master pharma-biotechnologiema).pdf · 2016-03-10 · grundlagen der pharmakologie und toxikologie...
TRANSCRIPT
Modulkatalog
für den Studiengang
Master Pharma-Biotechnologie
Gültig ab
05.10.2015
gemäß Studien- und Prüfungsordnung
Inhaltsverzeichnis
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Angewandte Pharmakologie/Toxikologie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Bioinstrumente
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Biophysik 2
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Bioprozesssteuerung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Bioverfahrensentwicklung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Bioverfahrenstechnik/Modellierung
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Enzymtechnologie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Gentechnik
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20GMP/Zulassungsverfahren
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Masterarbeit
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Molekulare Medizin
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Molekulare Testsysteme
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Molekulare Zellbiologie
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Niedermolekulare Pharmawirkstoffe
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Protein Engineering
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Proteinanalytik
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Rekombinante Produkte
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Inhaltsverzeichnis
Version vom 10.3.2016 Seite 2
Angewandte Pharmakologie/Toxikologie(Modulnummer MT.2.220)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
Inhalt1. Grundlagen der Pharmakologie und Toxikologie2. Arzneiformen und Applikationsarten3. Spezielle Pharmakologie4. Toxikologie wichtiger Organe und Organsysteme5. Umweltchemikalien und deren Rückstände6. Prinzipien der Risikoermittlung
Qualifikationsziele
– Verständnis über Grundlagen der Pharmakologie und Toxikologie als Voraussetzung desVerständnisses von Schädigungsreaktionen im Menschen und als Ansatzpunkt derPharma-Entwicklung
– Verständnis über pharmakologische Testsysteme und zur klinischen Prüfung von Arzneimitteln– Verständnis über wichtige Klassen von Medikamenten und deren Appplikationsformen
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 0
Übung: 3
Praktikum: 0
gesamt: 3
Vermittlungen von Grundkenntnissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen;Vertiefung und Verknüpfung der erworbenen Wissenskomplexe in problemorientierten Seminaren.
Voraussetzungen/VorkenntnisseGrundlegende Kenntnisse Biologie und Biochemie.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.)
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Angewandte Pharmakologie/Toxikologie
Version vom 10.3.2016 Seite 3
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 45
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienAbbildungen der Vorlesung als PDF-Dateien im Intranet
Literaturangaben
– Lüllmann et al.: Taschenatlas der Pharmakologie, Thieme Verl., Stuttgart, 1994– Reichl: Taschenatlas der Toxikologie, Thieme Verl., Stuttgart, 1997– Nau et al.: Lebensmitteltoxikologie, Parey, Berlin, 2003– Meyers (Ed.): Pharmacology, Wiley-VCH, Weinheim, 2008
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Angewandte Pharmakologie/Toxikologie
Version vom 10.3.2016 Seite 4
Bioinstrumente(Modulnummer MT.2.217)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltInhalt des Moduls ist, die Studierenden in Vorlesungen, Übungen/Seminaren und in einemKomplexpraktikum mit den Techniken und Verfahren der Herstellung sowie der Ansteuerungs- undMesstechnik von Biochips/Biosensoren vertraut zu machen. In der Vorlesung GrundlagenMikrosystemtechnik (MST) werden die Grundlagen der Herstellung (Mikrolithographie), derSignalerzeugung und Signaldetektion (incl. Mikrooptik) sowie des Aufbaus und der Wirkungsweise vonBiosensoren/Bioaktoren vermittelt.In der Vorlesung molekulare Oberflächentechnik (mOFT) werden die verschiedenen Substrate fürBiochips/Biosensoren, Strukturierung, Oberflächenbehandlung und Beschichtung vermittelt. DasSpezialseminar gibt zusammen mit der Projektarbeit den Studierenden die Möglichkeit, komplexeKenntnisse in der Konzipierung, im Aufbau und in der Testung eines Biosensors/Biochips umzusetzen.
QualifikationszieleLehrziel ist die Vermittlung und praktische Umsetzung von Kenntnissen in der Konzipierung, Aufbau undTestung von Biosensoren/Biochips. Die Studierenden arbeiten dazu in den praktischen Lehrabschnitten ineinem selbst zusammengesetzten Team zusammen.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 3
Übung: 1
Praktikum: 1
gesamt: 5
Semesterarbeiten, Vorträge zur Konzeption
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse der Chemie, Biologie, Labor- und Analysenmesstechnik, Bioprozess-MSR-Technik,Umweltbiotechnologie, Bioinformatik 1, Bioverfahrenstechnik werden empfohlen.
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioinstrumente
Version vom 10.3.2016 Seite 5
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Alternative Prüfungsleistung (schriftlicher Test 60 min.) in Vorlesung mOF (33%)
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript
Literaturangaben
– Köhler, M., Fritzsche, W.: Nanotechnology– Harsanyi, G.: Sensors in Biomedical Applications– Eggins, B. R.: Chemical Sensors and Biosensors
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioinstrumente
Version vom 10.3.2016 Seite 6
Biophysik 2(Modulnummer MT.2.206)
Modulkoordinator: Prof. Dr. phil. nat. habil. Alfred H. Gitter
Semester: SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltBiophysik der Zellen und Elektrophysiologie: theoretisches Grundwissen, anwendungsnaheBerechnungen.
