Challenges in Molecular Life Science

Studiewijzer 2023/2024

Globale inhoud

In dit vak worden geavanceerde DNA-technieken (bv Crisp/Cas9 gene editing, SNP genotypering, RNA orgaan typering, Y-chromosomale  genealogie en virus detectie en vaccin productie) behandeld en wordt inzichtelijk gemaakt hoe deze technieken ingezet worden in de Life Sciences. Uitdagingen op het gebied van voedselvoorziening (Moderne plantenveredeling), gezondheid (Corona en andere virussen) en forensics (opsporing en identificatie) worden behandeld in gastcolleges door experts. De cursus bouwt voort op moleculaire kennis die je eerder hebt opgedaan. Daarnaast ontwikkel je praktische vaardigheden in (recombinant) DNA-technologie en in biochemische technieken die veel worden gebruikt in biologisch, biomedisch en celbiologisch onderzoek zoals (kolonie-)PCR, DNA gel-elektroforese, DNA-digestie, ligatie, transformatie, DNA-sequentie analyses, eiwitzuivering uit bacteriën, activiteitsmetingen aan enzymen en identificatie van eiwitten. Ook maak je kennis met bioinformatica tools en computerprogramma’s die gebruikt worden in de moleculaire wetenschappen, zoals BLAST,  in (in silico) kloneringen (Snapgene) en eiwit identificatie middels Massa spectrometry (Mascot) en eiwit structuur analyse (iCn3d) . Het practicum is opgezet als een ministage waarbij je op basis van recente literatuur een hypothese ontwikkelt die je vervolgens experimenteel gaat toetsen in het lab. Daarnaast verdiep je je in de geavanceerde moleculaire technieken middels opdrachten gekoppeld aan colleges van de gastdocenten.

Studiemateriaal

Literatuur

• Molecular biology of the cell, 6th edition. Alberts B., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. (2014) Taylor & Francis Inc. (ISBN: 9780815344643)

  Artikelen beschikbaar op Canvas.

Syllabus

• Practicum klapper Challenges in Molecular Life Sciences

Practicummateriaal

• Labjournaal, laptop, labjas en geprinte syllabus.

   

Software

• snapgene en mascot licenties via de cursus.

  iCn3D, free plugin.

   

Leerdoelen

• De student kan zelfstandig in SnapGene een in silico klonering ontwerpen, de klonering uitvoeren en de verkregen (tussen)resultaten interpreteren op basis van bv een diagnostische agarose gel, een DNA digestie-patroon, een PCR resultaat, een eiwit gel en bacterial colony counts en deze resultaten rapporteren in een labjournaal.
• De student kan het werkingsmechanisme uitleggen van moleculaire biologische technieken voor het kloneren van genfragmenten ( DNA ligatie, recombinatie, PCR, restrictie-analyse van plasmide DNA, bacterie-transformatie, werken met DNA plasmiden, recombinatie enzymen etc.) en deze technieken zelfstandig uitvoeren.
• De student kan uitleggen hoe een heteroloog eiwit tot expressie gebracht wordt in een bacterie en gezuiverd kan worden op basis van de biochemische eigenschappen voor verdere karakterisatie. Daarnaast kan de student deze proeven zelfstandig uitvoeren m.b.v. een protocol;
• De student kan een hypothese formuleren over de functie- en biochemische eigenschappen van een specifiek eiwit (protein fosfatase 5) en een proefopzet ontwerpen om deze te toetsen middels experimenten;
• De student kan beschrijven hoe (geavanceerde) moleculaire biologische technieken werken zoals Gateway, Goldengate, Gibson assembly;
• De student kan informatie uit lezingen en wetenschappelijke literatuur over toepassing van Moleculaire technologieën interpreteren en de essentie van de technieken kunnen presenteren in de vorm van een grafisch abstract, essay of presentatie;
• De student kan moleculaire biologische technieken voor het kloneren van genfragmenten ( DNA ligatie, PCR, restrictie-analyse van plasmide DNA, bacterie-transformatie, werken met DNA plasmiden, recombinatie enzymen etc.) zelfstandig uitvoeren.

