Dirigido a
Este programa está dirigido a profesionales, técnicos con experiencia laboral y estudiantes avanzados de pregrado que buscan adentrarse en el apasionante mundo de la biología molecular aplicada, de diversas disciplinas como Ciencias Biológicas, Ingeniería, Química, Farmacéuticos, Científicos de Datos, Biotecnología, medicina y áreas afines.
Requisitos: Dado que el programa incluye un curso fundamental de biología molecular, no es necesario que los participantes tengan una formación previa profunda en ciencias biológicas. Sin embargo, es importante que cuenten con una base educativa sólida y estén motivados para aprender y aplicar nuevas tecnologías biotecnológicas.
Objetivos
Al finalizar el programa, el estudiante estará en capacidad de:
- Diseñar y Optimizar Vectores de Expresión para la producción de proteínas recombinantes, aplicando principios avanzados de biología molecular y técnicas de clonación para su uso en biomedicina, biotecnología industrial y producción de proteínas terapéuticas.
- Manejar y Aplicar Herramientas Bioinformáticas esenciales en la biología molecular, utilizando bases de datos y software especializado para el análisis de secuencias genéticas y proteicas, lo que le permitirá realizar investigaciones y desarrollos en campos como la genética, la biotecnología y la biomedicina.
- Comprender y Aplicar el Sistema CRISPR-Cas para edición genética, incluyendo el diseño de guías específicas, manipulación de genes y evaluación de resultados, permitiéndole abordar proyectos de edición genética en investigación y desarrollo biotecnológico.
- Diseñar y Construir Circuitos Genéticos en el contexto de la biología sintética, integrando conocimientos para la creación de sistemas biológicos programables, aplicables en medicina, agricultura y medio ambiente, y desarrollando competencias para enfrentar retos de diseño en biotecnología moderna.
- Aplicar Técnicas Avanzadas de Análisis de ADN, ARN y Proteínas, desarrollando habilidades en el manejo de bases de datos y herramientas bioinformáticas que permitan el análisis molecular en proyectos de innovación y desarrollo en la industria biotecnológica.
- Interpretar y Analizar Resultados de Edición Genética y Biología Sintética, desarrollando la capacidad de evaluar datos experimentales y realizar ajustes necesarios en sistemas biológicos, garantizando la eficacia de sus aplicaciones en diversos contextos industriales, médicos y ambientales.
Metodología
El Programa combina sesiones teóricas con actividades prácticas en una estructura balanceada que permite a los estudiantes no sólo adquirir conocimientos conceptuales, sino también aplicarlos en escenarios reales de laboratorio, prácticas computacionales y simulaciones. La metodología está centrada en un enfoque activo y participativo, orientado a la resolución de problemas y el aprendizaje basado en proyectos.
Contenido
Curso 1. Biología Molecular: La Ciencia Detrás de la Innovación Genética
Sesión 1:Introducción a la Biología Molecular
- Objetivos: Introducción a los conceptos clave en biología molecular.
- Temas: Estructura y función del ADN, ARN y proteínas; flujo de la información genética (Dogma Central).
Sesión 2: Estructura y Función de Proteínas
- Objetivos: Entender la relación entre la estructura de las proteínas y su función biológica.
- Temas: Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de proteínas; plegamiento y dominios.
Sesión 3 Práctica Computacional: Búsqueda y Análisis de Estructuras de Proteínas
- Objetivos: Explorar bases de datos de estructuras proteicas y analizar su función.
- Temas: Uso de herramientas en PDB para la búsqueda de estructuras de proteínas.
Sesión 4:Estructura del ADN y Replicación
- Objetivos: Comprender la estructura del ADN y los mecanismos de replicación.
- Temas: Doble hélice del ADN, bases nitrogenadas, ADN polimerasas, y proceso de replicación.
Sesión 5: Transcripción y Traducción
- Objetivos: Comprender los mecanismos de transcripción del ADN a ARN y la síntesis de proteínas.
- Temas: ARN polimerasa, procesamiento del ARN, ribosomas y codificación genética.
Sesión 6: Práctica Computacional: Introducción a NCBI y Bases de Datos
- Objetivos: Familiarizarse con la plataforma NCBI y aprender a buscar información sobre secuencias genéticas.
- Temas: Uso de la base de datos de secuencias, búsqueda de genes, estructuras y proteínas.
Sesión 7: Mutaciones y Reparación del ADN
- Objetivos: Explorar los tipos de mutaciones y los mecanismos de reparación del ADN.
- Temas: Tipos de mutaciones (puntuales, inserciones, deleciones), reparación por escisión, y otros sistemas de corrección.