QualifikationszieleVerständnis biophysikalischer Wirkungsprinzipien als Grundlage biomedizintechnischer undpharma-biotechnologischer Anwendungen.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 2
Übung: 0
Praktikum: 1
gesamt: 3
Seminaristische Vorlesung mit Diskussion und Übungsaufgaben; Praktikum im Labor Biophysik, hierzubewertete Versuchsprotokolle.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Referat
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 135
Gesamtzeitaufwand (h) 180
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Biophysik 2
Version vom 10.3.2016 Seite 7
LehrmaterialienSkripte zur Vorlesung; Übungsaufgaben; ausführliche Versuchsanleitung
Literaturangaben
– Glaser, R.: Biophysik, Fischer Verlag, Jena, 1986– Brown, B. H. et al.: Medical Physics and Biomedical Engineering, Institute of Physics Publishing,
Bristol, 1999– Nachtigall, W.: Biophysik, Springer Verlag, Berlin Heidelberg New York, 2002
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. SemesterMaster Medizintechnik (Pflichtmodul) im 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Biophysik 2
Version vom 10.3.2016 Seite 8
Bioprozesssteuerung(Modulnummer MT.2.214)
Modulkoordinator: Prof. Dr.-Ing. Michael Pfaff
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltVorlesungen und Übungen:
Bioprozessmodellierung
– Kinetik, Hydrodynamik– Modellbildung, Identifikation– Parameterschätzung
Versuchsplanung
– Grundprinzip der modellbasierten Versuchsplanung– Versuchsplanung zur Modelldiskriminierung– Versuchsplanung zur Parameterschätzung
Modellbasierte Bioprozessoptimierung
– Grundbegriffe Optimierung– math. Methoden für nichtlin. Optimierungsprobleme (Gradientenverfahren, gradienten-freie Verfahren)– Medienoptimierung– Substratdosierprofiloptimierung
Bioprozessüberwachung
– online-Zustandsschätzung (Software-Sensoren)– Neuronale Netze als Zustandsbeobachter– Methoden der Biomasseschätzung
Modellbasierte Bioprozessführung
– adaptive Regelung– prädiktive Regelung– Fuzzy- und Neuro-Fuzzy-Regelung
Regelbasierte Optimierungsmethoden
– Clusteranalyse von Bioprozessdaten– Methoden der automatischen Regelgenerierung– Regelbasierte Systeme
Modellbasierte Methoden der Stammoptimierung
– genetic network analysis– metabolic flux analysis
Praktikum:
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioprozesssteuerung
Version vom 10.3.2016 Seite 9
– Bestimmung kinetischer Parameter aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen– Ermittlung optimaler Substratdosierprofile für die Parameterschätzung und für die Prozessoptimierung– Aufstellen von Versuchsplänen für die Medienoptimierung– Schätzung der Biomassekonzentration aus Daten von Fed-Batch-Fermentationen– Simulation prädiktiver und adaptiver Regelungen– Fuzzy-Clusteranalyse von dynamischen Bioprozessdaten; Generierung von Regeln zur
Prozessoptimierung
QualifikationszieleErwerb eines vertieften Verständnisses moderner Bioprozessführungs- undBioprozessoptimierungsmethoden.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 2
Übung: 1
Praktikum: 2
gesamt: 5
Übungen mit voraus erteilten Aufgaben, die selbstständig zu lösen sind; Praktika mit Versuchsanleitung,die die selbständige Durchführung und Auswertung der Praktikum-Versuche erlaubt.
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse der Bioprozess-MSR-Technik werden empfohlen.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript, Übungsaufgaben, Versuchsanleitungen
Literaturangaben
– Rehm, Reed: Biotechnology, Vol. 3 Bioprocessing, VCH, 1993– Schügerl, K.: Bioreaction Engineering
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioprozesssteuerung
Version vom 10.3.2016 Seite 10
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioprozesssteuerung
Version vom 10.3.2016 Seite 11
Bioverfahrensentwicklung(Modulnummer MT.2.208)
Modulkoordinator: N.N.
Semester: WS und SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 2 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltVorlesung und Übung:
– Einführung – Ziele und Methoden der Bioverfahrensentwicklung– Ebenen der Bioverfahrensentwicklung (Stamm, Nährmedium, Prozess, Markt)– Entwicklung von Produktionsstämmen durch klassische und gentechnische Methoden– Entwicklung von Fermentationsnährmedien– Entwicklung von Fermentations- und Aufarbeitungsverfahren– ökonomische Bewertung von Bioverfahren (Invest- und Betriebskosten, Profitabilität)– Strategien zur Entwicklung von Bioverfahren
• mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen• mit Antibiotikabildnern• mit eukaryontischen Zellen
– Praxisbeispiele aus dem Naturstofftechnikum
Praktikum:
– Optimierung eines Antibiotika bildenden Stammes mit gentechnischen Methoden– Durchführung einer Fermentation mit dem optimierten Stamm– Produktisolierung und Produktanalytik
QualifikationszieleVermittlung von Methoden zur Entwicklung von Produktionsverfahren in der Pharma-Biotechnologie.
Lehr- und Lernformen
Teil 1 Teil 2
Vorlesung: 1 0
Übung: 1 0
Praktikum: 0 2
gesamt: 2 2
Wissensvermittlung in Vorlesungen; Wissensvertiefung und -festigung in Übungen und Praktika.
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrensentwicklung
Version vom 10.3.2016 Seite 12
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse in Mikrobiologie, Gentechnik, Bioverfahrenstechnik, Bioprozess-MSR-Technik.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 60
Selbststudium (h) 120
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienSkript und Übungsaufgaben
Literaturangaben
– Neway: Fermentation Process Development of Industrial Organisms Vol 4 (Bioprocess Technology),Dekker, 1989
– Storhas: Bioverfahrensentwicklung, Wiley-VCH, 2003– Calm: Process Development in Antibiotic Fermentations (Cambridge Studies in Biotechnology),
Cambridge University Press, 2008
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrensentwicklung
Version vom 10.3.2016 Seite 13
Bioverfahrenstechnik/Modellierung(Modulnummer MT.2.202)
Modulkoordinator: Prof. Dr.-Ing. Ralph Berkholz
Semester: SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
Inhalt
– Gasaustausch– Fedbatch-Reaktor– Perfusionsreaktoren– Steriltechnik
QualifikationszieleVermittlung von Methoden zur Modellierung und Simulation verfahrenstechnischer Prozesse in derPharma-Biotechnologie.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 1
Übung: 0
Praktikum: 2
gesamt: 3
Wissensvermittlung in Vorlesungen; Wissensvertiefung und -festigung im Praktikum.
