Программа государственного экзамена по биологии
Направление 06.04.01 «Биология»
Направленность – эмбриология
Уровень образования – магистратура
Методы клеточных технологий
Области применения клеточных материалов в регенеративной медицине. Основные технологические процедуры получения клеточных материалов. Основные понятия и термины в области клеточных технологий. Понятие «биомедицинский клеточный продукт», «клеточная линия». Основные критерии.
Культура ткани. Понятие органной, эксплантатной и клеточной культуры.
Питательные среды. Основные компоненты питательных сред. Особенности применения различных типов питательных сред при культивировании. Бессывороточные питательные среды: их преимущества и недостатки.
Стволовые клетки: характеристика стволовых клеток, классификация и основные молекулярно-генетические механизмы поддержания плюрипотентного состояния.
Эмбриональные стволовые клетки. Основные идентификации эмбриональных стволовых клеток. Понятие «naive » и «primed » стволовые клетки. Основные сигнальные пути самообновления эмбриональных стволовых клеток. Особенности культивирования эмбриональных стволовых клеток и ограничения, связанные с их использованием в клеточных технологиях.
Источники получения МСК. Фенотип МСК в культуре. Современные критерии МСК. Феномен пластичности МСК. Особенности культивирования МСК человека. Синтетическая и секреторная активность МСК и их иммуномодулирующие свойства. Основные достоинства МСК, позволяющие широко применять данные клетки в клеточных технологиях.
Понятие о криопротекторах. Типы криопротекторов и особенности их использования для разных типов клеток. Методы оценки клеток после процедуры размораживания с целью дальнейшего использования в клеточных технологиях.
Биоподложки: основные требования, предъявляемые к биоподложкам при их использовании в клеточных технологиях и тканевой инженерии. Особенности культивирования в 3D-условиях с использованием скаффолдов. Технология культивирования «сore-shell».
Клетки с индуцированной плюрипотентностью и возможность их использования в области клеточных технологий. Получение клеток с индуцированной плюрипотентностью. Основные транскрипционные факторы, необходимых для получения клеток с индуцированной плюрипотентностью. Основные принципы культивирования клеток с индуцированной плюрипотентностью.
Способы выделения РНК и получения и-ДНК. Способы обсчета данных, полученных методами PCR RT-PCR. Принципы метода детекции продуктов RT-PCR.
Секвенирование: возможности данного метода. Секвенирование синтезом, полимеразная реакция с использованием ddNTP. Секвенирование расщеплением, применение для определения последовательностей белков и нуклеиновых кислот.
Клеточный сортинг. Области применения, преимущества и ограничения метода для изучения клеточных линий. Хромосомный сортинг, как метод для выявления гомологий и реконструкций филогенетических отношений в эволюционных исследованиях.
Общая характеристика цитогенетического метода.
Физико-химическая и молекулярно-биологическая основа метода иммунохимического выявления биологически активных молекул. Теоретические и прикладные аспекты. Аналитические возможности метода флуоресцентного маркирования в оценке результата экспериментального воздействия.
Частная эмбриология млекопитающих
Зигота. Дробление. Активация генома эмбриона, участие материнских генов. ZGA комплекс. Экспрессия Zscan4 на стадии 2-бластомеров. Роль материнских и эмбриональных м-РНК в раннем развитии. Морула. Компактизация и кавитация: разделение эмбриона на наружные и внутренние клетки; процесс эпителизации внешних клеток эмбриона. Внутренняя клеточная масса (ВКМ), разделение клеток ВКМ на эпибласт и гипобласт у эмбрионов мыши и человека. ЭСК (эмбриональные стволовые клетки), способ получения и характеристика.
Гаструляция у человека и мыши – морфологические особенности. Карта презумптивных зачатков эмбриона мыши 6.5 сут. развития. Основные гены, регулирующие процесс гаструляции; сигнальные молекулы и факторы транскрипции, экспрессирующиеся во время гаструляции. Морфология зародышевого цилиндра у мыши; brachyury, FOXA2. Установление антериально-постериальной оси в эмбрионе мыши: участие двух сигнальных центров; роль AVE, Lefty1, Cer1; НОX- разметка. Формирование лево-правой асимметрии эмбрионов млекопитающих; Nodal, Lifty, Shh. Методы исследования потенций к дифференцировке разных участков эмбриона (клональный анализ; ISH).
Нервный гребень, его формирование и дифференцировка. Миграция клеток нервного гребня (головной и туловищный отдел); c-kit и kitL. Нейральные производные, меланоциты, Швановские клетки. Участие клеток нервного гребня в формировании структур головного отдела эмбриона. Участие клеток нервного гребня в формировании структуры сердечной закладки.
Формирование конечности. Происхождение клеток почки конечности. Спецификация передних и задних конечностей. Формирование дорсо-вентральных различий в почке конечности. ZPA. Формирование антерио-постериальных и проксимально-дистальных различий в почке конечности. Экспрессия генов группы HOXD при формировании конечности. Программированная клеточная гибель при формировании конечности.
Функции генов в индивидуальном развитии млекопитающих: основные механизмы установления паттерна экспрессии генов. Эпигенетические факторы, регулирующие работу генов. Динамика метилирования ДНК половых и соматических клеток в ходе раннего развития эмбриона. Метилирование ДНК и понятие геномного импритинга. Примеры импритированных генов и фенотипическое проявление импритинга (Igf2, H19). Клонирование млекопитающих (примеры). Возможные причины нарушений онтогенеза при клонировании. Молекулярные причины неудач клонирования приматов.
Первичный нейральный эпителий: пролиферирующая и дифференцирующаяся клеточные популяции. Симметричные и ассиметричные деления в нейроэктодерме. Спецификация нейральных и глиальных клеток: латеральное ингибирование. Взаимодействие трансмембранного лиганда Delta и трансмембранного рецептора Notch. Дифференцировка клеток нейрального эпителия в области головного и спинного мозга. Установление слоев клеток в кортикальной пластинке, роль клеток Кахаля-Ретциуса. Миграция кортикальных нейронов – роль рилина. Дифференцировка клеток спинного мозга. Направленный рост отростков мотонейронов (роль генов семейства LIM).
Эмбриональное кроветворение (стенка желточного мешка, печень, селезенка, костный мозг). Эмбриональный гемоглобин, структура. Эмбриональный гемоглобин и газообмен в системе мать-плод. Происхождение кроветворных клеток; гемангиобласты. Зона AGM (Аorta–gonads–mesonephros) и стенка желточного мешка – локализация клеток с потенцией гемангиобластов.
Энтодерма. Эпителио-мезенхимные взаимодействия при формировании производных кишечной трубки. Установление антериально-постериальных различий при дифференцировке кишечной трубки. Щитовидная и паращитовидная железы; тимус. Формирование зачатка легких. Генетический контроль роста и дифференцировки зачатка легких (FGF 9,10; BMP4; Shh). Формирование зачатков поджелудочной железы и печени. Каскад вторичных индукций при дифференцировке клеток печени.