Cvičení z cytogene/ky Mgr. Markéta Wayhelová
Ústav experimentální biologie Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Brno
Workshop „Univerzitní vzdělávání geneGky“ Brno, 26. května 2016
Kurz „Bi6270c Cytogene/ka-‐cvičení“
• garance OGMB ÚEB PřF MU – Laboratoře molekulární cytogeneGky • Jarní semestr akademického roku • Prak4cké doplnění a rozšíření kurzu Bi6270 Cytogene4ka • Ukončení: zápočet, 2 kredity • Studen4 2. a 3. ročníku bakalářských oborů: • Lékařská gene4ka a molekulární diagnos4ka (LGMD) • Molekulární biologie a gene4ka (MBG)
• Kapacita kurzu 45 studentů • Rozdělení na 3 seminární skupiny po 15 studentech • Každá seminární skupina: výuka 1x za 3 týdny/4 hod., celkem 4 lekce
Kurz „Bi6270c Cytogene/ka-‐cvičení“ Cíl kurzu: seznámit studenty se základními laboratorními technikami a postupy používanými při vyšetření chromozomů člověka • 4 tema4cké okruhy: 1. Základy mikroskopické techniky (světelná mikroskopie)
2. CytogeneGka člověka (příprava preparátů, proužkovací techniky) 3. Molekulární cytogeneGka člověka I (metoda FISH a její využia) 4. Molekulární cytogeneGka člověka II (metoda array-‐CGH a její využia)
Prostory a přístrojové vybavení PrakGkum z geneGky a fyziologie rostlin (UKB -‐ A36/209 ) • 15 světelných mikroskopů Olympus CX31 • 1 badatelský fluorescenční mikroskop Olympus BX53 • 1 počítačová analýza obrazu LUCIA – moduly pro cytogene4ku KARYO, FISH
Laboratoře molekulární cytogeneGky (UKB, pavilon A3/3. patro) (spolupráce PřF MU a LF MU) • 2 badatelské fluorescenční mikroskopy Olympus BX 60 • 1 počítačová analýza obrazu LUCIA – moduly pro cytogene4ku KARYO, FISH • scanner pro techniku array-‐CGH
Finanční prostředky pro cvičení: rozpočet OGMB
Spolupráce s cytogeneGckými laboratořemi OLG FN Brno: poskytnua suspenzí buněk, zapůjčení preparátů, pomoc externích vyučujících
Současný model kurzu x Ideální model kurzu Bi6270c Cytogene/ka -‐ cvičení
1. Základy mikroskopické techniky Současný model • Seznámení se světelnou mikroskopií a světelným mikroskopem • Studen4 pracují individuálně podle pokynů vyučujícího u vlastního mikroskopu • Seřízení mikroskopu podle Köhlerova principu • Prak4cká pozorování cytogene4ckých preparátů: • meristema4cké buňky kořene Vicia faba • živočišné buňky (spolupráce s VÚVL, Brno) • lidské buňky -‐ lymfocyty periferní krve (spolupráce s OLG FN Brno)
1. Základy mikroskopické techniky Ideální model = současný model ☺ • Studen4 pracují individuálně v op4málně vybavené učebně (světelné mikroskopy, dataprojektor) – každý má k dispozici mikroskop ! • Hodnocení cytogene4ckých preparátů • stanovení počtu chromozomů • porovnání morfologie chromozomů rostlin x živočichů x člověka
• Spolupráce s Oddělením lékařské gene4ky Fakultní nemocnice Brno (OLG FN Brno) • Spolupráce s Výzkumným ústavem veterinárního lékařství (VÚVL), Brno
2. Cytogene/ka člověka – výuka karyotypu Současný model • Rozdělení seminárních skupin na 2 podskupiny po 7-‐8 studentech 1) Příprava a konvenční barvení cytogene4ckých preparátů roztokem Giemsy (G-‐pruhování) (kapaní suspenzí, barvení preparátů, kontrola kvality pruhování) 2) Pozorování cytogene4ckých preparátů pacientů OLG FN Brno (konvenční barvení, G-‐pruhování, C-‐barvení, NOR-‐barvení) • Ukázka práce s programem pro analýzu obrazu LUCIA KARYO • iden4fikace chromozomů a sestavení lidského karyotypu (spolupráce s externisty OLG FN Brno)
2. Cytogene/ka člověka Ideální model • Doplnění současného modelu: • individuální práce s programem LUCIA KARYO (práce ve skupině 2-‐3 studentů) • přístrojové vybavení: počítače s programem LUCIA KARYO