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse Bioverfahrenstechnik und Programmierung.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsAlternative Prüfungsleistung: Schriftlicher Test
Laborschein
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrenstechnik/Modellierung
Version vom 10.3.2016 Seite 14
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 45
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienSkript und Übungsaufgaben
Literaturangaben
– Muttzall: Einführung in die Fermentationstechnik, Behr, 1993– Rehm, Reed: Biotechnology, Vol. 3 Bioprocessing, VCH, 1993– Schügerl: Bioreaktionstechnik: Bioprozesse mit Mikroorganismen und Zellen, Birkhäuser, 1997
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Bioverfahrenstechnik/Modellierung
Version vom 10.3.2016 Seite 15
Enzymtechnologie(Modulnummer MT.2.205)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Englisch
ECTS Credits: 6
InhaltLecture:
1. introduction2. protein determinations and catalytic activity of enzymes3. extraction and purification of enzymes4. physicochemical properties of enzymes5. mechanisms of catalysis6. kinetics of enzymes7. immobilization of enzymes8. clinical and pharmaceutical application of enzymes9. modifications of enzymes10. ribozymes
Practical course:
Complex: enzymology
– Enzyme assays – pH-stat-technique (esterolysis catalysed by trypsin), chromogenic substrates(BAPNA conversion catalysed by trypsin) and proteolysis (cleavage of hemoglobin catalysed bytrypsin), enzyme kinetics – k
m and V
max estimations, coupling of trypsin to CNBr-activated Sepharose
– estimation of the bound trypsin, enzyme assays with the immobilised trypsin, comparison of thekinetic constants of the soluble and the immobilised enzyme.
Complex: quantitative preparation of IgG from human bloodAffinity chromatography of IgG by Protein-A-Sepharose, proof of IgG by SDS-PAGE under nonreducedconditions, immunoelectrophoresis, immunodiffusion and Western-Blot.
Qualifikationsziele
– Verständnis über grundlegende Methoden der Enzymbestimmungen, über Aufreinigung undCharakterisierung von Enzymen, Untersuchungen zum Mechanismus der Enzymkatalyse und derKinetik dieses Vorganges
– Verständnis zu Einsatzmöglichkeiten von Enzymen in der Medizin (Enzymersatztherapie) sowie zumEinsatz von Enzymen in diagnostischen Testsystemen (enzyme immoassays, enzyme electrodes, dryreagent analytical strips, dry reagent ELISA’s etc) und in der pharmazeutischen Industrie (Herstellungvon Aminosäuren, Peptiden, Antibiotika und Steroidhormonen) sowie ihrer Modifikation(Immobilisierung) für den Einsatz in der Industrie
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Enzymtechnologie
Version vom 10.3.2016 Seite 16
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 3
Übung: 0
Praktikum: 2
gesamt: 5
Vermittlungen von Grundkenntnissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen;Vertiefung und Verknüpfung der erworbenen Wissenskomplexe aus der Biochemie in problemorientiertenSeminaren; praktische Arbeiten in Form eines Komplexpraktikums (1 Woche ganztägig).
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse Biologie und Biochemie.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
(Versuchsprotokolle und Testat zum Praktikum)
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript, Übungsserien
Literaturangaben
– Bommarius, Riedel: Biocatalysis, Wiley-VCH, 2004– Bisswanger: Practical Enzymology, Wiley VCH, Weinheim, 2004
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Enzymtechnologie
Version vom 10.3.2016 Seite 17
Gentechnik(Modulnummer MT.2.203)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder
Semester: WS und SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 2 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltAllgemeine Lehrziele:
Die Komplexität der Genome wird durch mono- und polycistronische Genstrukturen und ihre differenzielleExpression sowie durch sich wiederholende Sequenzen und verschachtelte Gene bestimmt. DieIsolierung eines pharmazeutisch-relevanten Gens und seine Klonierung sind Voraussetzung für dieExpression eines rekombinanten Produktes. Zur Konstruktion optimierter Wirts-Vektor-Systeme fürbiotechnische Produktionsverfahren werden Informationen geliefert.
Vorlesung:
– Genstruktur und genetische Manipulation: Konstitutiver und induzierbarer Promotor, Enhancer,Leserahmen, Klonierung von cDNA, Start- und Stop-Signale der Transkription
– Transkriptionskontrolle: Prinzip; RNA-Polymerase, Transkriptionsfaktoren– Analyse genetischer Marker des Wirtes und von Vektoren zur Stabilisierung des
Expressions-Systems, wodurch eine optimale Herstellung eines rekombinanten Proteins im Bioreaktorerfolgen kann
– Genetischer Hintergrund bei unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung rekombinanter Proteine, dieals Pharmaka genutzt werden
– Übersicht über verschiedene genetische Strategien zur Isolierung und Charakterisierung vonPharmaka
– Suche von Genen, die in der Infektionsbiologie für Virulenzfaktoren kodieren und Targets für neueWirkstoffe darstellen (Deletionsanalyse)
Gentechnik-Praktikum (Projektarbeit):
Projekt zur Klonierung eines bakteriellen Gens (PCR-Produkt) sowie Selektion und Charakterisierungrekombinanter Klone.
– Isolierung von bakterieller chromosomaler DNA und Plasmiden– Auftrennung von DNA durch Gelelektrophorese– PCR– Restriktion, Ligation und Transformation– Southern-Blot Analyse– Sequenzierung
QualifikationszieleAneignung umfangreicher theoretischer und praktischer Kenntnisse zur genetischen Manipulation vonMikroorganismen.
