Beat Christen: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2019

NameHerr Dr. Beat Christen
LehrgebietExperimentelle Systembiologie
E-Mailbeat.christen@imsb.biol.ethz.ch
DepartementBiologie
BeziehungAssistenzprofessor

NummerTitelECTSUmfangDozierende
551-0324-00LSystems Biology Information 6 KP4VR. Aebersold, B. Christen, M. Claassen, U. Sauer
KurzbeschreibungIntroduction to experimental and computational methods of systems biology. By using baker’s yeast as a thread through the series, we focus on global methods for analysis of and interference with biological functions. Illustrative applications to other organisms will highlight medical and biotechnological aspects.
Lernziel- obtain an overview of global analytical methods
- obtain an overview of computational methods in systems biology
- understand the concepts of systems biology
InhaltOverview of global analytical methods (e.g. DNA arrays, proteomics, metabolomics, fluxes etc), global interference methods (siRNA, mutant libraries, synthetic lethality etc.) and imaging methods. Introduction to mass spectrometry and proteomics. Concepts of metabolism in microbes and higher cells. Systems biology of developmental processes. Concepts of mathematical modeling and applications of computational systems biology.
Skriptno script
LiteraturThe course is not taught by a particular book, but some books are suggested for further reading:

- Systems biology in Practice by Klipp, Herwig, Kowald, Wierling und Lehrach. Wiley-VCH 2005
551-1126-00LTechnologies in Molecular Microbiology4 KP2VH.‑M. Fischer, B. Christen, M. Christen, weitere Dozierende
KurzbeschreibungThe lecture course provides an advanced understanding of modern techniques used in molecular microbiology. Current technologies and research directions in molecular microbiology including applied aspects will be illustrated with paper discussions. The format is a lecture course enriched by group activities.
LernzielThe lecture course aims at providing principles of modern techniques used in molecular microbiology. Emphasis is on genetic, biochemical, and cellular analysis including also bioinformatics aspects. Discussion of a set of commonly applied technologies will assist students in evaluating current research in molecular microbiology and choosing appropriate methods for their own demands.
InhaltImportant genetic, biochemical, biophysical, bioinformatic and structural analysis methods will be presented that are used to gain a deeper understanding of the molecular principles and mechanisms underlying basic physiological processes in prokaryotes. Applied aspects of molecular microbiology and current research in this area will also be covered.

List of topics:
- Analysis of genes, genomes and transcriptomes
- Analysis of proteins, proteomes and microbial systems
- Synthetic biology
SkriptUpdated handouts will be provided during the class.
LiteraturCurrent literature references, relevant papers and handouts will be provided during the lectures.
Voraussetzungen / BesonderesThe following lecturers will contribute to the course:

Prof. Beat Christen (ETH)
Dr. Matthias Christen (ETH)
Prof. Hans-Martin Fischer (ETH)
Dr. Jonas Grossmann (FGCZ)
Dr. Florian Freimoser (Agroscope)
Dr. Bernd Roschitzki (FGCZ)
Dr. Roman Spörri (ETH)
551-1298-00LGenetik, Genomik, Bioinformatik Information 4 KP2V + 2UE. Hafen, C. Beyer, B. Christen, U. K. Genick, J. Piel, R. Schlapbach, G. Schwank, S. Sunagawa, K. Weis, A. Wutz
KurzbeschreibungDie Lerneinheit vermittelt die Grundlagen der modernen Genetik, Genomik und Bioinformatik mit Schwergewicht auf deren Anwendungen zum Verständnis biologischer Prozesse in Bakterien, Modellorganismen und dem Menschen. Die Einheit basiert auf dem Prinzip des "blended learning" und besteht aus Selbststudium auf Moodle, Übungen und Input Lectures von Experten aus dem Departement Biologie.
LernzielAm Ende dieser Lerneinheit kennen Sie die wichtigsten genetischen Methoden in verschiedenen Organismen und können die häufigsten bioinformatischen Analysen mit Hilfe von Online-Services anwenden. Sie kennen die Vor- und Nachteile verschiedener Modellsysteme für die genetische Untersuchung von biologischen Prozessen. Sie wissen welche Mutagenesemethoden es gibt und was die jeweiligen Vor- und Nachteile sind. Sie kennen die Schwierigkeiten bei der Auswahl des Phänotyps für die Selektion in einem Mutageneseexperiment. Sie kennen die Unterschiede zwischen dem Einzelgen-Ansatz und genomweiten Assoziationsstudien. Schliesslich sind Sie in der Lage zu beschreiben, wie Sie einen bestimmten biologischen Prozess mit Hilfe von welchen genetischen bzw. genomischen Methoden in welchem Organismus untersuchen würden.
InhaltDie Erscheinung und die Funktion (Phänotyp) eines Organismus wird durch das Zusammenspiel von Genom (Genotyp) und Umwelt bestimmt. Es gilt: Genotyp + Umwelt = Phänotyp. Das Verstehen dieser Zusammenhänge bis hin zur Voraussage des Phänotyps aufgrund der Kenntnis des Genotyps und der Umweltfaktoren ist eine der zentralen Herausforderungen der modernen Biologie.