Sesión 8: Regulación de la Expresión Génica
- Objetivos: Comprender cómo se regula la expresión de genes en células procariotas y eucariotas.
- Temas: Operón lac, factores de transcripción, epigenética y regulación postranscripcional.
Sesión 9: Práctica Computacional: Análisis de Secuencias y Herramientas Bioinformáticas
- Objetivos: Desarrollar competencias en el uso de herramientas bioinformáticas para el análisis de secuencias.
- Temas: Análisis de secuencias genómicas, alineamientos, BLAST y predicción de estructuras proteicas.
Sesión 10: Herramientas de Biología Molecular
- Objetivos: Conocer las principales herramientas y técnicas utilizadas en biología molecular.
- Temas: PCR, clonación de genes, electroforesis en gel, secuenciación de ADN.
Curso 2. Vectores de Expresión: Innovación en Biotecnología Celular
Sesión 1:Introducción a los Vectores de Expresión
Objetivos: Entender la importancia y el rol de los vectores de expresión en biotecnología.
Temas:
• Definición y tipos de vectores de expresión.
• Estructura y componentes esenciales: promotores, ORF, terminadores, y marcadores de selección.
• Comparación de vectores en sistemas procariontes (bacterias) y eucariontes (levaduras, hongos, células de mamíferos).
• Aplicaciones de los vectores de expresión en la producción de proteínas recombinantes.
Sesión 2: sesión práctica
Búsqueda y análisis de secuencias de vectores comunes en bases de datos bioinformáticas.
Sesión 3: diseño y Construcción de Vectores de Expresión
Objetivos: Desarrollar competencias en el diseño de vectores de expresión específicos para diferentes aplicaciones.
Temas:
• Estrategias para el diseño de vectores según la aplicación.
• Herramientas y software para la edición y simulación del diseño de vectores.
• Selección de sistemas celulares adecuados: bacterias, levaduras, hongos filamentosos, plantas, células de mamíferos, etc.
• Clonación molecular: técnicas de inserción de genes de interés en vectores.
Sesión 4 Sesión práctica:
Diseño de un vector y simulación del proceso de clonación molecular usando Benchling.
Sesión 5 Sistemas de Expresión y Optimización
Objetivos: Aprender a optimizar sistemas de expresión para maximizar la producción de proteínas recombinantes.
Temas:
• Sistemas de expresión en bacterias, levaduras, y hongos: diferencias y ventajas.
• Factores que afectan la expresión: características de secuencias, temperatura, medios de cultivo, y concentración de inductores.
• Comparación de plataformas tradicionales y emergentes para producción a escala industrial.
Sesión 6Purificación y Análisis de Proteínas Recombinantes
Objetivos: Familiarizarse con los métodos de purificación y caracterización de proteínas producidas.
Temas:
• Principios de purificación de proteínas: cromatografía de afinidad, intercambio iónico, y filtración en gel.
• Técnicas de análisis de proteínas: SDS-PAGE, espectrometría de masas, y ensayos de actividad.
• Evaluación de la calidad y funcionalidad de las proteínas recombinantes.
• Estrategias para mejorar la pureza y el rendimiento de la proteína final.
Sesión 7: sesión práctica:
Ensayos de expresión en cultivos de bacterias y levaduras bajo diferentes condiciones, evaluando su rendimiento
Sesión 8 : Aplicaciones Industriales y Proyectos en Biotecnología
Objetivos: Integrar los conocimientos adquiridos para su aplicación en el diseño de proyectos biotecnológicos.
Temas:
• Casos de éxito en la industria: producción de biofármacos, enzimas industriales y proteínas para la investigación.
• Aplicaciones emergentes de los vectores de expresión en sistemas no convencionales (hongos filamentosos, microbios heterólogos).
• Escalado industrial de la producción de proteínas recombinantes.
• Aspectos regulatorios y normativos en la producción de proteínas recombinantes.
Sesión 9 sesión práctica:
Purificación de una proteína recombinante producida en un sistema bacteriano, y análisis de su pureza mediante SDS-PAGE.
Sesión 10 sesión práctica:
Diseño de un proyecto de producción de una proteína recombinante para una aplicación específica, evaluando todos los aspectos técnicos.
Curso 3. Dominando CRISPR-Cas: De la Teoría a la Práctica en Edición Genética
Sesión 1 Introducción a CRISPR-Cas y la Edición Genética
Objetivo: Proporcionar a los estudiantes una base teórica sólida sobre el sistema CRISPR-Cas y sus aplicaciones.