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Gentechnik
Version vom 10.3.2016 Seite 18
Lehr- und Lernformen
Teil 1 Teil 2
Vorlesung: 3 0
Übung: 1 0
Praktikum: 0 2
gesamt: 4 2
Praktikum: Gruppenarbeit im Gen-Labor.
Voraussetzungen/VorkenntnisseGrundlegende Kenntnisse in der Biochemie und Gentechnik.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 90
Selbststudium (h) 90
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript und Versuchsanleitungen zum Praktikum als PDF-Datei im Intranet
Literaturangaben
– Dingermann, T.: Gentechnik/Biotechnik, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1999– Knippers, R.: Molekulare Genetik, Thieme, 2001– Snustad, D. P.: Principles of Genetics, Wiley, 1999
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Gentechnik
Version vom 10.3.2016 Seite 19
GMP/Zulassungsverfahren(Modulnummer MT.2.222)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
Inhalt
– Qualitätsmanagement– Personal– Gebäude und Anlagen– Prozessausrüstung– Dokumentation und Aufzeichnung– Materialmanagement– Produktion und Inprozesskontrolle– Validierung– Änderungskontrolle– Rechtliche Verordnung zur Herstellung von Arzneimitteln– Zulassungsvoraussetzungen und Zulassungsverfahren von Arzneimitteln– Klinische Prüfung
QualifikationszieleErwerb von Kenntnissen über GMP und Zulassung von Arzneimitteln.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 2
Übung: 0
Praktikum: 0
gesamt: 2
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.)
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie GMP/Zulassungsverfahren
Version vom 10.3.2016 Seite 20
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 30
Selbststudium (h) 60
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienVorlesungsskript
Literaturangaben
– N.N.: Good manufacturing practices, Vol. 4, European commission– N.N.: Gesetz über den Verkehr mit Arzneimittel, BGBL. I. S.3586, 1998
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie GMP/Zulassungsverfahren
Version vom 10.3.2016 Seite 21
Masterarbeit(Modulnummer MT.2.250)
Modulkoordinator: N.N.
Semester: SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 30
InhaltSiehe Prüfungsordnung.
QualifikationszieleSchriftlicher Nachweis über die Fähigkeit zur selbstständigen Bearbeitung einer Aufgabenstellung mitwissenschaftlichen Arbeitstechniken. Präsentation und Vertretung der Ergebnisse gegenüber fachlicherKritik im Kolloquium.
Lehr- und Lernformen
Selbstständiges Bearbeiten einer Aufgabenstellung mit wissenschaftlichen Arbeitstechniken.
Voraussetzungen/Vorkenntnisse90 ECTS Credits. Erfolgreicher Abschluss aller vorangegangenen Module.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsMasterarbeit (75 %) und Kolloquium/Verteidigung (25 %)
(Umfang ca. 80 Seiten, Bearbeitungszeit 3 Monate)Näheres regelt die Prüfungsordnung.
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 0
Selbststudium (h) 900
Gesamtzeitaufwand (h) 900
Literaturangaben
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Masterarbeit
Version vom 10.3.2016 Seite 22
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 4. SemesterMaster Medizintechnik (Pflichtmodul) im 4. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Masterarbeit
Version vom 10.3.2016 Seite 23
Molekulare Medizin(Modulnummer MT.2.207)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Meyer
Semester: WS und SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 2 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltVorlesung Molekulare Medizin (2 SWS):
– monogen bedingte genetische Defekte– multifaktorielle Krankheitsbilder (Herz-Kreislauf-Erkrankungen, altersassoziierte Erkrankungen u.a.)– Tumorerkrankungen– Pharmakogenomik
Problemseminar Molekulare Medizin (1 SWS):
Vertiefende Betrachtung der in der Vorlesung behandelten Krankheitsbilder und medizinischenPhänomene im Zusammenhang mit angrenzenden Lehrgebieten wie der Biochemie, der molekularenZellbiologie, der Gentechnik und der angewandten Pharmakologie (rekombinante Produkte).
Praktikum Molekulare Medizin (2 SWS):
gegliedert in zwei Teile – bioinformatischer und experimenteller Teil:
1. Formulierung eines eigenen Versuchsprojektes: Auswahl eines geeigneten Krankheitsbildes, zu demaus Internet-basierten Datenbanken wichtige Informationen zur Klinik, zur Pathogenese, zurMolekularpathologie und -genetik zusammengestellt werden; Übersicht über krankheitsrelevanteMutationen und Polymorphismen im ausgewählten Gen; Nutzung der im Internet verfügbaren Toolszur Formulierung eines experimentellen Ansatzes, um Sequenzvariationen (Mutationen bzw. SNPs)nachzuweisen: Design von PCR-Primern, Analyse von Restriktionsschnittstellen, Kontrolle derausgewählten Primer-Sequenzen durch BLAST-Search;
2. Experimentelle Umsetzung des im bioinformatischen Teil ausgearbeiteten Projekts: Isolierung derDNA aus Blut- und Gewebeproben; Einsatz der selbst ausgewählten Primer zur Amplifikationbestimmter Genbereiche; Analyse der PCR-Produkte durch Restriktionsanalyse bzw.DNA-Sequenzierung mit dem Ziel des diagnostischen Nachweises von Sequenzvariationenentsprechend dem Versuchsprojekt. Nachweis von Längenvariationen von Genen(Deletionsnachweis, VNTR).
Qualifikationsziele
– Vermittlung von Kenntnissen zur molekularen Pathogenese von wichtigen Krankheitsgruppen:monogen bedingte genetische Defekte, multifaktoriell bedingte häufige Krankheitsbilder,Tumorerkrankungen.
