GBE 411 | Ders Tanıtım Bilgileri - Genetik ve Biyomühendislik

Dersin Adı

Biyomühendislikte Tasarım ve Analiz

Kodu	Yarıyıl	Teori (saat/hafta)	Uygulama/Lab (saat/hafta)	Yerel Kredi	AKTS
GBE 411	Güz/Bahar	2	2	3	5

Ön-Koşul(lar)	Yok
Dersin Dili	İngilizce
Dersin Türü	Seçmeli
Dersin Düzeyi	Lisans
Dersin Veriliş Şekli	-
Dersin Öğretim Yöntem ve Teknikleri	-
Ulusal Meslek Sınıflandırma Kodu	-
Dersin Koordinatörü	Dr. Öğr. Üyesi Cihangir Yandım
Öğretim Eleman(lar)ı	Dr. Öğr. Üyesi Cihangir Yandım Dr. Öğr. Üyesi Mine Güngörmüşler
Yardımcı(ları)	Araş. Gör. Hüseyin Saygın Portakal

Dersin Amacı

Bu dersin amacı biyomühendislik uygulamalarıyla üretilen tanı araçları ve tıbbi biyomoleküllerin tasarım ve analizini biyoproses üretim sürecini de kapsayacak şekilde yapmayı öğretmektir.

Öğrenme Çıktıları

#	İçerik	PÇ Sub	* Katkı Düzeyi
#	İçerik	PÇ Sub	1	2	3	4	5
1	Moleküler bir tanı yöntemini dizayn edebilecektir.
2	Moleküler tanı araçlarının sınırlarını tartışabilecektir.
3	Multipleks moleküler tanının dizaynını ve analizini açıklayabilecektir.
4	Biyomühendislikle üretilen bir ilacın dizaynını simüle ederek modelleyebilecektir.
5	Biyoproses üretiminde deneysel optimizasyon sürecini belirleyebilecektir.
6	Biyoreaktör dizaynının prensiplerini açıklayabilecekt,r.
7	Akış-aşağı üretim sürecinin dizayn ve analizini kapsayan stratejileri tartışabilecektir.
8	Bir biyoproses tasarımının fizibilitesini analiz edebilecektir

Ders Tanımı

Biyomühendislikle üretilen moleküler tanı aracı ve tıbbi biyomoleküllerin üretim süreçleriyle birlikte, hesaplamalı ve simülasyonlu tasarımı ve analizi ders kapsamında işlenecektir. Burada örnekler üzerinden moleküler tanı dizaynı ve ilaç simülasyon modelleri açıklanarak ilk once üretim öncesi dizayn üzerinde durulacak, daha sonra ise biyolojik ilaç ve tanı kiti üretiminin son basamakları fabrika üretimi çerçevesinde değerlendirilecektir. Verilen proje ödevleri ile öğrencilerin bilgi ve yeteneklerini kullanabilecekleri bir platform oluşturulacaktır.

Dersin İlişkili Olduğu Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları

Dersin Kategorisi	Temel Ders
	Uzmanlık/Alan Dersleri	X
	Destek Dersleri
	İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri
	Aktarılabilir Beceri Dersleri

