Первая Биоинженерная Школа 2015

Первая региональная Био- и агро-инженерная школа 2015

С 1 по 3 ноября в  Биотехнологическом лицее-интернате №21 проходила Био- и агро-инженерная школа для ребят, приехавших из 3х районов Новосибирской области (Карасукский район, п. Баган и п. Купино). В течение трех дней ребята занимались научно-проектной деятельностью. Занятия проходили в на базе Биотехнологического лицея-интерната,  МБОУ ДОД ЦДТ ММЦ «Созвездие», а также на территории ОАО «Вектор БиАльгам». Был организован выезд в СЮН Агкадемгородка и Планетарий..

День первый. Воскресенье. День начался с тренинга психолога и назывался  «Необитаемый остров». Ребята в командах рисовали свои необитаемые острова, а потом делились впечатлениями и знаниями друг с другом, задавали вопросы на различные темы и отвечали на них. Далее все продолжилось не менее увлекательной игрой «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?» ребята были поделены на несколько команд, и активно  отвечали на поставленные вопросы  в течение одной минуты. Обстановка была живая и интересная ребята остались довольны. После  обеда была проведена экскурсия по Кольцово (Памятник Кольцову Н.К., Древо жизни, Выставка фотографий возле ДШИ, Памятник Сандахчиеву), после этого участники Школы посетили МБОУ ДОД ЦДТ «Созвездие». Педагоги центра детского творчества организовали экскурсию по живому уголку, провели для ребят практикумы («Выделение ДНК», «Определение йогуртности»)  и завершилось все активной квест-игрой «Ликвидация». После возвращения в лицей ребята и их руководители посетили бассейн и соляную пещеру. Педагоги, сопровождающие детей из районов, в течение дня смогли присутствовать на занятиях у детей и участвовать в семинаре по обмену опытом с педагогами лицея.

День второй. Второй день был не менее насыщенный, чем первый. В понедельник ребят и педагогов ожидали более серьезные занятия. Они познакомились с научными сотрудниками  ГНЦ ВБ «Вектора» с Бодневым Сергеем Александровичем, Колосовым Алексеем Владимировичем и Белявской Валентиной Александровной, а  также с сотрудником НИИКЭМ с Алексеевым Александром Юрьевичем. Ученые погрузили ребят в мир биотехнологии, вирусологии, энтомологии, микробиологии. Практические работы являлись обязательным сопровождением теоретического блока лекций. После лекций ребята  посетили «БиАльгам», а педагоги тем временем участвовали в работе регионального проектного семинара.

Фильмы о Кольцово, ГНЦ ВБ «Вектор» и о лицее завершили трудный рабочий день. После ужина ребят ожидал «Простынбол» и очередной поход в бассейн и соляную пещеру. В этот же вечер, в торжественной обстановке ребятам и педагогам  были вручены сертификаты об участии в работе «Био- агро-инженерной Школы»

Очень приятно слышать положительные, эмоциональные отзывы учеников и их руководителей. Надеемся, что подобная Школа станет традицией и лицей будет принимать вновь у себя гостей, готовых заниматься наукой и продвигать творческие идеи.

Конкурсное задание

по компетенции:

Технолог редактирования генома

Примечания!!!

Не допускается разглашение критериев оценивания участникам.

С критериями оценивания знакомятся только Главный эксперт, Заместитель Главного эксперта и эксперты принимающие участие в оценивании участников.
Если команда не может выполнить задание самостоятельно (без помощи эксперта), то данное задание эксперт помогает выполнить участнику и оценка за конкретное задание является нулевой (если оценивается команда). В случае, если оценивается каждый участник отдельно, то ставится 0 за задание только тому участнику, который с ним не справился.

Список заданий:

Задание 1.

Амплификация целевых генов. Очистка амплификационных смесей. Подготовка к рестрикции.

Время выполнения задания – 2,5 часа

Описание задачи

Ген – участок ДНК, содержащий информацию об аминокислотной последовательности одного белка. Для осуществления переноса гена из одного ДНК-носителя (плазмиды, геномной ДНК) в другой, необходимо провести реакцию амплификации (размножения) конкретного участка последовательности ДНК, содержащего ген. Амплификация осуществляется методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), необходимыми компонентами которой являются две олигонуклеотидные затравки – праймеры, ДНК-матрица с последовательностью нуклеотидов целевого гена, а также фермент ДНК-полимераза.

Амплификационные праймеры имеют определённую структуру – часть каждого праймера комплементарна последовательности гена, а часть несёт некомплементарный матрице «хвост» из нескольких нуклеотидов, являющихся сайтом рестрикции.

Параметры ПЦР задаются для каждого конкретного соотношения праймеры-матрица и передаются конкурсантам в качестве готового протокола постановки реакции.

Целевые гены в данном случае – это гены флюоресцирующих белков, способных излучать детектируемое свечение в определенном диапазоне: mTFP1 – голубой, mPapaya1 – жёлтый, mApple – красный.

Задание:

1. Соберите в рабочей зоне все необходимые реактивы, подготовьте их (разморозка, перемешивание); подготовьте необходимый лабораторный пластик.
2. Подготовьте амплификатор, задайте необходимые температурные режимы.
3. По заданному протоколу «соберите» реактивы в реакционные смеси.
4. Установите пробирки с реакционными смесями в амплификатор, запустите реакцию.
5. Разложите реактивы по местам с учетом требований к хранению.
6. Подготовьте реактивы и приборы, требуемые для очистки амплификационной смеси.
7. По окончании ПРЦ очистите ампликоны целевых генов от компонентов реакционной смеси в соответствии с предоставленным протоколом очистки. По окончании процедуры очистки реактивы требуется убрать на место с учетом требований к хранению.