– Entwicklung der Fähigkeit zum Erkennen wichtiger Zusammenhänge zum Krankheitsgeschehen undzu therapeutischen Möglichkeiten und Ansätzen wie das Zusammenspiel von genetischen undexogenen, erworbenen Risikofaktoren, die Identifikation von therapeutischen Zielstrukturen undmolekulare Wirkmechanismen von Pharmaka;
– Einführung in die Pharmakogenomik als wichtiges Zukunftsfeld bei der Entwicklung neuer Pharmakaund Therapiestrategien
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Medizin
Version vom 10.3.2016 Seite 24
Lehr- und Lernformen
Teil 1 Teil 2
Vorlesung: 2 0
Übung: 1 0
Praktikum: 0 2
gesamt: 3 2
Vermittlungen von Kenntnissen in der Vorlesung anhand ausgewählter Beispiele; Vertiefung dererworbenen Wissenskomplexe und Entwicklung des Verständnisses der Komplexitätmolekularpathologischer Zusammenhänge unter Anknüpfung an relevante Kenntnisse aus anderenLehrgebieten in Seminaren; Übung der aktiven Wissensaneignung und selbständigen Problemlösung imRahmen von Seminarvorträgen zu ausgewählten Themen; praktische Arbeiten in Form einesProjektpraktikums mit bioinformatischen und experimentellen gentechnischen Anteilen.
Voraussetzungen/VorkenntnisseGrundkenntnisse in Biologie, Biochemie, Anatomie und Physiologie, Gentechnik, Molekulare Zellbiologie,Bioinformatik.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
(Klausur 80% im 1.Semester/ Laborschein und Alternative Prüfungsleistung (Referat 20%) im 2.Semester)
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript in Form von Foliensammlung; Internet-basierte Datenbanken und bioinformatische Tools
Literaturangaben
– Budecke, E.: Molekulare Medizin, Ecomed, 2002– Kresina, Th. F.: An Introduction to Molecular Medicine and Gene Therapy, Wiley-Liss Inc., 2001– Licino, Wong (Eds.): Pharmacogenomics, Wiley-VCH Verlag, 2002
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Medizin
Version vom 10.3.2016 Seite 25
Molekulare Testsysteme(Modulnummer MT.2.215)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Munder
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
InhaltAllgemeine Lehrziele:
Molekulare Grundlagen und Konstruktion von Bioinstrumenten für das Auffinden von molekularenWirkstoff-Targets und das Target-orientierte Screening von Wirkstoffen sowie für die Forschung,Diagnostik und Therapie von Erkrankungen des Menschen.
Inhalt der Vorlesung:
– Suchstrategien für molekulare Targets mit Reporter-Genen; Konstruktion Target-orientierterTestsysteme; Screening von Genbanken; Transkriptionsassays zur Bestimmung von Protein-DNA-und Protein-Protein-Interaktionen (Ein-, Zwei- und Multihybridsysteme; Mating-Technologie;Signal-weg- Assays)
– Tandem Affinity Purification (TAP) zur Isolierung von Proteinkomplexen– Rekombinante Antikörper-Techniken (Formate, Generierung, Vektoren zur Klonierung und Selektion
von Antikörpern):Antikörperbibliotheken, “Phage display”, “Panning”“Selective InfectivePhagen-Technology” (SIP) Ribosomen-Display“Peptid On Plasmid”-Technologie, AttenuierteImpfstoffe (“subunit vaccines”)Antikörper (AK) -Design: Maus-AK, AK-Chimäre
– Bispezifische AK in der Tumortherapie und AK-Fusionsproteine– Microarray-Technologie (DNA-, RNA- und Protein-Arrays)– Diagnostik von Erbkrankheiten des Menschen auf der Grundlage von PCR und RFLP
Praktikum:
Klonierung und Expression pharmabiotechnologisch relevanter Gene mittels ortsspezifischerRekombination (GatewayTM Technologie)
Methoden:
– PCR– Klonierung durch Rekombination (“one tube method“)– Transformation von Bakterien und Hefen– Proteinexpression– Proteinauftrennung im PAA Gel– Plasmidreinigung– Induktion der Proteinexpression– “Plasmid rescue“ aus Hefen– Affinitätschromatographie– Western-Blot-Analyse– Sequenzierung
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Testsysteme
Version vom 10.3.2016 Seite 26
QualifikationszieleVermittlung darüber, was über die Fermentationstechnik hinaus, gegenwärtig unter dem BegriffPharma-Biotechnologie zu verstehen ist. Der biologische Teil zur Definition des Begriffs „Bioinstrumente“wird an konkreten Beispielen sichtbar gemacht.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 1
Übung: 0
Praktikum: 2
gesamt: 3
Praktikum: Experimente im Genlabor.
