Forschungspraktikum Chemische Genetik (Wahl Genomik/Biostatistik) - Cheatsheet.pdf

CRISPR/Cas9-Techniken zur Genmanipulation

Definition:

CRISPR/Cas9: gezielte Genom-Editierung durch RNA-geleitete Endonuklease-Aktivität.

Details:

• CRISPR: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
• Cas9: CRISPR-associated protein 9, Endonuklease
• sgRNA (single guide RNA) führt Cas9 zur Ziel-DNA-Sequenz
• Erzeugung von Doppelstrangbrüchen (Double-Strand Breaks, DSB)
• Reparaturmechanismen: Nicht-homologes End-Joining (NHEJ) oder Homologie-gerichtete Reparatur (HDR)
• Anwendung: Gen-Knockout, Gen-Knockin, Genom-Editierung

Generierung von Knockout- und Knock-in-Organismen

Definition:

Erzeugung von Organismen mit gezielten Genmanipulationen zur Funktionstudie. Knockout: Gene entfernen/deaktivieren. Knock-in: Gene einfügen/modifizieren.

Details:

• Knockout: CRISPR-Cas9 oder homologe Rekombination zur Deaktivierung spezifischer Gene.
• Knock-in: Spezifische Gensequenzen durch homologe Rekombination einfügen oder durch CRISPR-Cas9 präzise modifizieren.
• Anwendungen: Krankheitsmodelle, Genfunktionsanalyse, Entwicklung neuer Therapien.
• Relevante Methoden: Genotypisierung, PCR, Southern Blot, Sequenzierung zur Überprüfung.

Next-Generation Sequencing (NGS) Technologien

Definition:

Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechnologien für schnelle und kosteneffiziente Genom-, Exom- oder RNA-Analysen

Details:

• Ermöglichen Sequenzierung großer Mengen an DNA/RNA
• Techniken: Illumina (SBS), Ion Torrent (Halbleiter-Sequenzierung), PacBio (SMRT), Oxford Nanopore
• Anwendungen: Genomik, Transkriptomik, Mutationsanalyse, Epigenomik
• Output in Form von Rohdaten (reads), die weiter bioinformatisch analysiert werden
• Typische Schritte: Template Preparation, Sequencing, Data Analysis
• Zuverlässigkeit und Genauigkeit variieren je nach Technik und Anwendung

Durchführung von Hochdurchsatz-Screenings

Definition:

Systematische Testung von großen Molekülbibliotheken zur Identifikation von aktiven Substanzen, die eine bestimmte biologische oder biochemische Wirkung haben.

Details:

• Automatisierte Verfahren zur Effizienzsteigerung
• Verwendung von Multi-Well-Platten (z.B. 96-, 384-, oder 1536-Well-Format)
• Hohe Sensitivität und Spezifität erforderlich
• Datenanalyse und Interpretation mittels bioinformatischer Methoden
• Wichtig für die Wirkstoffentdeckung und funktionelle Genomik

Statistische Methoden für Genomdaten

Definition:

Anwendung statistischer Analyseverfahren auf genomische Daten zur Entdeckung genetischer Zusammenhänge und Muster.

Details:

• Wichtige Methoden: Lineare Regression, Logistische Regression, ANOVA.
• Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) identifizieren Zusammenhänge zwischen Genvarianten und Krankheiten.
• Multiple Testkorrekturen notwendig, z.B. Bonferroni-Korrektur.
• PCA (Hauptkomponentenanalyse) zur Reduzierung der Dimensionalität und Visualisierung genetischer Daten.
• Use of R und Python für statistische Analysen.
• Visualisierung von Daten mit ggplot2 oder matplotlib.

Verwendung von R und Python für biostatistische Analysen

Definition:

Nutzung von R und Python zur Durchführung biostatistischer Analysen in der chemischen Genetik.

Details:

• R: Stärken liegt in Statistik und Visualisierung.
• Python: Vielseitigkeit und Integration mit anderen Bereichen (z.B. maschinelles Lernen).
• Paketbeispiele R: \texttt{dplyr}, \texttt{ggplot2}, \texttt{survival}
• Paketbeispiele Python: \texttt{pandas}, \texttt{numpy}, \texttt{scikit-learn}
• Typische Analysen: Varianzanalyse (\texttt{anova}), Überlebensanalyse, Regression (lineare/logistische).
• Datenmanagement und -manipulation in beiden Sprachen.

Ethische Überlegungen in der genetischen Modifikation

Definition:

Ethische Überlegungen betreffen moralische Fragen und gesellschaftliche Auswirkungen der genetischen Modifikation.

Details:

• Betrachtung von Risiken und Nutzen für Gesundheit und Umwelt
• Fragen der Gerechtigkeit und Gleichheit (z.B. Zugang zu Technologien)
• Mögliche Langzeitfolgen und unvorhersehbare Effekte
• Regulierungsmaßnahmen und gesetzliche Rahmenbedingungen
• Öffentliche Akzeptanz und gesellschaftliche Debatte
• Berücksichtigung von Tier- und Menschenrechten

Erstellung wissenschaftlicher Präsentationen

Definition:

Erstellung wissenschaftlicher Präsentationen in der Vorlesung Forschungspraktikum Chemische Genetik (Wahl Genomik/Biostatistik) umfasst das Entwerfen und Präsentieren von Forschungsergebnissen jeweils unter Einhaltung wissenschaftlicher Standards sowie effektiver Kommunikationsprinzipien.

Details:

• Klar strukturiert: Einleitung, Methode, Ergebnisse, Diskussion, Fazit.
• Wissenschaftlich korrekte Darstellung: Diagramme, Tabellen, Latex-Formeln.
• Beachte: Verständlichkeit, prägnante Ausdrucksweise, visuelle Unterstützungen.
• Nutzerechte: Zitierweise (APA, MLA).
• Relevanz zum Forschungskontext und Kursinhalt: Chemische Genetik, Genomik, Biostatistik.
• Technische Tools: PowerPoint, LaTeX, Graphing-Programme (z.B., Matplotlib, ggplot2).
• Formeln: Einbindung mit LaTeX z.B., \( E = mc^2 \)