Plan docente de la asignatura

 

 

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Datos generales

 

Nombre de la asignatura: Ingeniería Celular y Tisular

Código de la asignatura: 569691

Curso académico: 2019-2020

Coordinación: Manuel Reina Del Pozo

Departamento: Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología

créditos: 5

Programa único: S

 

 

Horas estimadas de dedicación

Horas totales 125

 

Actividades presenciales y/o no presenciales

43.5

 

-  Teoría

Presencial

 

22.5

 

-  Tutorización por grupos

Presencial

 

3

 

(Grupos de 3 alumnos máximo en el despacho del profesor, 10 grupos)

 

-  Prácticas de laboratorio

Presencial

 

6

 

(Grupos de 16 alumnos con dos profesores)

 

-  Seminario

Presencial

 

12

 

(Los dos profesores coordinadores están a la vez en todas las sesiones)

Trabajo tutelado/dirigido

37

Aprendizaje autónomo

44.5

 

 

Competencias que se desarrollan

 


CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones ¿y los conocimientos y razones últimas que las sustentan¿ a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CG1 - Capacidad de análisis y síntesis de publicaciones científicas y de diseñar, escribir y defender un tema determinado.
CG3 - Capacidad de trabajar de forma autónoma y con iniciativa para emprender nuevos retos.
CG4 - Capacidad de trabajo en grupo, de coordinación y liderazgo.
CG2 - Capacidad de buscar, obtener, organizar e interpretar la información relacionada con la Biotecnologia Molecular y sus aplicaciones, en diferentes fuentes.
CT1 - Capacidad de actualizar el conocimiento de forma autónoma.
CE2 - Conocer y saber aplicar correctamente las técnicas de ingenieria genética, ingenieria celular y tisular, o aquellas que permitan determinar la estructura de biomóleculas en función del objetivo final.
CE5 - Saber buscar, obtener e interpretar la información de las principales bases de datos biológicos: genómicas, proteómicas, transcriptómicas, metabolómicas y utilizar las herramientas bioinformáticas de forma adecuada a cada problema.
CE4 - Saber diseñar, ejecutar un protocolo completo de purificación y análisis de una molécula, orgánulo o fracción celular

 

 

 

 

Objetivos de aprendizaje

 

Referidos a conocimientos


1. Justificación de la asignatura
La utilización de cultivos celulares como modelos de estudio de problemas científicos en el ámbito biotecnológico es una metodología muy extendida y en clara expansión. Además cada día se incrementa el uso de las tecnologías celulares en la producción de reactivos y moléculas y como herramientas para la reconstrucción de tejidos y órganos. Se hace necesario que el alumno conozca las bases metodológicas de la
técnica, sus ventajas y sus limitaciones por que las pueda aplicar correctamente en la práctica profesional.

 
2. Objetivos:
El alumno tendrá que conocer una vez acabada la asignatura:
a.) Los fundamentos del comportamiento celular en cultivo.
b.) Las normas que regulan el trabajo en instalaciones de seguridad biológica, sus normas de seguridad, equipos y procedimientos básicos.
c.) Las técnicas básicas de cultivo celular: siembra, propagación, mantenimiento, división, conservación de líneas y estrategias de caracterización y diferenciación.
d.) Los principios generales de las técnicas de modificación génica y de selección clonal además de los fundamentos de la caracterización celular.
e.) Los principios generales de reconstrucción tisular tanto partiendo de poblaciones diferenciadas como partir de células madre (“stem”) y de la modelización de tejidos.
f.) Los modelos más empleados para la producción de tejidos artificiales mediante crecimiento de poblaciones celulares sobre soportes biocompatibles.

 

 

 

Bloques temáticos

 

1. Biología de la célula en cultivo

*  
 Biología de la célula en cultivo.

2. El laboratorio de cultivo y la bioseguridad

*  
 El laboratorio de cultivo celular, desde la instrumentación al diseño de los laboratorios. Se describirán las normas básicas de bioseguridad en general y aplicadas especialmente a los cultivos celulares eucariotas.

3. El medio de cultivo

*  
 El medio de cultivo, componentes de la fase gaseosa, líquida y sólida del medio de cultivo. Formulaciones de medios. Aplicaciones.

4. Procedimientos básicos en cultivo

*  
Protocolos y procedimientos básicos para el mantenimiento de cultivos celulares eucariotas.

5. Técnicas de modificación celular

*  
Estrategias, técnicas y vectores empleados en la modificación genotípica y fenotípica de las células eucariotas en cultivo.

