BMB206: 3D spheroid kultur som `long-term´ in vitro celle model (5 ECTS)

STADS: 01010101

Niveau
PhD-kursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: kwr@bmb.sdu.dk

Yderligere undervisere
sjf@bmb.sdu.dk

Skemaoplysninger
Der er ingen skemaoplysninger for den valgte periode.

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Dette er et kursus på postgraduat niveau (master, PhD niveau)
Deltagerne forventes at have kendskab til grundlæggende cellefysiologi og biokemi på bachelor niveau.
Kendskab til de grundlæggende principper bag lysmikroskopi teknikker vil være godt men ikke nødvendigt.

Kursusintroduktion
Siden de gennembrud der kom indenfor celle dyrkning i 1950érne (i forbindelse med udviklingen af poliovaccinen), har det primære fokus været rettet mod, hvordan man bedst dyrker og opformerer celler i kultur.
Traditionelle 2 dimensionale cellekulturteknikker (2 dimensional cellekultur = 2D) fokuserede på vækstbetingelser, der fremmer hurtigt voksende men lavt differentierede celler. Celler dyrket under sådanne betingelser, er normalt "låst" i en tilstand, hvor de ikke har mulighed for at udvikle deres avancerede cellulære funktioner. Med andre ord, mister cellerne mange af de fysiologiske egenskaber der er vigtige, for at organer kan fungere, når de dyrkes i klassiske 2D kulturer.

Man er ved at indse, at det er nødvendigt med nye celledyrkningsteknikker, der fokuserer mere på cellefunktionalitet. Der dukker dokumentation op for at celler dyrket under de rette betingelser, automatisk organiserer sig i aggregater, som besidder egenskaber der ligner det modne væv, de kommer fra. De opnår også in vivo fysiologiske funktioner.
Tredimensionelle (3D) strukturer viser sig at være essentiel for in vivo-funktionalitet [1-3]. Endothelcelle spheroider kan danne et hult monolag, der udtrykker en vævslignende fænotype [4].
humane epidermale celler gennemgår proliferativ differentiering og danner en kontakt-linse-lignende skive med alle hudens in vivo EM funktioner (undtagen hår) [5]. Canine epithel-nyreceller danner cyster, der ligner uudviklede nyre glomerulus [6] eller, ved behandling med en vækstfaktor, differentierer til forgrenede tubuli, som det ses i nyren [7]. På trods af dette, bliver den meste forskning udført på celler, dyrket i klassiske 2D dyrkningssystemer.
I løbet af dette kursus vil de studerende fokusere på en af de nye 3D dyrkningsteknikker, der anvender vækst af 3D celle spheroider i et `micro-gravity´ miljø. De studerende vil lære at håndtere 3D-kulturer, bruge forskellige kvalitets valideringsmetoder, samt beskrive og forberede biologiske prøver til videre forsøg (præparere prøver til videre anvendelse).
Kurset vil også give kendskab til traditionelle 2D teknikker, specifikke krav til cellekultur laboratorier (laboratorie sikkerheds klassifikation) samt beskrive og demonstrere brugen af elektronisk laboratorie ledelse som en del af god laboratoriepraksis (GLP)

Kompetencer
Efter kurset burde deltagerne kunne:
-  bruge 3D celle kultur system
- Anvende materiale og fortolke resultater produceret af 3D cellekultur system
- Beregne fordoblingstiden for celler dyrket i 3D cellekulturer
- Anvende luminescens-assays til at vurdere cellernes tilstand
- Anvende lysmikroskopi til at vurdere cellernes kvalitet
- Anvende principperne i en elektronisk laboratorie logbog til eksperiment dokumentation og dataoverførsel

Forventet læringsudbytte
Efter kurset vil deltagerne besidde:
- en grundlæggende viden om generelle celledyrknings teknikker
- indgående kendskab til 3D cellekultur systemet
- kendskab til laboratorie klassifikation
- kendskab til forskellige former for laboratorie dokumentation  

Emneoversigt
1. Arbejdsgang og generelle teknikker i celledyrkningslaboratorie 

1.1. hvad er et celle- og vævslaboratorie
- laboratorie klassifikation
- Hvad er nødvendigt i et celle- og vævslaboratorie
- God laboratorie praksis
- Laboratorie dokumentation
- Tænk som en celle

1.2. almindeligt anvendte teknikker indenfor celledyrkning
- Klassisk celledyrkning (flad, 2D) på plader, flasker og multi-brøndsplader
- Cellevalidering: vitalitet, morfologi, tælling, populationsvurdering, passagenummer
- Trypsinering
- Almindeligt anvendte medier og hvorfor de anvendes (glucose, galactose, serumfrit)
- Suspensionskulturer (rotationsflasker, blandingsbeholdere)
- Statiske 3D kulturer (scaffold, gel sandwich kulturer)
- 

2: 3D Spheroid kultur i praksis.

2.1. Forskningsbaserede eksempler på anvendelse af 3D cellekulturer.
- Litteratur baserede eksempler på anvendelse af roterende cellekultur systemer (primært Synthecon vessels)
- Eksempler baseret på eksperimenter i TCEL gruppen (offentliggjorte resultater og igangværende forsøg)
2.2. Forberedelse til bioreaktor håndtering.
- Introduktion til specifikke teknikker, der anvendes i forbindelse med bioreaktoren.
- Præsentation af teknikker, der anvendes i forbindelse med prøvehåndtering og analyse.
2.3. Detaljeret præsentation af vores bioreaktor system
- Forklaring af teoretiske principper
- Hardware præsentation
- driftsformer
2.4. Teoretiske aspekter af 3D celle dyrkning i bioreaktorer
- Vigtigheden af korrekt rotationshastighed
- Påvirkningen af populationens størrelse på den individuelle vækst
- Generelle vedligeholdelsesprocedurer
- Prøvetagningsprocedurer (hvad kan vi tage prøver af og hvad skal vi være opmærksomme på)

Litteratur
Der er i øjeblikket ikke angivet nogle materialer for kurset.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
Mundtlig eksamen efter 7-trinsskalaen, intern censur. Den mundtlige eksamen finder sted en uge efter afslutningen af laboratorieøvelserne. (01010102)
Laboratorieøvelse, bestået/ikke bestået, intern censur ved underviser. (01010122)
Projekt rapport, bestået/ ikke bestået, intern censur ved underviser (01010112)

Beståede laboratorieøvelser og bestået projektrapport er en forudsætning for at kunne deltage i den mundtlige eksamen.

De studerende vil blive evalueret baseret på deres projektbeskrivelse, rapport og mundtlig eksamen.
Til eksamen vil elektronisk laboratorie logbog (ELL) og elektronisk eksperiment protokol (EEP) blive evalueret baseret på deres brugbarhed og fuldstændighed som prepublicerende materiale.
Før den mundtlige eksamen vil de studerende modtage en skriftlig feedback for deres ELL og EEP. Den mundtlige eksamen vil bestå af en generel diskussion om kendskabet til celle kultur (dækkende for emnerne i kurset) og en specifik prokjekt diskussion baseret på ELL og EEP som de studerende har afleveret og den skriftlige feedback fra underviser.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 40 timer
Træningsfase: 29 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 5 timer
 - Laboratorieøvelser: 24 timer

Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på engelsk.

Bemærkninger
Kurset bliver afholdt 1 uge i forårssemesteret (april, maj). Den aktuelle dato er fleksibel og kan blive tilpasset efter andre aktiviteter på BMB (fx. antallet af kurser som udbydes til de studerende i det givende tidsrum) 

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. februar 2014 til 31. januar 2017.