Temas:
Fundamentos de CRISPR-Cas
• Historia y descubrimiento del sistema CRISPR-Cas.
• Tipos de CRISPR-Cas y su mecanismo de acción.
• Componentes esenciales: ARN guía (gRNA), proteína Cas, y ADN diana.
Sesión 2
Aplicaciones de CRISPR-Cas en Edición Genética
• Edición de genes en organismos modelo.
• CRISPR como herramienta de investigación en biología y medicina.
• Casos de estudio: Terapias génicas y mejora de cultivos.
Tendencias y Avances en CRISPR-Cas
• Evolución de las técnicas CRISPR-Cas9, Cas12, y Cas13.
• CRISPR en medicina de precisión y terapias génicas.
Sesión 3 Diseño y Planificación de Experimentos con CRISPR-Cas
Objetivo: Enseñar a los estudiantes a diseñar y planificar experimentos de edición genética utilizando CRISPR-Cas.
Sesión práctica: Diseño de Secuencias Guía (gRNA)
• Herramientas bioinformáticas para el diseño de gRNA.
• Selección del objetivo genético: Eficiencia y especificidad.
• Optimización de gRNA para minimizar efectos fuera del objetivo (off-target).
Sesión 4 Métodos de Entrega de CRISPR en Células y Organismos
Temas:
• Introducción a métodos de transfección: Plásmidos, RNPs, vectores virales.
• Selección del sistema de entrega adecuado según el tipo de célula o tejido.
• Casos de estudio: Edición en células humanas, bacterias, y organismos modelo.
Sesión 5 Planificación Experimental y Control de Calidad
• Diseño de controles experimentales: Positivos, negativos y off-target.
• Estrategias para la validación de ediciones exitosas.
• Herramientas de análisis de resultados: PCR, secuenciación, y análisis bioinformático.
Sesión 6 Bioética y Regulación en Edición Genética
Objetivo: Fomentar el entendimiento de los aspectos éticos y regulatorios en el uso de CRISPR-Cas.
Temas:
• Consideraciones Éticas de la Edición Genética
- Aspectos éticos en la modificación genética de organismos.
- Edición genética en humanos: Controversias y limitaciones.
• Marcos Regulatorios y Normativos
- Legislación vigente sobre la edición genética en América Latina y el mundo.
- Buenas prácticas y manejo responsable de CRISPR en la investigación y la industria.
Sesión 7 Prácticas de Laboratorio en Edición Genética
Temas:
- Generación del gRNA para su evaluación in vitro
- Procesamiento del blanco por la Cas9 in vitro
Sesión 8Análisis de Resultados y Aplicaciones Prácticas
Objetivo: Capacitar a los estudiantes para interpretar los resultados de la edición genética y aplicar el conocimiento en contextos biotecnológicos.
Temas:
• Análisis de Eficiencia y Efectos Fuera del Objetivo
- Herramientas bioinformáticas para el análisis de efectos fuera del objetivo (off-target).
- Evaluación de la eficiencia de la edición en bacterias y levaduras.
- Técnicas de secuenciación y su interpretación para confirmar ediciones exitosas.
• Aplicaciones Prácticas en Biotecnología
- Casos de éxito en la industria biotecnológica: edición de microorganismos para la producción de enzimas, bioetanol, y otros productos de interés industrial.
- Discusión de ejemplos prácticos: cómo se utilizan las bacterias y levaduras editadas genéticamente en procesos industriales y agrícolas.
Sesión 9 Prácticas de Laboratorio en Edición Genética
Objetivo: Desarrollar habilidades prácticas para aplicar CRISPR-Cas en experimentos de edición genética.
Temas:
Edición Genética en Bacterias
• Preparación del experimento:
- Transformación de bacterias con plásmidos CRISPR-Cas.
- Introducción de la secuencia guía (gRNA) para un gen de interés.
• Edición y selección de bacterias editadas:
- Cultivo de bacterias transformadas.
- Selección de colonias exitosas mediante resistencia a antibióticos y otros marcadores.
• Verificación de la edición:
- Análisis de ADN bacteriano mediante PCR.
- Confirmación de la edición por secuenciación de ADN.
Curso 4. Biología Sintética: Diseño y Construcción de Sistemas Biológicos Programables
Sesión 1 Fundamentos y Principios de la Biología Sintética
Objetivos: Introducir los conceptos básicos y la importancia de la biología sintética.
Temas:
• Historia y evolución de la biología sintética.
• Diferencias entre ingeniería genética tradicional y biología sintética.
• Diseño modular y estandarización de componentes biológicos.
• Introducción a los circuitos genéticos y sistemas biológicos programables.