6. Técnicas de caracterización celular

*  
Estrategias para la identificación y caracterización de líneas celulares eucariotas en cultivo. 

7. Establecimiento de cultivos y lineas primarias

*  
Ejemplo del aislamiento y establecimiento de cultivos y lineas primarias de diferentes orígenes, fundamentalmente humanos, empleando diversas estrategias de disgregación, purificación y clonaje.

8. Ejemplos de cultivos celulares

*  
Ejemplos de cultivos celulares

9. Introducción a la Ingeniería Tisular.

*  
Introducción a los conceptos básicos de la ingeniería tisular. Obtención de poblaciones celulares. Matrices y scaffolds, Ejemplos.

10. Seminario 1: Células madre y células IPS. Como obtenerlas y aplicaciones.

*  
Líneas de células madre de origen embrionario (hESC) y aplicaciones. Células IPS

11. Seminario 2: Uso de modelos celulares hepáticos para el estudio del metabolismo y toxicidad de fármacos.

*  
Utilización de modelos celulares para investigaciones en el metabolismo y toxicidad de drogas

12. Seminario 3: Escalado industrial de cultivos celulares en bioreactores.

*  
Problemática del escalado industrial de los cultivos celulares. Tipos de bioreactores y modo de producción. Biología de la célula en el bioreactor: estrés y estrategias de optimización.

13. CONTENIDO DE LAS CLASES PRÁCTICAS

*  
Las prácticas que se imparten en una sesión única de 6 h en el laboratorio 22 (planta -1 del edificio anexo de la Facultad de Biología) son optativas. Se han diseñado para impartir nociones básicas de cultivo celular y están destinadas a introducir en la metodología del cultivo celular a alumnos con poca o nula experiencia en la misma.
Como parte de las prácticas se hará una visita a instalaciones de cultivo de la Facultad de Biología para identificar las características que se habrán explicado en clase. Todo alumno inscrito en un grupo de prácticas tiene la obligación de asistir. La no asistencia supone la pérdida del 20% de la nota final. El contenido incluye : siembra y manipulación de células adherentes (NRK), y en suspensión (Jurkat), Ensayo de citotoxicidad (WST-1) y determinación de la IC50, observación de cultivos celulares por microscopía de contraste de fases (registro fotográfico) y determinación de las
tasas de proliferación por contaje en campo claro y por tinción de núcleos (fluorescencia) y la visita a instalaciones de cultivo celular y de almacenamiento criogénico.

Para aquellos alumnos que no participen en las prácticas se programa una visita a las instalaciones del Servicio de Cultivos Celulares de la Universidad de Barcelona (Facultad de Biología), el Servicio de Cultivos y las instalaciones de Advancell en el Parque Científico de la Universidad de Barcelona. Esta actividad es optativa

14. TEMAS DE TRABAJO PROPUESTOS PARA LOS ALUMNOS

*  
 
El listado siguiente es meramente orientativo del tipo de estudios que se han realizado en anteriores ediciones de este curso. El listado final de temas se presentará en la sesión de presentación de la asignatura. 
1. Obtención de hueso in vitro: técnicas y aplicaciones.
2. Obtención de cartílago in vitro: técnicas y aplicaciones.
3. Piel artificial: estrategias de producción y aplicaciones.
4. Equivalentes epidérmicos: reconstrucción de heridas y quemaduras.
5. Válvulas cardíacas como ejemplo de ingeniería tisular.
6. Modelo de reconstrucción tisular mediante ’cell sheets’ (técnica de Okada).
7. Stem cells mesenquimales.
8. Ingeniería del tejido muscular y aplicaciones.
9. Ingeniería del tejido vascular humano.
10. Uso de la telomerasa para la bioingeniería de tejidos.
11. Reprogramación de células adultas a células troncales.
12. Células en chips.
13. Bioreactores hepáticos.

 
Los alumnos tendrán que presentar, a través del Campus Virtual y antes de la fecha límite establecida, dos documentos : texto de máximo 10 páginas y presentación power-point que usarán en la presentación en el aula. Estos trabajos se valorarán tanto en sus aspectos formales como de contenido, y en la presentación también se valorará la capacidad de expresión oral y de responder a las preguntas (aspecto formal del trabajo escrito (5%), expresión del trabajo escrito (10%), contenidos del trabajo escrito (30%), presentación oral : expresión (10%), presentación oral : contenido (20%), presentación oral : capacidad de respuesta (10%)).