Hafta	Konular	Ön Hazırlık	Öğrenme Çıktısı
1	Tanı testi tasarımı ve analizi	• Chapter 4 and 5. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics (6th edition). Rifai, Horvath, Wittwer. Elsevier, 2018 • How to evaluate a diagnostic test. Leeflang and Allerberger. Clin Microbiol Infect. 2019;25(1):54-59 • Designing studies for diagnostic tests. Bakke. Clin Respir J. 2008;2 Suppl 1:72-5. • Characteristics of good diagnostic studies. Mol et al. Semin Reprod Med. 2003;21(1):17-25.
2	Biyosensör tasarımı, limitasyonları ve uygulamaları	• Blueprints for biosensors: Designs,Limitations and Applications. Carpenter et al. Genes (Basel). 2018; 9(8): 375.
3	Immuno-ölçüm testlerinin tasarımı ve analizi	• Chapter 23. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics (6th edition). Rifai, Horvath, Wittwer. Elsevier, 2018 • Designing paper-based immunoassays for biomedical applications. Hristov et al. Sensors (Basel). 2019; 19(3): 554.
4	Nükleik asit testlerinin tasarımı ve analizi	• Guidance on the development and validation of diagnostic tests that depend on nucleic acid amplification and detection. Saunders et al. J Clin Virol. 2013; 56(3):260-70.
5	Sistem minyatürizasyonu	• Chapter 24. Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics (6th edition). Rifai, Horvath, Wittwer. Elsevier, 2018
6	Moleküler kenetlenme ile biyoilaçların tasarımı	• Chapter 3. Computational Drug Discovery and Design. Springer Protocols, Humana Press, 2018. Gore and Jagtap. • Molecular Docking and structure-based drug design strategies. Ferreira et al. Molecules. 2015; 22;20(7):13384-421.
7	Biyomoleküler dinamiklerin simülasyonu	• Chapter 6 and 13. Computational Drug Discovery and Design. Springer Protocols, Humana Press, 2018. Gore and Jagtap. • Bridging molecular docking to molecular dynamics in Exploring ligand-protein recognition process: An overview. Salmaso and Moro. Front Pharmacol. 2018 Aug 22;9:923
8	Tekrar ve arasınav
9	Biyoproses optimizasyonu ve deneysel tasarımı	• Experimental design methods for bioengineering applications. Gundogdu et al. Crit Rev Biotechnol. 2016;36(2):368-88. • Bioprocess Engineering Principles (2nd Edition),Doran P, Academic Press, 2012
10	Biyoproses optimizasyonu ve deneysel tasarımı	• Model-assisted design of experiments as a concept for knowledge-based bioprocess development. Moller et al. Bioprocess Biosyst Eng. 2019 May;42(5):867-882. • Bioprocess Engineering Principles (2nd Edition),Doran P, Academic Press, 2012
11	Biyoreaktör dizaynı	• Chapter 14. Bioprocess Engineering Principles (2nd Edition),Doran P, Academic Press, 2012
12	Biyoreaktör dizaynı	• Chapter 14. Bioprocess Engineering Principles (2nd Edition),Doran P, Academic Press, 2012
13	Akış-aşağı üretim tasarım ve analizi	• Downstream Processing Technologies/Capturing and Final Purification : Opportunities for Innovation, Change, and Improvement. A Review of Downstream Processing Developments in Protein Purification. Singh and Herzer. Adv Biochem Eng Biotechnol. 2018;165:115-178.
14	Fizibilite analizi	• Integrated continuous bioprocessing: Economic, operational, and environmental feasibility for clinical and commercial antibody manufacture. Pollock et al. Biotechnol Prog. 2017 ; 33(4): 854–866.
15	Genel dönem tekrarı
16	Final Sınavı

Ders Kitabı

Tietz Textbook of Clinical Chemistry and Molecular Diagnostics (6^th edition). Rifai, Horvath, Wittwer. Elsevier, 2018 ISBN: 978-0-323-35921-4
Computational Drug Discovery and Design. Springer Protocols, Humana Press, 2018. Gore and Jagtap. ISBN 978-1-4939-7755-0
Bioprocess Engineering Principles (2nd Edition),Doran P, Academic Press, 2012. ISBN: 978-0122208515

Önerilen Okumalar/Materyaller

• How to evaluate a diagnostic test. Leeflang and Allerberger. Clin Microbiol Infect. 2019;25(1):54-59

• Designing studies for diagnostic tests. Bakke. Clin Respir J. 2008;2 Suppl 1:72-5.

• Characteristics of good diagnostic studies. Mol et al. Semin Reprod Med. 2003;21(1):17-25.

• Blueprints for biosensors: Designs,Limitations and Applications. Carpenter et al. Genes (Basel). 2018; 9(8): 375.

• Designing paper-based immunoassays for biomedical applications. Hristov et al. Sensors (Basel). 2019; 19(3): 554.

• Guidance on the development and validation of diagnostic tests that depend on nucleic acid amplification and detection. Saunders et al. J Clin Virol. 2013; 56(3):260-70.

• Miniaturized nucleic acid amplification systems for rapid and point-of-care diagnostics: a review. Ahmad and Hashsham. Anal Chim Acta. 2012 Jul 6;733:1-15.

• Miniaturized immunoassays: moving beyond the microplate. Vercht and Bakhtiar. Bioanalysis. 2012 Jan;4(2):177-88.

• Bioengineering methods for analysis of cells in vitro. Underhill et al. Annu Rev Cell Dev Biol. 2012;28:385-410..

• Molecular Docking and structure-based drug design strategies. Ferreira et al. Molecules. 2015; 22;20(7):13384-421.