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse aus den Grundlagen der Gentechnik.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 45
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienVorlesungsskript und Versuchsanleitungen zum Praktikum als PDF-Datei im Intranet
Literaturangaben
– Knippers, R.: Molekulare Genetik, Thieme, 2001– N.N.: Originalpublikationen
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 3. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Testsysteme
Version vom 10.3.2016 Seite 27
Molekulare Zellbiologie(Modulnummer MT.2.204)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Werner Reichardt
Semester: WS und SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 2 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltVorlesung:
Engineering höherer Zellen zur
1. Produktherstellung2. molekularen Diagnostik und3. Ausgangsmaterial für Gewebe-Technologie
– Sterbliche und unsterbliche Zellen-Transformation– Stabilität und Erzeugung von Differenzierung – Stammzellen– Zellkommunikation – Praktische Messung von aktiven Signalübertragungsmolekülen und Wirkstoffen– Analyse des Transkriptoms und Proteoms in Zellkulturen– Molekulare Analyse und Manipulation des Zellzyklus– Molekulare Charakterisierung von Apoptose und Nekrose– Arbeiten mit Mutanten bei diploiden Zellen in Kultur– Molekulare Grundlagen der Differenzierung– Entwicklung von Geweben und Organismen– Möglichkeiten neuer therapeutischer Targets– Praktische Beispiele der Gewinnung und Kultivierung primärer humaner Zellen und ethische Probleme– Gesetzliche Grundlagen
Praktikum:
Das Praktikum ist als integriertes Praktikum mit dem Protein-Engineering konzipiert. Am biologischgrundlegenden Vorgang der Endozytose werden der Einsatz von spezifischen Wirkstoffen und dieAktindynamik studiert. Besondere Berücksichtigung findet das targeting und die Transfermöglichkeiten mitHilfe von Nanopartikeln. Das Praktikum Molekulare Zellbiologie schafft die Voraussetzung und Ergänzungfür den Einsatz von Engineering-Proteinen in der modernen Wirkstoffforschung. Die Experimente wurdenausgearbeitet und praktisch durchgeführt in Kooperation mit dem Institut für Molekulare Zellbiologie(Direktor Prof. Dr. R. Wetzker) und des onkologischen Labors der FSU (Leiter Dr. J. Clement). Zurweiteren theoretischen und praktischen Unterstützung des Praktikums im Masterstudiengang durch dasForschungszentrum für Molekulare Biomedizin und dem Onkologischen Forschungslabor am Klinikum derFSU liegen jeweils Vertragsentwürfe vor, die bei Umsetzung ein höchstmögliches Niveau der künftigenAusbildung absichern.Eine wichtige methodische Erweiterung des Praktikums für den Einsatz viraler Vektorsysteme ist seit2002 geplant und kann erfolgen bei Realisierung der Sicherheitsstufe S2 im künftigen Labor in Halle 4.Die notwendige Genehmigung der Arbeiten nach den Bestimmungen des Infektionsschutzgesetzes fürProf. Reichardt durch das Voraussetzung gilt auch für die Transferreaktionen vonProtein-Engineering-Konstruktionen, die im Praktikum Protein-Engineering geplant sind.
Das Praktikum setzt die grundlegenden Kenntnisse aus der Bachelor-Ausbildung – GrundlegendeTechniken der Kultivierung von höheren Zellen – voraus. Der Aufbau eines zellulären Testsystems fürWirkstoffe am Beispiel der Endozytose wird durchgeführt mit
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie
Version vom 10.3.2016 Seite 28
1. adhärent wachsender Zellen (HBMEC) und2. Suspensionszellen humaner Herkunft (U937)
Quantitative Messung von potentiellen Pharma-Wirkstoffen als
– Inhibitoren und Stimulatoren von spezifischen Signalmolekülen in zellulären Monitoring-Systemen(Wortmannin, Tyrphostin PD98059)
– Endozytose ferromagnetischer Nanopartikel– Einsatz dieser Technologie für Zell-Labelling und Transfer– Monitoring der Aktindynamik in aktivierten Zellen, Einsatz der Licht- und Fluoreszenz-Mikroskopie– Expression und Präparation des Rhotekin-GST-Bindeproteins– Quantitative Bestimmung der aktiven Form der Rho-GTPase im pull down-Assay nach Stimulierung
der Proliferation– Quantitative Auswertung im Western-Blot– Herstellung von retroviralen Transfektionskonstrukten, Anwendung von Packaging-Zelllinien
QualifikationszieleDas Fach vermittelt die neuen Möglichkeiten der Anwendung der molekularen Zellbiologie zurProduktbildung bzw. molekularen Diagnostik und Therapie in der Biotechnologie.Praktische Möglichkeiten der Gewinnung primärer Zellen und Darstellung ethischer Probleme sowie diegesetzlichen Grundlagen zur Stammzellproblematik werden diskutiert. Weitere Inhalte praktischerIngenieursarbeit: Möglichkeiten der Entwicklung und quantitativen Messung von spezifischen Wirkstoffenan molekularen Targets humaner Zellen, Stimulation und Ausrichtung der Zelldifferenzierung und weitereAnwendungen in der modernen Gewebe-Technologie.Das Praktikum führt zur Anwendung der in der Bachelorausbildung vermittelten grundsätzlichenTechniken der Kultivierung adhärent wachsender Zellen und Suspensionszellen humaner Herkunft. DieWirkung von Inhibitoren und Stimulatoren von spezifischen Signalmolekülen wird am zellulärenMonitoring-System gemessen. Als Beispiel der modernen Verknüpfung des Protein-Engineering mit dermolekularen Zellbiologie werden die aktive und die inaktive Form der Rho-GTPase im pull down-Assayquantitativ gemessen.
Lehr- und Lernformen
Teil 1 Teil 2
Vorlesung: 2 0
Übung: 1 0
Praktikum: 0 2
gesamt: 3 2
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse aus den Grundlagen der Molekularen Zellbiologie.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
(Klausur im WS, Laborschein im SS)
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie
Version vom 10.3.2016 Seite 29
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienVorlesungsskript aus Intranet der EAH, Praktikumsanleitung aus Intranet der EAH, Sonderdruck
Literaturangaben
– Lodish, Baltimore, Berk, Zipurski, Matsudaira, Darnell: Molecular Cell Biology, 5th Ed., Sci. AmericanBooks, 2004
– Lindl, T.: Zellkultivierung– Wetzker, R., Rommel, C.: Phosphoinositide-3-kinase as targets for therapeutic intervention, Serono
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Molekulare Zellbiologie
Version vom 10.3.2016 Seite 30
Niedermolekulare Pharmawirkstoffe(Modulnummer MT.2.201)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Christina Schumann
Semester: WS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltVorlesung:
Molekulare Grundlagen der Arzneistoffwirkung
– Protein-Ligand-Wechselwirkungen– Optische Aktivität und biologische Wirkung
Wirkstoffdesign
– Methoden zur Leitstruktursuche– Optimierung der Leitstruktur in Hinblick auf Bioverfügbarkeit, Selektivität und Wirkdauer
Herstellung und Wirkungsweise ausgewählter Wirkstoffklassen
– Antibiotika– Hormonagonisten und -antagonisten– Enzyminhibitoren– Cytostatika– Immunsupressiva
Praktikum:
Innerhalb eines Komplexpraktikums wird die enzymatische sowie chemische Synthese einesPeptidwirkstoffes sowie dessen Reinigung und analytische Charakterisierung (inkl. Bestimmung derEnantiomerenreinheit) durchgeführt.
