryzae is regulated by a Pmk1-dependent hierarchical transcriptional network. Nat Microbiol 6, 1383¿1397 (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00978-w
Tema 9. Biosensores bacterianos.
Descripción: Metodología del diseño y construcción de bacterias recombinantes para la detección de biomarcadores asociados a enfermedad.
Bibliografía: Cooper RM, Wright JA, Ng JQ, Goyne JM, Suzuki N, Lee YK, Ichinose M, Radford G, Ryan FJ, Kumar S, Thomas EM, Vrbanac L, Knight R, Woods SL, Worthley DL, Hasty J. Engineered bacteria detect tumor DNA. Science. 2023 Aug 11;381(6658):682-686. doi: 10.1126/science.adf3974. Epub 2023 Aug 10. PMID: 37561843; PMCID: PMC10852993.
Tema 10. Biotecnología farmacéutica: reposicionamiento de fármacos.
Descripción: Utilización de perfiles farmacogenómicos y estrategias de reversión de huellas ómicas para predecir in silico fármacos de origen sintético o natural con potencial terapéutico. Diseño de experimentos para su posterior validación tanto in vitro como in vivo.
Bibliografia: Taubes A, Nova P, Zalocusky KA, Kosti I, Bicak M, Zilberter MY, Hao Y, Yoon SY, Oskotsky T, Pineda S, Chen B, Jones EAA, Choudhary K, Grone B, Balestra ME, Chaudhry F, Paranjpe I, De Freitas J, Koutsodendris N, Chen N, Wang C, Chang W, An A, Glicksberg BS, Sirota M, Huang Y. Experimental and real-world evidence supporting the computational repurposing of bumetanide for APOE4-related Alzheimer's disease. Nat Aging. 2021 Oct;1(10):932-947. doi: 10.1038/s43587-021-00122-7. Epub 2021 Oct 11.
Tema 11: Biotecnología del cáncer
Descripción: Abordaremos técnicas de transcriptómica y epigenómica de última generación que se emplean para demostrar cómo la célula cancerosa sufre cambios de identidad que le permiten evadir la terapia hormonal.
Bibliografía: Rotinen M, You S, Yang J, Coetzee SG, Reis-Sobreiro M, Huang WC, Huang F, Pan X, Yáñez A, Hazelett DJ, Chu CY, Steadman K, Morrissey CM, Nelson PS, Corey E, Chung LWK, Freedland SJ, Di Vizio D, Garraway IP, Murali R, Knudsen BS, Freeman MR. ONECUT2 is a targetable master regulator of lethal prostate cancer that suppresses the androgen axis. Nat Med. 2018 Dec;24(12):1887-1898. doi: 10.1038/s41591-018-0241-1.
Tema 12. Biodegradación de poliestireno.
Descripción: El poliestireno es un tipo de plástico ampliamente utilizado. Sin embargo, es muy difícil de degradar. Aislamiento y caracterización de bacterias intestinales del gusano de la harina, Tenebrio molitor con potencial para la biodegradación de plástico.
Bibliografia: Lin, W., Yao, Y., Su, T., Wang, Z. Biodegradation of polystyrene by bacteria isolated from the yellow mealworm (Tenebrio molitor) gut. Journal of Environmental Chemical Engineering 12, 112071.
13. Biocatalizadores heterogéneos.
Descripción: Enzimas soportadas en minerales de arcilla y sus aplicaciones en procesos biológicos. Propiedades de las arcillas y naturaleza de la interacción enzima/superficie.
Bibliografía: Bruna F, Pereira MG, Polizeli Mde L, Valim JB. Starch Biocatalyst Based on ¿-Amylase-Mg/Al-Layered Double Hydroxide Nanohybrids. ACS Appl Mater Interfaces. 2015 Aug 26;7(33):18832-42. doi: 10.1021/acsami.5b05668. Epub 2015 Aug 17. PMID: 26259168.
