Po úspěšném absolvování předmětu student:
· Definuje pojem genová terapie, popíše její principy, mechanismy účinku a hlavní možnosti využití v klinické praxi; uvede základní etické problémy spojené s genovou terapií a možnosti zneužití.
· Vyjmenuje hlavní typy terapeutických nukleových kyselin a popíše jejich strukturu, mechanismus účinku a typické oblasti použití.
· Kategorizuje virové a nevirové metody vnášení genetického materiálu do buněk; porovná hlavní skupiny virových vektorů s ohledem na buněčný tropismus, inserční kapacitu, integrační chování a bezpečnost; rozliší fyzikální a chemické metody nevirového vnášení a vysvětlí hlavní využívané mechanismy.
· Vysvětlí princip pseudotypování virových vektorů, self‑complementary AAV a základní strategie konstrukce virových vektorů a přípravy produkčních buněčných linií pro jejich pomnožení.
· Vysvětlí hlavní přístupy pro editování genů; rozliší NHEJ a HDR jako hlavní mechanismy opravy zlomů DNA a interpretuje jejich důsledky pro editování genů; popíše složky a mechanismus účinku systému CRISPR/Cas9 a mutační varianty Cas9; vysvětlí koncept a možnosti využití editování bází.
· Vysvětlí princip regulace genové exprese pomocí RNA interference, miRNA a lncRNA a uvede možnosti jejich využití pro genovou terapii.
· Zhodnotí hlavní rizika a bezpečnostní aspekty genové terapie a zdůvodní nutnost regulace exprese vnášených genů; navrhne strategie, jak tato rizika minimalizovat.
· Uvede příklady genů, které lze cíleně modifikovat u nádorových onemocnění; klasifikuje jednotlivé přístupy imunoterapie nádorů, které lze zařadit mezi genovou terapii.
· Kategorizuje sebevražedné geny a uvede jejich příklady a mechanismy účinků; vysvětlí mechanismus bystander efektu a porovná různé kombinace sebevražedný enzym/substrát z hlediska bystander efektu a účinku na nedělící se buňky.
· Popíše základní typy onkolytických virů a jejich konstrukční modifikace vedoucí k selektivní replikaci v nádorových buňkách; uvede mechanismy jejich protinádorového účinku a navrhne způsoby, jak zvýšit jejich selektivitu a účinnost.
· Definuje základní typy protinádorových vakcín, které spadají do genové terapie, popíše jejich konstrukci, mechanismus indukce imunitní odpovědi a možné formy aplikace; porovná výhody a nevýhody DNA a RNA vakcín a navrhne možnosti zvýšení účinnosti DNA vakcinace.
· Popíše strukturu a funkci chimerického antigenního receptoru (CAR) a syntetického receptoru Notch; vysvětlí mechanismy protinádorového účinku CAR‑T/TCR‑T buněk a analyzuje hlavní rizika a komplikace těchto terapií včetně možností, jak omezit toxicitu a zabránit párování endogenních a cizorodých řetězců TCR.
Poslední úprava: Šmahel Michal, RNDr., Ph.D. (19.12.2025)
After successfully completing the course, students will:
· Define the concept of gene therapy, describe its principles, mechanisms of action, and main applications in clinical practice; list the basic ethical issues associated with gene therapy and the possibilities for misuse.
· List the main types of therapeutic nucleic acids and describe their structure, mechanism of action, and typical areas of application.
· Categorize viral and non-viral methods of introducing genetic material into cells; compare the main groups of viral vectors with regard to cell tropism, insertion capacity, integration behavior, and safety; distinguish between physical and chemical methods of non-viral introduction and explain the main mechanisms used.
· Explain the principle of pseudotyping viral vectors, self-complementary AAV, and basic strategies for constructing viral vectors and preparing production cell lines for their amplification.
· Explain the main approaches to gene editing; distinguish between NHEJ and HDR as the main mechanisms of DNA break repair and interpret their implications for gene editing; describe the components and mechanism of action of the CRISPR/Cas9 system and Cas9 mutation variants; explain the concept and possibilities of base editing.
· Explain the principle of gene expression regulation using RNA interference, miRNA, and lncRNA, and list the possibilities for their use in gene therapy.
· Evaluate the main risks and safety aspects of gene therapy and justify the need to regulate the expression of introduced genes; propose strategies to minimize these risks.
· Give examples of genes that can be specifically modified in cancer; classify individual approaches to cancer immunotherapy that can be classified as gene therapy.
· Categorize suicide genes and give examples and mechanisms of their effects; explain the mechanism of the bystander effect and compare different combinations of suicide enzyme/substrate in terms of the bystander effect and effect on non-dividing cells.
· Describe the basic types of oncolytic viruses and their structural modifications leading to selective replication in tumor cells; list the mechanisms of their antitumor effect and suggest ways to increase their selectivity and efficacy.
· Define the basic types of antitumor vaccines that fall under gene therapy, describe their construction, mechanism of immune response induction, and possible forms of application; compare the advantages and disadvantages of DNA and RNA vaccines, and suggest ways to increase the effectiveness of DNA vaccination.
· Describe the structure and function of chimeric antigen receptors (CARs) and synthetic Notch receptors; explain the mechanisms of the antitumor effect of CAR-T/TCR-T cells and analyze the main risks and complications of these therapies, including ways to reduce toxicity and prevent pairing of endogenous and foreign TCR chains.
Poslední úprava: Šmahel Michal, RNDr., Ph.D. (19.12.2025)