Onderwijsvormen

• Hoorcollege
• Werkcollege
• (Computer)practicum
• Zelfstandig werken aan bijv. project/scriptie
• Begeleiding/feedbackmoment
• Zelfstudie
• Presentatie/symposium

• 1 inleidend hoorcollege van maximaal 2 uur waarin kennis en vaardigheden belangrijk voor het begrijpen en kunnen uitvoeren van het practicum behandeld worden.
• 1 college (dr Pfeilmeier) waarin moderne recombinant DNA technieken voor klonering en genexpressie behandeld worden. In dit college worden ook technieken die in het practicum gebruikt worden behandeld.
• 1 college (van Leeuwen) over eiwitzuiveringen en eigenschappen van eiwitten. In dit college worden ook technieken die in het practicum gebruikt worden behandeld.
• 1 college (dr. Kramer) waarin eiwit identificatie middels massa spectrometrie behandeld worden. In dit college worden ook technieken die in het practicum gebruikt worden behandeld.
• 3 Keynote lectures van maximaal 2 uur waarin experts de rol van moleculaire technieken in hun vakgebieden duiden (humane virologie (Dr van der Hoek), forensische wetenschappen (Prof dr Sijen) en plantwetenschappen (Dr Takken)) .
• 2 werkcolleges waarin studenten ondersteuning krijgen bij het uitwerken van de opdrachten gerelateerd aan de  keynote lectures.
• 1 computeropdracht waarin je Snapgene gebruikt om een in vitro klonering uit te voeren, 1 computeropdracht waarin je met iCn3D een structuur analyse op het PP5 eiwit uitvoert en 1 computeropdracht waarin je met mascot een proteomics analyse uitvoert op je eigen eiwit monster.
• Acht dagen practicum Moleculaire technieken (verplichte aanwezigheid) inclusief het voorbereidend hoorcollege en een nabespreking.
• ±100 uur zelfstandig werken/zelfstudie. We verwachten een academische houding, daarbij hoort voorbereiding voor de practica,  maken van de opdrachten en bijhouden labjournaal. Ook valt hieronder het (gezamenlijk) schrijven van de essays voor Challenges in Forensics en Challenges in Precision breeding, en het maken van de grafische abstract en poster panel voor Challenges in Virology na het bestuderen van relevante wetenschappelijke artikelen en het volgen van de keynote lectures.  
• Presentaties waarin de studenten hun virus poster presenteren middels een flash talk. 
• zie Datanose voor de meest recente roostering

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Deelname aan (computer)practica, veldwerk en werkcolleges is in principe verplicht. Eventueel aanvullende eisen worden per onderdeel in de studiewijzer omschreven. Hier staat ook beschreven wat de eventuele consequenties zijn van het niet nakomen van deze verplichting.
  

Aanvullende eisen voor dit vak:

• Deelname aan (computer)practica  is  verplicht. Eventueel aanvullende eisen worden per onderdeel in de studiewijzer omschreven. Hier staat ook beschreven wat de eventuele consequenties zijn van het niet nakomen van deze verplichting.

Aanvullende eisen voor dit vak:

• Aanwezigheid en voorbereiding is verplicht voor het practicum, practicum deelname is essentieel voor leerdoel 2, 3, 4 en 7. Niet deelnemen is NAV. Bij te laat komen kan de student uitgesloten worden van het practicum (NAV). Gezien de complexiteit van het practicum en het doorlopen van de experimenten is niet mogelijk om het practicum te herkansen.
• Bovenstaande aanwezigheidsplicht geldt ook voor de 3 Keynote lectures en de vier inleidende colleges voorafgaand aan het practicum daar hier de instructie gegeven wordt voor de opdrachten.
• Student dient aanwezig te zijn bij de virus presentaties van de eigen en andere werkgroepen. 
• Voor dit vak gelden de overige aanwezigheidsregels zoals vermeld in OER B van Biologie.

Mocht je wegens persoonlijke omstandigheden (denk hierbij aan ziekte of bijzondere familieomstandigheden) niet kunnen deelnemen aan een verplichte onderwijsbijeenkomst, neem dan direct per e-mail contact op met de vakcoördinator. De vakcoördinator bespreekt dan met je of er mogelijkheden er zijn om het onderwijs op een andere wijze te volgen, en zo ja welke.

Ben je langdurig niet in staat om onderwijs te volgen (langer dan 1 week), neem dan ook contact op met de studieadviseur.