3. Molekulární cytogene/ka člověka I (metoda FISH) Současný model • Rozdělení seminárních skupin na 2 podskupiny po 7-‐8 studentech 1) Stanovení kons4tuce gonosomů z buněk bukální sliznice metodou I-‐FISH (studen4 si provádějí vlastní výtěr)
použia fluorescenčních sond FAST FISH Prenatal X, Y and 18 Enumera4on Probe kit (cena 15 000 Kč)
3. Molekulární cytogene/ka člověka I (metoda FISH) Současný model
2) Pozorování cytogene4ckých preparátů z buněk periferní krve pacientů (OLG FN Brno) • centromerické sondy • celochromozomové sondy (např. translokace) • genově specifické sondy (např. mikrodeleční syndromy)
3) Hodnocení vlastních cytogene4ckých preparátů z buněk bukální sliznice
• 2 fluorescenční mikroskopy (jeden s digitální kamerou) • 1 počítač s programem pro snímání a analýzu obrazu LUCIA FISH • Časová náročnost (minimálně 4 hodiny)
3. Molekulární cytogene/ka člověka I (metoda FISH) Ideální model Zajištění přístrojové techniky • Učebna vybavená fluorescenčními mikroskopy s kamerou pro snímání preparátů • Ke každému mikroskopu počítač s programem pro snímání a analýzu obrazu LUCIA FISH • Více fluorescenčních mikroskopů = pozorování více preparátů s různými typy sond (centromerické, telomerické, lokusově specifické, celochromozomové) • Více počítačů s programem LUCIA FISH = individuální práce každého studenta = vysoká finanční náročnost lekce (FISH sondy, mikroskopy, komerční program LUCIA FISH)
4. Molekulární cytogene/ka člověka II (metoda array-‐CGH) Současný model – demonstrace metody • TeoreGcké seznámení s principem metody a jednotlivými kroky laboratorního protokolu • Ukázka DNA mikročipů různých plaworem (firma Agilent Technologies)
• Ukázka přístrojového vybavení (hybridizační pícka, skener) • Ukázka výstupů počítačových programů • extrakce dat pomocí Agilent Feature Extrac4on • hodnocení celogenomových profilů v programu Agilent Genomic Workbench (seznámení s nastavením programu)
4. Molekulární cytogene/ka člověka II (metoda array-‐CGH) Současný model Samostatná práce studentů s programem Agilent Genomic Workbench • PrakGcké hodnocení celogenomových profilů pacientů OLG FN Brno -‐ demonstrace zajímavých kazuisGk (mentální retardace, vrozené vývojové vady) • PrakGcké hodnocení celogenomových profilů nádorových buněk pacientů s mnohočetným myelomem • Práce s databázemi OMIM, UCSC Genome Browser
4. Molekulární cytogene/ka člověka II (metoda array-‐CGH) Ideální model • Současný model lekce poskytuje základní přehled o metodě array-‐CGH a umožňuje vyzkoušet si analýzu dat • Program Agilent Genomic Workbench je možné stáhnout zdarma
• Není možné realizovat celý laboratorní protokol v rámci semestru • Časová náročnost minimálně 2 dny • Vysoká finanční náročnost cca 35 000 Kč (DNA mikročip včetně chemikálií)
Souhrn požadavků pro ideální model kurzu Bi6270c Cytogene/ka-‐cvičení 1) Organizace cvičení: • Omezení počtu studentů pro jednotlivé čás4 daných lekcí
2) Přístrojové vybavení: • Světelné mikroskopy, fluorescenční mikroskopy • Programy pro analýzu obrazu LUCIA KARYO, LUCIA FISH
3) Finanční prostředky: • Zajištění dostatečného množství fluorescenčních sond (metoda FISH) • Zakoupení dostatečného množství licencí programů LUCIA KARYO, LUCIA FISH
Poděkování za spolupráci a podíl na výuce • doc. RNDr. Petr Kuglík, CSc. • Mgr. Aneta Mikulášová • Studen4 2. a 3. ročníků LGMD a MBG (fotografie ze cvičení JS 2016) • Mgr. Marta Hanáková (cytogene4cké laboratoře OLG FN Brno) • Oddělení lékařské gene4ky FN Brno • Výzkumný ústav veterinárního lékařství, Brno