• Ética y aspectos regulatorios en la biología sintética.
Sesión 2 Sesión práctica:
Búsqueda y análisis de ejemplos de circuitos genéticos básicos en bases de datos públicas (BioBricks, Registry of Standard Biological Parts).
Sesión 3 Diseño de Circuitos Genéticos
Objetivos: Desarrollar habilidades para diseñar y ensamblar circuitos genéticos modulares.
Temas:
• Principios de diseño de circuitos genéticos: promotores, represores, operones y amplificadores.
• Herramientas y software de simulación de circuitos biológicos
• Circuitos lógicos biológicos: puertas AND, OR y NOT.
Sesión 4 Sesión práctica:
Diseño y simulación de un circuito genético simple en software, ajustando las variables para observar su comportamiento en diferentes condiciones.
Sesión 5 Herramientas de Construcción de Organismos Sintéticos
Objetivos: Adquirir competencias en la edición genética avanzada y la creación de sistemas biológicos sintéticos.
Temas:
• Técnicas de clonación molecular y construcción de plásmidos.
• Estrategias de ensamblaje modular: Golden Gate y BioBricks.
• Modificación genética de bacterias y levaduras para expresar circuitos sintéticos.
• Optimización de condiciones de cultivo para organismos sintéticos.
Sesión 6 Aplicaciones Industriales, Médicas y Ambientales de la Biología Sintética
Objetivos: Aplicar los principios de biología sintética en proyectos reales y explorar sus aplicaciones en diversas áreas.
Temas:
• Biología sintética en la medicina: biosensores, terapias génicas y producción de biofármacos.
• Aplicaciones industriales: producción de biocombustibles, bioquímicos y biomateriales.
• Soluciones ambientales: biorremediación y captura de carbono con organismos sintéticos.
• Futuras tendencias en biología sintética y sus impactos en la industria.
Sesión 7 Sesión práctica:
Ensamble experimental de piezas estandarizadas de BioBricks utilizando técnicas de clonación molecular.
Sesión 8 Proyecto Final de Diseño de Organismos Sintéticos
Objetivos: Integrar los conocimientos y habilidades adquiridos para desarrollar un proyecto de biología sintética.
Temas:
• Etapas de diseño de un proyecto en biología sintética.
• Evaluación de viabilidad, riesgos y aspectos regulatorios.
• Presentación y justificación de la propuesta de un organismo sintético para una aplicación específica.
• Herramientas de planificación experimental y simulación.
Sesión 9 Sesión práctica:
Desarrollo de un proyecto grupal donde los estudiantes diseñarán un organismo sintético para una aplicación médica, industrial o ambiental. Incluye simulación del comportamiento del sistema biológico programado.
Sesión 10 Sesión práctica:
Evaluación del comportamiento y la eficiencia de un circuito genético bajo diferentes condiciones experimentales.
Profesores
María Francisca Villegas
Microbióloga de la Universidad de los Andes, con doctorado en Ingeniería Bioquímica de UCL, UK. María Francisca lleva más de 5 años en docencia en el área de bioquímica y el estudio del metabolismo microbianos en procesos industriales.
Adriana Bernal
Profesora de cátedra en el Departamento de Arte de la Universidad de los Andes. Es Comunicadora Social de la Universidad Javeriana con énfasis en comunicación audiovisual y educativa. Después de trabajar por dos años en FOCINE, el antiguo Instituto de Fomento Cinematográfico, viajó a realizar estudios de Dirección de Fotografía en la prestigiosa Escuela Nacional de Cine Francesa, FEMIS, y fue pionera en su campo, al abrir las puertas de su profesión para las mujeres en Colombia. Después de haber trabajado en Francia, en Canadá y en Suiza, (Dos largometrajes y alrededor de 30 cortos), Adriana Bernal se estableció en su país como Directora de Fotografía, Comunicadora Audiovisual y docente.
Johana Husserl
Ingeniera Ambiental (Tulane University), Máster en Ingeniería Ambiental (Tulane University) y Ph.D. en Ingeniería Ambiental (Goergia Institute of Technology). Es Profesora Asociada del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de los Andes. Es certificada en Análisis de Riesgo Microbiológico, y tiene amplia experiencia en la cuantificación de microorganismos y la evaluación del riesgo que estos representan para la salud humana.