 

 

Metodología y actividades formativas

 

1.1. Enseñanza presencial
1.1.1. Clases teóricas
Las clases teóricas se impartirán empleando las herramientas apropiadas para el seguimiento de la explicación, como presentaciones en soporte electrónico (Power Point / Flash), los vídeos, las colecciones de imágenes, etc.. Las presentaciones de clases magistrales y seminarios, serán publicadas en el dossier de la asignatura con anterioridad a la sesión, siempre que sea posible.
Un tipo especial de sesión de seminarios será la presentación de trabajos por los alumnos.

1.1.2. Enseñanza práctica
Para acercar al alumno a la actividad del cultivo celular se harán visitas a instalaciones de cultivos celulares y se les explicarán la estructura de estos servicios y el equipamiento.
Se organizan sesiones optativas de prácticas de manipulación y cultivo celular (6 h).
Las prácticas se evalúan : asistencia, participación, presentación de un trabajo, y tienen el valor del 20% de la nota final.

2.2. Trabajo no presencial
El alumno dispondrá de un Campus Virtual en el que se recogerán las instrucciones, presentaciones y recursos de aprendizaje que los profesores consideren adecuados, así como los foros de discusión.

Además los profesores podrán proponer actividades tutorizadas en el aula o a través del campus virtual con el objetivo de facilitar el aprendizaje o complementar aspectos tratados en la asignatura. Estas actividades podrán consistir en ejercicios de cálculo y resolución de problemas, lectura de artículos y respuesta a cuestionarios, visualización de vídeos. Estas actividades, no siendo evaluables independientemente, podrán considerarse como elementos moduladores de la calificación final así como tenerse en cuenta en la determinación de la asignación de las matrículas de honor si procediera.

2.1. Tareas a desarrollar
El trabajo no presencial del alumno tendrá que cumplir tres objetivos:
a. Aprender los conceptos que se impartirán en las clases presenciales tanto teóricas como prácticas. El alumno tendrá que preparar las clases leyendo los materiales que el profesor dispondrá en el dossier de la asignatura (presentaciones, textos, etc...).
b. Complementar los conceptos expuestos a clase con la lectura de materiales, textos o artículos propuestos por el profesor, o resolver problemas.
c. Preparar un trabajo que será presentado por escrito y expuesto en clase.

1.2.2. Estudio del alumno
El alumno tendrá que preparar las sesiones teóricas y prácticas antes de su realización y estudiar los contenidos con las presentaciones empleadas y el material complementario aportado por el profesor.


1.3. Preparación y exposición de trabajos por los alumnos
El alumno escogerá un tema entre la lista propuesta por los profesores (a través del  Campus Virtual) o alternativamente propondrá un tema que deberá ser aprobado por el/los profesor/es. El alumno comunicará al profesor el tema escogido mediante el procedimiento establecido en el Campus Virtual.
El alumno, de manera individual o en pareja, preparará un trabajo escrito, de una extensión máxima de 10 páginas (espacio interlineado doble y tamaño de letra 11). El trabajo se expondrá en la clase oralmente durante un tiempo aproximado de 20-30 minutos utilizando un soporte electrónico (Power Point).

La presentación, en formato pdf será accesible para los alumnos a través del Campus Virtual.
El trabajo debe estructurarse, dentro de lo razonable, de acuerdo con el siguiente esquema:.

1) objetivo, 2) introducción histórica o metodológica al estado actual del método/cultivo, 3) requerimientos instrumentales y de instalaciones, 4) Requerimientos de bioseguridad, 5) técnica de aislamiento/establecimiento de cultivo/propiedades, 6) resultados obtenidos y conclusiones y 7) perspectiva de futuro.

TUTORIAS
La acción tutorial se concreta en al menos una entrevista por alumno o grupo de alumnos (dos alumnos) que preparan un trabajo en común. En la primera entrevista, que habrá sido concertada siguiendo las instrucciones del Campus Virtual, el profesor dará a los alumnos las indicaciones para empezar el trabajo,fijando los contenidos y la metodología de mismo, así como el día en que se realizará la exposición en clase. En la segunda entrevista, se revisará el trabajo a presentar, que los alumnos habrán enviado al profesor unos días antes y se le asignará un día de presentación. En la tercera se hará la revisión final antes de la presentación y publicación de la presentación en el dossier electrónico. Además los alumnos podrán comunicarse con el profesor mediante correo electrónico y solicitar una visita siempre que lo consideren oportuno. Los profesores publicarán en el Campus Virtual las comunicaciones a los alumnos.