Задание считается завершенным когда:

1. У команды имеется 3 пробирки с очищенными ампликонами целевых генов.
2. Все реактивы разложены по местам.

Задание 2. Обрабока рестриктазами базовой плазмиды и ампликонов целевых генов, отбор рестрикционного фрагмента.

Время выполнения задания – 2,5 часа

Описание задачи:

Рестрикция - процесс разрезания двухцепочечной молекулы ДНК специфическими ферментами (рестрикционными эндонуклеазами, рестриктазами). Этот процесс необходим для вставки одного фрагмента ДНК (ампликонов целевых генов) в другой (базовая плазмида). В точке разрезания рестриктазы образуют небольшие одноцепочечные участки ДНК – липкие концы.

Для очистки и выделения рестрикционных фрагментов проводится электрофоретическое разделение реакционной смеси в агарозном геле. Молекулы ДНК, отрицательно заряженные, двигаются в плотной гелевой среде под действием электрического тока. В процессе движения происходит физическое разделение молекул по весу и, следовательно, разной длинны. Это позволяет выделить фрагменты требуемой длины, затем очистить их от агарозного геля и использовать для последующих реакций.

Задание:

1. Подготовить необходимые для проведения реакции рестрикции реактивы, в том числе приготовленные ранее ампликоны целевых генов и базовую плазмиду.
2. Подготовить необходимое оборудование.
3. Собрать требуемое количество реакционных смесей согласно протоколу.
4. Провести реакцию рестрикции.
5. Приготовить агарозный гель требуемой процентности, собрать камеру для электрофореза.
6. Провести гель-электрофорез рестрикционных фрагментов, ориентируясь на маркёр молекулярного веса, вырезать участок геля, содержащего фрагменты подходящей длины.
7. Используя готовый протокол, избавиться от остатков геля, связывающего ДНК-фрагменты.
8. По окончании процедур убрать рабочее место и все использовавшиеся реактивы в соответствии с требованиями к условиям хранения.

Задание считается завершенным когда:

1. Имеется 3 пробирки с раствором, содержащим целевые гены с липкими концами, 1 пробирка с раствором  базовой плазмиды с липкими концами.
2. Рабочая зона убрана.

Задание 3. Лигирование целевых генов в базовую плазмиду.

Время выполнения задания – 1 час

Описание задания.

Лигирование - формирование связей между близлежащими (соседними) нуклеотидами в одной и той же или двух различных молекулах ДНК через 5'-фосфатные и 3'-гидроксильные группы. Лигирование осуществляется специальными ферментами – ДНК-лигазами. Лигазы используют образованные в процессе рестрикции липкие концы двух молекул ДНК, и по принципу комплементарности соединяют их.

Каждая рестриктаза производит разрезание молекулы ДНК по уникальному сайту, образуя сторого определённые липкие концы. Это позволяет, используя комбинации различных рестриктаз, проводить последующее лигирование (вставку одной молекулы ДНК в другую) в строго определенном порядке.

Задание:

1. Подготовить все необходимые реактивы и приборы.
2. Согласно протоколу лигирования собрать реакционные смеси, провести реакцию лигирования.
3. Убрать рабочую зону

Задание считается завершенным когда:

1. Имеется три пробирки с лигазной смесью после реакции лигирования
2. Рабочая зона убрана.

Задание 4. Трансформация компетентных клеток E.coli полученными плазмидами

Время выполнения задания – 3 часа 20 минут

Описание задания.

Полученные конструкции далее необходимо поместить в бактериальные клетки, где будет происходить их репликация (копирование). Процесс переноса молекул ДНК в клетки бактерий называется трансформацией. Современная процедура включает получение так называемых «компетентных» клеток E.coli, способных воспринимать чужеродную ДНК, «тепловой шок», при котором ДНК проникает внутрь клетки, и отбор трансформированных клеток путем выращивания бактериальной культуры в селективных условиях (при наличии в среде антибиотика). Плазмиды при проведении трансформации E.coli попадают только в очень небольшую часть (0,01–5%) клеток. Для отбора трансформированных клеток, несущих рекомбинантную ДНК, используют селективные маркеры, например, гены устойчивости к антибиотику.

Задание:

1. Подготовить необходимые реактивы, приборы и клетки.
2. Согласно имеющемуся протоколу провести трансформацию клеток E.coli полученными на предыдущих этапах плазмидами, несущими целевой ген.
3. Подготовить чашку Петри для культивирования трансформированных клеток на среде с антибиотиком.
4. Посеять бактерии после процедуры трансформации на подготовленную чашку, поставить бактерии на подрост. Сеять бактерии допускается и поощряется в любом виде с учётом цветов флуоресценции целевых генов.
5. Убрать рабочую зону

Задание считается завершенным когда:

1. Имеется 1 чашка Петри с посеянными бактериями.
2. Рабочая зона убрана.

Задание 5. Проверка на микроскопе – детекция флуоресценции целевых генов

Время выполнения задания - 2 часа

Описание задания.

Итоговое задание включает работу на микроскопе, позволяющем детектировать свечение флоуресцентных белков. При условии успешного прохождения всех предыдущих стадий должно детектироваться три цвета – голубой, жёлтый, красный. Под микроскопом анализируются чашки Петри с высеянными на предыдущем этапе бактериями.  

Задание:

1. Настроить микроскоп, запустить необходимое ПО.
2. Проанализировать чашку Петри с подросшими колониями бактерий, детектировать флуоресценцию трёх типов белков.
3. Сфотографировать полученный результат

Задание считается завершенным когда:

1. Есть детекция трёх типов белков
2. Сделана фотография полученной чашки Петри.