QualifikationszieleKenntnisse über:
– Zusammenhänge zwischen chemischer Struktur und biologischer Wirkung,– grundlegende molekulare Mechanismen der Arzneimittelwirkung und deren Anwendung bei der Suche
nach neuen Pharmawirkstoffen– wichtige Wirkstoffklassen und Beispiele für therapeutische Anwendung– Methoden der Herstellung niedermolekularer Pharmawirkstoffe
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Niedermolekulare Pharmawirkstoffe
Version vom 10.3.2016 Seite 31
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 3
Übung: 0
Praktikum: 1
gesamt: 4
Vermittlung von theoretischen Kenntnissen in seminaristischer Vorlesung mit Übungen zur Vertiefung vonWissenskomplexen und Verknüpfung mit Kenntnissen aus anderen Lehrgebieten; praktische Arbeiten inForm eines Komplexpraktikums.
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse Chemie und Biochemie, Technische Mikrobiologie/Bioprodukte.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 60
Selbststudium (h) 120
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienIm Intranet Vorlesungsskript (Folien-Kopien als PDF-Dateien); Praktikumsanleitung
Literaturangaben
– Klebe: Wirkstoffdesign, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2009– Bommarius, Riedel: Biocatalysis, Wiley-VCH, 2004– Sewald, Jakubke: Peptides: Chemistry and Biology, Wiley-VCH, 2009
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Niedermolekulare Pharmawirkstoffe
Version vom 10.3.2016 Seite 32
Protein Engineering(Modulnummer MT.2.209)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Werner Reichardt
Semester: WS und SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 2 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 6
InhaltLecture:
– Potential of biotechnological application of design proteins– Proteins as pharmaceutical product-advantages and problems of therapeutically used proteins– Function and construction of proteins– Structure of proteins, protein-topology, data banks of primary structure, biocomputing of secondary
and tertiary structures– Homology-modelling, 3D-Imaging with viewer programmes based on sequence data– Prediction of secondary structure elements and membrane-targeting domains– Evaluation of precision of biocomputing-structural programs– Properties of amino acids as principal units of protein engineering– Molecular interaction of secondary structure elements of proteins– Engineering of membrane proteins and receptors– Molecular interaction of proteins with DNA: HLH- and Zn-finger domains– Stability and denaturation, the problem of Prions– Engineering of functional protein folding domains (Rhotekin-GST-Binding protein as molecular tool)– Homology-modelling (superantigenes as example)– Engineering of protein vaccines (pertussis toxin)– Engineering of protein toxins as novel molecular tools (CNF1 and CNF-Y for cell signaling studies)– Planning and protocol for amino acid exchange, insertion and deletion at any locus in proteins incl.
special application of PCR-technology, primer-less methods– Post-translational modification as engineering problem– Protein targeting (antibodies etc.) and the current development of novel molecular therapies
Practical course Protein-Engineering:
All experiments were developed and performed under involvement of students in cooperation with theInstitute for Molecular Cell Biology (Director Prof. Dr. R. Wetzker) and partially with the pharmaceuticalcompany Serono (Geneve, Switzerland) and the Oncological Research Laboratory of theFriedrich-Schiller-University (head Dr. J. Clement).Using a novel therapeutic targeting protein, PI3Kinase, the full potential of protein engineering will bedemonstrated for pharmaceutical application. To illustrate this recent development all students will get acopy of the paper: R. Wetzker und C. Rommel. Phosphoinositide 3-kinase as targets for therapeuticintervention. Current Pharmaceutical Design 10, 1915-1922 (2004).For further theoretical and practical support of the practical master courses contracts are planned betweenthe Forschungszentrum für Molekulare Biomedizin and the Onkologisches Forschungslabor am Klinikumder FSU. They will enable the constant offer of the highest possible level in future education in this field ofbiotechnology.
Practical course:
– 3D-imaging using PI3-Kinase as example: Labelling of the active center and of the protein-interactiondomain with the Ras-GTPase
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering
Version vom 10.3.2016 Seite 33
– Sequence based modelling of secondary structures with computer programmes (PCGENE, DNAsis),comparison of the prediction with X-ray structural data
– Homology analysis with free internet programmes (preferably via ncbi des NIH), comparison ofalignments of superantigens with different programmes
– Evaluation of the biocomputing structural programmes (Ras-GTPase, superantigen SPEC)– Expression constructs with the signalling molecule PI3-Kinase (human) for higher cells– Site-directed mutagenesis in the active center of the kinase (i. e. application of K/R-mutants)– Insertion of the membrane-anchoring motif CAAX as an example to manipulate membrane targeting– Expression-constructs functioning in human cells– Transfer of constructs in human target cells, protein engineering of cellular monitoring systems,
fluorescence monitoring with expression systems for YFP- und GFP-fusion proteins– Overexpression of the PI3-Kinase WT/Engineering-kinase in a kinase-free cellular background– Test of the endocytotic cellular function under expression of the engineering-constructs– Test of endozytosis of ferromagnetic nanopartikel under expression of protein-engineering constructs
QualifikationszieleStudents learn about the potential of protein design and construction in biotechnology and pharmaceuticalapplication. The main focus will be novel development of protein products and diagnostics. Profoundknowledge about protein structure will be communicated as prerequisite for all protein engineering work.The unlimited potential of protein engineering will be demonstrated theoretically and also as planning andestablished work protocols: Targeting via exchange, deletion, insertion and fusion of one or any number ofamino acid residues resp. peptides for all therapeutic and diagnostic applications. Special methods likePCR without primers etc. will be communicated.The practical course is the continuation and necessary completion of the laboratory course GeneticEngineering and Molecular Cell Biology. It is designed as integrated practical course with that of MolecularCell Biology. It will respond to the rapidly growing demand for graduates especially trained in thisimportant field of biotechnology. The Students experience the direct correlation between the currentdevelopments of protein engineering with functional analysis in higher cells: Identification of novel targets,drug design, development of molecular tools for diagnostics and therapy. Biocomputing will be performedconcerning 3D-imaging of protein molecules, protein-protein-interaction, labelling of selectedtargeting-amino acid residues, sequence-based analysis of secondary and tertiary structures,homology-modelling and alignment-analyses.