 

 

Evaluación acreditativa de los aprendizajes

 

Criterios de evaluación
Se evaluarán los conocimientos adquiridos durante el curso y la participación del alumno en las actividades organizadas, seminarios, trabajo semipresencial, etc.

Procedimientos de evaluación
Un 40% de la nota dependerá de la evaluación de los trabajos y presentaciones de los alumnos.
En el caso de los alumnos que no hagan prácticas, el 60% de la nota dependerá de la prueba de nivel consistente en un test de alrededor 30 preguntas del tipo de elección entre cuatro opciones en las que se evaluará la adquisición de conocimientos de las clases magistrales y seminarios.

En el caso de los alumnos que hagan prácticas el valor de la prueba de nivel será de un 40% y el de las prácticas, que se evalúan, un 20%.

La prueba final será resuelta en presencia de los alumnos como una actividad presencial formativa más para asegurar que los alumnos entienden completamente los conceptos evaluados.

 

Evaluación única

Criterios de evaluación
Se evaluarán los conocimientos adquiridos durante el curso y la participación del alumno en las actividades organizadas, seminarios, trabajo semipresencial, etc.

Procedimientos de evaluación
Un 40% de la nota dependerá de la evaluación de los trabajos y presentaciones de los alumnos.
En el caso de los alumnos que no hagan prácticas, el 60% de la nota dependerá de la prueba de nivel consistente en un test de alrededor 30 preguntas del tipo de elección entre cuatro opciones en las que se evaluará la adquisición de conocimientos de las clases magistrales y seminarios.

En el caso de los alumnos que hagan prácticas el valor de la prueba de nivel será de un 40% y el de las prácticas, que se evalúan, un 20%.

La prueba final será resuelta en presencia de los alumnos como una actividad presencial formativa más para asegurar que los alumnos entienden completamente los conceptos evaluados.

 

 

Fuentes de información básica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Libro

Freshney RI. Culture of animal cells: a manual of basic technique and specialized applications. 7a ed. Hoboken, N.J.: Wiley-Blackwell; cop. 2016  Enllaç

6a edició, 2010. Edició electrònica  Enllaç

Adams RLP. Cell culture for biochemists. 2a ed. rev. Amsterdam [etc.]:  Elsevier; 1990.  Enllaç

Davis JM, editor. Basic cell culture: a practical approach. 2a ed. Oxford [etc.]: Oxford University Press; cop. 2002.  Enllaç

Atala A, Lanza R. Methods of tissue engineering.San Diego: Academic Press; cop. 2002  Enllaç

Stacy G, Davis J, editors.  Medicines from animal cell culture. Chichester: Wiley; cop. 2007.  Enllaç

Lanza R, et al. editors. Essentials of stem cell biology. 3a ed. Amsterdam: Elsevier/Academic Press; [2014].  Enllaç


2a edició, 2009. Edició electrònica.  Enllaç

Atala A, Lanza RP, editors). Methods of tissue engineering. San Diego [etc.]: Academic Press; cop. 2002.  Enllaç

Texto electrónico

Campbell J, editor. The laboratory safety guidelines. 3a ed. Canada: Minister of Health Population and Public Health Branch, Centre for Emergency Preparedness and Response; 2004.  Enllaç

Lee SJ, Yoo JJ, Atala A, editors. In situ tissue regeneration : host cell recruitment and biomaterial design. London, United Kingdom: Academic Press is an imprint of Elsevier; 2016.  Enllaç

Atala A, et al. editors. Essentials of 3D Fabrication and Translation. London, UK : Academic Press an imprint of Elsevier; [2015].  Enllaç

Atala A, et al. editors. In situ tissue regeneration: host cell recruitment and biomaterial design. London, United Kingdom : Academic Press is an imprint of Elsevier; 2016.  Enllaç

Atala A, et al. editors. Principles of regenerative medicine [recurs electrònic]. 2a ed. London:Academic; 2010.  Enllaç


2008. Edició en paper.  Enllaç

U.S. Department of Health and Human Services. Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories. 5a ed. [Atlanta]: Public Health Service. Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health; 2009.  Enllaç

Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Guía técnica para la evaluación y prevención de los riesgos asociados con la exposición a agentes biológicos. [Madrid]: Ministerios de Trabajo y Asuntos Sociales; DL 2001.  Enllaç

US. Department of Health and Human Services. Primary containment of biohazards : selection, installation and use of biological safety cabinets. 2a ed. Washington : Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health, US Government Printing Office; 2000.  Enllaç