Darcy Damary Rincón
Microbióloga y Magíster en Diseño de la Universidad de los Andes. Me gusta astrobiología por lo que realicé una opción en astronomía en mi pregrado. Mi trabajo e investigación en Biodiseño se centra en biomateriales a partir de bacterias modificadas genéticamente, microhongos, macrohongos y algas, su para aplicación en contextos industriales; innovación social participativa en comunidades rurales alrededor de bioeconomías y la generación de talleres STEM (ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas) enfocados en la democratización de la ciencia y la tecnología en colegios públicos del país. Estoy interesada en fomentar interacciones y lenguajes que facilite la interdisciplinariedad, especialmente mediante el diseño de cursos que cruzan las fronteras entre departamentos como Diseño, Arquitectura, Ciencias Biológicas e ingenierías. Hago parte del BioArqDis en donde desarrollamos diferentes actividades como, talleres de biodiseño abiertos a todas las disciplinas que permitan fomentar el desarrollo creativo desde la interdisciplinariedad y coordino los espacios de trabajo en biodiseño para los estudiantes de ArqDis en los laboratorios especialmente de ciencias biológicas. Lidero un semillero centrado en procesos de investigación, innovación y creación en Biodiseño.
Andrés Fernando González Barrios
Ingeniero Químico, MSc y PhD en Ingeniería Química. Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de los Andes. Investigador enfocado al diseño de productos y mejoramiento de procesos en la industria de alimentos.
Eventualmente la Universidad puede verse obligada, por causas de fuerza mayor a cambiar los profesores presentados en este documento.
Diana Bernal
Bióloga dedicada a la investigación de las bases genéticas y moleculares de diferentes fenómenos biológicos en plantas, utilizando experimentos de genética clásica y genómica, herramientas de biología molecular, bioinformática, y ensayos controlados en invernadero y en campo. La trayectoria como científica de Diana Bernal empezó en CIAT, el Centro Internacional de Agricultura Tropical, ubicado en el Valle del Cauca, donde se enfocó en la genómica funcional de rasgos de interés agronómico en plantas cultivadas como pastos forrajeros, yuca, arroz y tomate. Después, durante su doctorado en la Universidad de Queensland en Australia, saltó a las plantas silvestres, estudiando las bases genéticas de la evolución de Senecio pinnatifolius, Posteriormente, continúo la investigación en pastos forrajeros desde la Universidad de Harvard, y después realizó su investigación postdoctoral en la Universidad de Northeastern, en Estados unidos, buscando formas de optimizar la producción de Vincristina y Vinblastina, sustancias anticancerígenas de la planta medicinal Catharanthus roseus, por medio de la manipulación de la regulación transcripcional de la ruta metabólica de estas sustancias.
Josman Velasco
Profesor Asistente del Departamento de Ciencias Biológicas con amplia experiencia en biotecnología industrial con una sólida formación en la producción de proteínas recombinantes y bioprocesos. Con un Ph.D. en Biotecnología Industrial de la Universidad de São Paulo, su investigación se ha enfocado en el desarrollo de plataformas microbianas para la producción de enzimas aplicadas en biorrefinerías, destacándose por su trabajo con LPMOs recombinantes y la caracterización bioquímica de estas proteínas. Su experiencia incluye la optimización de bioprocesos en sistemas industriales y el desarrollo de cocteles enzimáticos para la valorización biotecnológica de biomasa, contribuyendo de manera significativa a la bioeconomía y a proyectos de biocatálisis en el sector energético y de materiales
Paola Andrea Reyes Caldas
Paola Andrea Reyes Caldas es una joven investigadora Colombiana con una amplia experiencia en el uso de herramientas moleculares aplicadas al entendimiento de las interacciones vector-patógeno hospedero. En 2010 y 2011 participó y lideró las actividades de laboratorio del equipo que representó a Colombia en el concurso internacional de biología sintética iGEM liderado por el MIT. Con un PhD en Fitopatología de la Universidad de California, Davis, actualmente es Profesora de Cátedra de la Universidad de los Andes y Postdoctora en el Laboratorio de Interacciones Moleculares de Microorganismos de Agricultura-LIMMA dónde su investigación se centra en entender la interacción molecular entre determinantes de patogenicidad de bacterias de importancia agrícola y sus blancos en la planta.
Condiciones
Eventualmente la Universidad puede verse obligada, por causas de fuerza mayor a cambiar sus profesores o cancelar el programa. En este caso el participante podrá optar por la devolución de su dinero o reinvertirlo en otro curso de Educación Continua que se ofrezca en ese momento, asumiendo la diferencia si la hubiere.
La apertura y desarrollo del programa estará sujeto al número de inscritos. El Departamento/Facultad (Unidad académica que ofrece el curso) de la Universidad de los Andes se reserva el derecho de admisión dependiendo del perfil académico de los aspirantes.
Relacionados
- Ciencias Biológicas