Lehr- und Lernformen
Teil 1 Teil 2
Vorlesung: 1 1
Übung: 1 0
Praktikum: 0 2
gesamt: 2 3
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse der Molekularen Zellbiologie.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering
Version vom 10.3.2016 Seite 34
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 75
Selbststudium (h) 105
Gesamtzeitaufwand (h) 180
LehrmaterialienSkript und Praktikumsanleitung im Intranet als pdf-Datei
Literaturangaben
– Lehninger: Biochemie, Springer, 2001– Parekh, Rohlff: Post-translational modification of proteins and the discovery of new medicine, Current
Opinion in Biotechnology, 1999– Gibbs, Ras: C-terminal processing enzymes – New drug targets, Cell 65, 1999
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 1. und 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Protein Engineering
Version vom 10.3.2016 Seite 35
Proteinanalytik(Modulnummer MT.2.211)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller
Semester: SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
InhaltVorlesung:
– Chromatographische Verfahren in der Proteinanalytik– Aminosäuren-Sequenzanalyse und Massenspektrometrie– Optische Spektroskopie an Proteinen– mehrdimensionale NMR-Spektroskopie– Lichtstreuung und Sedimentationsanalyse– Elektrophoretische Verfahren (in Abstimmung mit Vorlesung „Proteomics“)
Praktikum „Proteinanalytik“:
– Flüssig-Chromatographie (LC-MS)– TOF-MS (in Kooperation mit Analytik Jena)– mehrdimensionale NMR (in Kooperation mit FSU, Chemische Fakultät)– IR-Spektroskopie an Proteinen– evtl. Lichtstreuung und Sedimentationsanalyse
Halbmodul ergänzt sowohl die Lehrveranstaltungen zur „Proteomics“ als auch zu den „RekombinantenProdukten“.
QualifikationszieleErwerb von Spezialkenntnissen zur Analytik von Proteinen.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 2
Übung: 0
Praktikum: 1
gesamt: 3
Praktika mit Versuchsanleitung, die die möglichst selbständige Durchführung und Auswertung derPraktikum-Versuche erlaubt.
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Proteinanalytik
Version vom 10.3.2016 Seite 36
Voraussetzungen/VorkenntnisseKenntnisse in Chemie, Biologie, Biochemie, Labor-Analysen-Messtechnik I und II.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.), Laborschein
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 45
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienVorlesungsskript, Versuchsanleitungen
Literaturangaben
– Dörffel, K. et al.: Analytikum– Lottspeich, Zorbas: Bioanalytik– Holtzhauer, M.: Methoden in der Proteinanalytik, Springer, 1996
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Proteinanalytik
Version vom 10.3.2016 Seite 37
Rekombinante Produkte(Modulnummer MT.2.210)
Modulkoordinator: Prof. Dr. rer. nat. Sibyll Pollok
Semester: SS
Häufigkeit: jedes Studienjahr
Dauer: 1 Semester
Sprache: Deutsch
ECTS Credits: 3
Inhalt1. Einleitung – rekombinante Produkte als Wachstumspotential der Pharmazeutischen Industrie,
Standardzellen für die Produktion (industry’s workhorses)2. rekombinante Medikamente der ersten Ebene – Insulin, Gerinnungsfaktor VIII,
Gewebe-plasminogenaktivator, Erythropoeitin, Glucocerebrosidase, Zytokine und Vakzine3. rekombinante Medikamente der zweiten Ebene – Muteine, wie Insulinanaloga, tPA-Analoga,
rekombinant modifizierte monoklonale Antikörper, Antikörperfragmente und Peptide aus Antikörpern4. Medikamente der dritten Ebene – Gentherapie, Grundlagen, Methoden und
Anwendungsmöglichkeiten (ADA-Defizienz, AIDS-Therapie, Diabetes-Therapie etc.)
QualifikationszieleErwerb von speziellen Kenntnissen zur biotechnologischen Herstellung von rekombinanten Produkten.
Lehr- und Lernformen
Vorlesung: 3
Übung: 0
Praktikum: 0
gesamt: 3
Vermittlung von Grundwissen und speziellen Kenntnissen in theoretischen Lehrveranstaltungen inseminaristischer Form; Vorträge über aktuelle Forschungsergebnisse aus der Fachliteratur.
Voraussetzungen/VorkenntnisseGrundlegende Kenntnisse Biologie und Biochemie.
Voraussetzungen für die Vergabe von ECTS CreditsSchriftliche Prüfungsleistung (90 min.)
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Rekombinante Produkte
Version vom 10.3.2016 Seite 38
Arbeitsaufwand (work load)
Präsenzstunden (h) 45
Selbststudium (h) 45
Gesamtzeitaufwand (h) 90
LehrmaterialienAbbildungen der Vorlesung als PDF-Dateien im Intranet
Literaturangaben
– Dingermann, T.: Gentechnik/Biotechnik, Wiss. Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1999– Schmid: Taschenatlas der Biotechnologie und Gentechnik, Wiley VCH, Weinheim, 2002– Ganten: Grundlagen der Molekularen Medizin, Springer, Berlin, 2003
Verwendbarkeit des ModulesMaster Pharma-Biotechnologie (Pflichtmodul) im 2. Semester
Modulkatalog Master Pharma-Biotechnologie Rekombinante Produkte
Version vom 10.3.2016 Seite 39