• Bridging molecular docking to molecular dynamics in Exploring ligand-protein recognition process: An overview. Salmaso and Moro. Front Pharmacol. 2018

• Experimental design methods for bioengineering applications. Gundogdu et al. Crit Rev Biotechnol. 2016;36(2):368-88.

• Model-assisted design of experiments as a concept for knowledge-based bioprocess development. Moller et al. Bioprocess Biosyst Eng. 2019 May;42(5):867-882.

• Downstream Processing Technologies/Capturing and Final Purification : Opportunities for Innovation, Change, and Improvement. A Review of Downstream Processing Developments in Protein Purification. Singh and Herzer. Adv Biochem Eng Biotechnol. 2018;165:115-178.

• Integrated continuous bioprocessing: Economic, operational, and environmental feasibility for clinical and commercial antibody manufacture. Pollock et al. Biotechnol Prog. 2017 ; 33(4): 854–866.

• Heller et al. Annu Rev Anal Chem (Palo Alto Calif). 2018; 12;11(1):79-100.

Yarıyıl Aktiviteleri	Sayı	Katkı Payı %	LO 1	LO 2	LO 3	LO 4	LO 5	LO 6	LO 7	LO 8
Katılım
Laboratuvar / Uygulama
Arazi Çalışması
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği
Portfolyo
Ödev
Sunum / Jüri Önünde Sunum	2	20
Proje	2	40
Seminer/Çalıştay
Sözlü Sınav
Ara Sınav	1	15
Final Sınavı	1	25
Toplam

Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı	5	75
Yarıyıl Sonu Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı	1	25
Toplam

Yarıyıl Aktiviteleri	Sayı	Süre (Saat)	İş Yükü
Teorik Ders Saati (Sınav haftası dahildir: 16 x teorik ders saati)	16	2	32
Laboratuvar / Uygulama Ders Saati (Sınav haftası dahildir. 16 x uygulama/lab ders saati)	16	2	32
Sınıf Dışı Ders Çalışması	16	1	16
Arazi Çalışması			0
Küçük Sınav / Stüdyo Kritiği			0
Portfolyo			0
Ödev			0
Sunum / Jüri Önünde Sunum	2	3	6
Proje	2	14	28
Seminer/Çalıştay			0
Sözlü Sınav			0
Ara Sınavlar	1	16	16
Final Sınavı	1	20	20
		Toplam	150

#	PÇ Sub	Program Yeterlilikleri / Çıktıları	* Katkı Düzeyi
#	PÇ Sub	Program Yeterlilikleri / Çıktıları	1	2	3	4	5
1	Matematik, Fen Bilimleri ve Genetik ve Biyomühendislik konularında yeterli bilgi sahibidir; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanır.		-	-	-	-	-
2	Karmaşık Genetik ve Biyomühendislik problemlerini saptar, tanımlar, formüle eder ve çözer; bu amaca uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçer ve uygular.		-	-	-	-	-
3	Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlar; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygular.		-	-	X	-	-
4	Genetik ve Biyomühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirir, seçer ve kullanır; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanır.		-	-	X	-	-
5	Genetik ve Biyomühendislik araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlar, deney yapar, veri toplar, sonuçları analiz eder ve yorumlar.		-	-	X	-	-
6	Genetik ve Biyomühendislik disiplini içinde ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışır; bireysel çalışma sergiler.		-	-	-	-	-
7	Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurar; etkin rapor yazar ve yazılı raporları anlar, tasarım ve üretim raporları hazırlar, etkin sunum yapar, açık ve anlaşılır talimat verir ve alır.		-	-	-	-	-
8	Genetik ve Biyomühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın sorunları hakkında bilgi sahibidir; Genetik ve Biyomühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçlarının farkındadır.		-	-	-	-	-
9	Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilincine sahiptir; Genetik ve Biyomühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi sahibidir.		-	-	-	-	-
10	Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi sahibidir; girişimcilik, yenilikçilik hakkında bilinçlidir; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi sahibidir.		-	-	X	-	-
11	Bir yabancı dili kullanarak Genetik ve Biyomühendislik ile ilişkili konularda, bilgi toplar ve meslektaşları ile iletişim kurar.		-	-	-	-	-
12	İkinci yabancı dili orta düzeyde kullanır.		-	-	-	-	-
13	Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilincindedir; bilgiye erişir, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izler ve kendini sürekli yeniler; insanlık tarihi boyunca oluşan bilgi birikimini Genetik ve Biyomühendislik alanıyla ilişkilendirir.		-	-	-	-	-