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
1. Liu, Z., Yang, J., Long, Y. et al. Single-nucleus transcriptomes reveal spatiotemporal symbiotic perception and early response in Medicago. Nat. Plants 9, 1734¿1748 (2023). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01524-8
2. Bradford, W.H., Zhang, J., Gutierrez-Lara, E.J. et al. Plakophilin¿2 gene therapy prevents and rescues arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy in a mouse model harboring patient genetics. Nat Cardiovasc Res 2, 1246¿1261 (2023). https://doi.org/10.1038/s44161-023-00370-3
3. Zeng, X., Wei, T., Wang, X. et al. Discovery of metal-binding proteins by thermal proteome profiling. Nat Chem Biol (2024). https://doi.org/10.1038/s41589-024-01563-y
4. Heredia-Velásquez, A.M., Giraldo-Silva, A., Nelson, C. et al. Dual use of solar power plants as biocrust nurseries for large-scale arid soil restoration. Nat Sustain 6, 955¿964 (2023). https://doi.org/10.1038/s41893-023-01106-8
5. Cameron P, Courme B, Vernière C, Pandya R, Faccio D, Defienne H. Adaptive optical imaging with entangled photons. Science. 2024 Mar 8;383(6687):1142-1148. doi: 10.1126/science.adk7825. Epub 2024 Mar 7. PMID: 38452085.
6. Yang, L., Machin, F., Wang, S. et al. Heritable transgene-free genome editing in plants by grafting of wild-type shoots to transgenic donor rootstocks. Nat Biotechnol 41, 958¿967 (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01585-8
7. Barrio-Hernandez, I., Schwartzentruber, J., Shrivastava, A. et al. Network expansion of genetic associations defines a pleiotropy map of human cell biology. Nat Genet 55, 389¿398 (2023). https://doi.org/10.1038/s41588-023-01327-9
8. Osés-Ruiz, M., Cruz-Mireles, N., Martin-Urdiroz, M. et al. Appressorium-mediated plant infection by Magnaporthe oryzae is regulated by a Pmk1-dependent hierarchical transcriptional network. Nat Microbiol 6, 1383¿1397 (2021). https://doi.org/10.1038/s41564-021-00978-w
9. Cooper RM, Wright JA, Ng JQ, Goyne JM, Suzuki N, Lee YK, Ichinose M, Radford G, Ryan FJ, Kumar S, Thomas EM, Vrbanac L, Knight R, Woods SL, Worthley DL, Hasty J. Engineered bacteria detect tumor DNA. Science. 2023 Aug 11;381(6658):682-686. doi: 10.1126/science.adf3974. Epub 2023 Aug 10. PMID: 37561843; PMCID: PMC10852993.
10. Taubes A, Nova P, Zalocusky KA, Kosti I, Bicak M, Zilberter MY, Hao Y, Yoon SY, Oskotsky T, Pineda S, Chen B, Jones EAA, Choudhary K, Grone B, Balestra ME, Chaudhry F, Paranjpe I, De Freitas J, Koutsodendris N, Chen N, Wang C, Chang W, An A, Glicksberg BS, Sirota M, Huang Y. Experimental and real-world evidence supporting the computational repurposing of bumetanide for APOE4-related Alzheimer's disease. Nat Aging. 2021 Oct;1(10):932-947. doi: 10.1038/s43587-021-00122-7. Epub 2021 Oct 11.
11. Rotinen M, You S, Yang J, Coetzee SG, Reis-Sobreiro M, Huang WC, Huang F, Pan X, Yáñez A, Hazelett DJ, Chu CY, Steadman K, Morrissey CM, Nelson PS, Corey E, Chung LWK, Freedland SJ, Di Vizio D, Garraway IP, Murali R, Knudsen BS, Freeman MR. ONECUT2 is a targetable master regulator of lethal prostate cancer that suppresses the androgen axis. Nat Med. 2018 Dec;24(12):1887-1898. doi: 10.1038/s41591-018-0241-1.
12. Lin, W., Yao, Y., Su, T., Wang, Z. Biodegradation of polystyrene by bacteria isolated from the yellow mealworm (Tenebrio molitor) gut. Journal of Environmental Chemical Engineering 12, 112071.
13. Bruna F, Pereira MG, Polizeli Mde L, Valim JB. Starch Biocatalyst Based on ¿-Amylase-Mg/Al-Layered Double Hydroxide Nanohybrids. ACS Appl Mater Interfaces. 2015 Aug 26;7(33):18832-42. doi: 10.1021/acsami.5b05668. Epub 2015 Aug 17. PMID: 26259168.