Toetsing

• Om technische redenen is het  niet  mogelijk een inhaalpracticum te organiseren. Het niet bijwonen van meerdere dagen van het practicum, of het niet inleveren van het labjournaal betekend dat aan dit onderdeel niet voldaan kan worden (NAV).
• Te laat inleveren van het labjournaal leidt tot aftrek van punten, een halve punt per dag te laat. 
• Het practicum dient met een voldoende (>5.5) afgerond te worden (het cijfer betreft het gecombineerde cijfer voor practicum inzet en labjournaal, zie rubric ). Indien het labjournaal als onvoldoende (<5.5) wordt beoordeeld, dan mag er éénmaal een gecorrigeerd labjournaal worden ingeleverd. Maximale cijfer van een gecorrigeerd labjournaal is een 6. 
• Het gemiddelde cijfer van de drie theoretische opdrachten (essays voor forensics en veredeling opdracht en de poster met abstract + legenda + presentatie voor virusopdracht) moeten een voldoende (>=6) zijn, het laagste cijfer van maximaal een van de opdrachten mag niet onder de 5 liggen. Indien onvoldoende dan mag er eenmaal een gecorrigeerde versie worden ingeleverd (binnen een week), het maximale cijfer voor een revisie is een 6. Voor iedere opdracht is een rubric beschikbaar op canvas waarmee het cijfer bepaald wordt. 
• Niet inleveren van een of meerdere schrijfopdrachten leidt tot een NAV.
• Te laat inleveren van de theoretische schrijfopdrachten leidt tot puntaftrek (half punt per dag). 

Inzage toetsing

De beoordelingsmodellen voor praktische en theoretische opdrachten worden gepubliceerd op canvas en ook de beoordelingen worden via Canvas aan de studenten beschikbaar gesteld. 

Opdrachten

- Uitvoeren van het practicum en in het  inleveren van het labjournaal met daarin de zelfverkregen data beteft een individuele opdracht. Beiden worden becijferd (0-10) en tellen voor 50% mee voor het eindcijfer.

- De essay over een Moleculaire techniek in Forensics wordt in duo's uitgevoerd. Dit onderdeel wordt beoordeeld middels een rubric (0-10) en telt voor 25% mee voor het eindcijfer. 

- De essay over Crispr/Cas9 en een specifieke toepassing wordt in duo's uitgevoerd. Dit onderdeel wordt beoordeeld middels een rubric (0-10) en telt voor 25% mee voor het eindcijfer. 

- De grafische abstract die een humaan virus, virale infectie en diagnostiek beschrijft op moleculair niveau en het beschrijven van het werkingsprincipe van een specifiek vaccin type of medicijn is een groepsopdracht (groep van 4 personen). Dit onderdeel wordt beoordeeld volgens de rubric (0-10) en telt voor 25% mee voor het eindcijfer. Weging van de onderdelen (grafisch abstract, legenda en presentatie) wordt uitgesplitst in de rubric.

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: http://student.uva.nl

Weekplanning

Aanvullende informatie

‘Verwerking vakevaluaties’ - de leeropbrengsten voor de essentiele onderdelen liggen normaliter zeer hoog en worden  hogelijk gewaardeerd worden door de studenten. Ook de andere leerobrengsten en de kwaliteit van het vak worden bovengemiddeld hoog gewaardeerd, het vak wordt daarnaast als zeer leerzaam beoordeeld. Bij de kernresultaten geeft regelmatig 100% van de studenten aan zeer tevreden te zijn. Ook de verschillende onderwijs en toetsvormen worden hogelijk gewaardeerd en het niveau wordt beoordeeld als goed (niet te makkelijk/moeilijk). Ook de beoordeling van de hoorcolleges gegeven door verschillende docenten scoort op alle gebieden hoog. Enige puntje van kritiek  is dat sommige studenten de werkdruk bij het practicum als hoog ervaren. Dit is deels perceptie want feitelijk waren we alle practicum dagen eerder klaar dan in het rooster vermeld stond. Als een student efficient gebruik maakte van de wachtstappen om labjournaal bij te werken en voor te bereiden voor de volgende dag, dan is er  geen huiswerk. Dit aspect zal dit jaar expliciet benadrukt worden bij het openingscollege en inleiding van het practicum. De gebruikte rubriek voor evaluatie van het practicum was zeer uitgebreid en is dit leerjaar vereenvoudigd. 

Contactinformatie

Coördinator

• dr. ing. F.L.W. Takken

Docenten

• Bas Beerens
• ing. J.D. Bleeker
• N.F. Gaertner
• J. Guo
• Lia van der Hoek
• Gertjan Kramer
• Pim van Leeuwen
• dr. J.S. Pfeilmeier
• Winfried Roseboom
• ir. Wijnand Schravesande
• dr. ir. Titia Sijen
• B.V. Vlieger MSc
• Ringo van Wijk