In der Lerneinheit zu den Grundlagen der Biologie haben Sie den Aufbau und die Funktion des Genoms und dessen Vererbung gelernt. Ziel dieser Lerneinheit ist es nun, dass Sie lernen, wie genetische, genomische und bioinformatische Methoden angewendet werden, um biologische Prozesse - den Zusammenhang zwischen Genotyp und Phänotyp - zu verstehen.

In den ersten beiden Wochen werden Sie die Grundlagen anhand von interaktiven Lerneinheiten auf Moodle auffrischen und vertiefen. Es folgt eine Einführung in die wichtigsten bioinformatischen Methoden. Sie lernen Genomsequenzen zu suchen, zu vergleichen und Stammbäume von Genen zu erstellen.

Nachdem Sie über die nötigen Grundlagen verfügen, lernen Sie, wie man entweder mit dem gezielten Ausschalten einzelner Genfunktionen oder aber dem Einführen zufälliger Mutationen im Genom biologische Prozesse untersuchen kann. Sie werden verschiedene Modellsysteme (Bakterien, Hefe, Drosophila, Maus) und genetische Ansätze im Menschen kennenlernen.

Herkömmliche genetische Methoden beruhen auf dem Ausschalten einzelner Gene und dem Beobachten des Effekts auf den Organismus (Phänotyp). Aufgrund des beobachteten Phänotyps schliesst man dann auf die normale Funktion des Gens. Dies ist eine starke Vereinfachung, denn Phänotypen basieren praktisch nie auf der Funktion eines einzelnen Gens auch wenn Umweltfaktoren konstant gehalten werden. Daher ist es wichtig, den Einfluss des gesamten Genoms im Zusammenspiel mit Umweltfaktoren auf einen Phänotyp - zum Beispiel die Entstehung einer Krankheit - zu verstehen. Die Methoden der Genomik erlauben erste Ansätze in dieser Richtung. Daher liegt der Schwerpunkt des zweiten Teils der Lerneinheit auf genomweiten Assoziationsstudien. Sie lernen, wie der Einfluss des gesamten Genoms auf einen Phänotyp erfasst werden kann und welche neuen Herausforderungen dies mit sich bringt. Wir betrachten diese Methoden in Modellorganismen und dem Menschen. Sie lernen wie sich das Genom von Krebszellen unter der Selektion des Überlebens dieser Zellen verändert und wie die Analyse der Krebsgenome neue Diagnosen und Therapien ermöglicht.

In dieser Lerneinheit setzen wir auf Active Learning. Jede Woche besteht aus einer eigenständigen Lerneinheit mit klar definierten Lernzielen. In den ersten zwei Stunden erarbeiten Sie die Grundlagen anhand von Texten, Videos und Fragebogen auf der Moodle Plattform. In der 3. Stunde (jeweils dienstags) hält ein Experte auf diesem Gebiet (z.B. Genetische Untersuchungen in der Hefe) ein Input-Referat, welches auf dem von Ihnen Gelernten aufbaut. In der 4. Stunde werden Sie zusammen mit dem Referenten den Stoff der Woche und die Übungen diskutieren. Während der gesamten Lerneinheit stehen Ihnen Assistierende und Dozierende via Online-Forum auf Moodle zur Verfügung.

Zu Beginn der Lerneinheit absolvieren Sie einen kurzen Multiple-Choice Test (formative Assessment) über den Stoff der Lerneinheit. Dieser Test ist nicht prüfungsrelevant, sondern dient der Überprüfung ihres Kenntnisstands auch im Vergleich zu den anderen Studierenden. Zum Schluss der Lerneinheit veranstalten wir einen ähnlichen Test. Damit können Sie und wir den Lerngewinn der Lerneinheit ermitteln und erhalten so einen quantitativen Feedback zur Lerneinheit. Die eigentliche Prüfung orientiert sich einerseits an den für die einzelnen Kapitel definierten Lernzielen und andererseits an den formative Assessment Tests.
SkriptDie Lerninhalte und die Folien der Input Lecture werden auf Moodle zusammengestellt. Dort finden Sie auch weiterführende Information (Artikel, Links, Videos) zum Thema. Sie können die Inhalte von Moodle ausdrucken.
LiteraturAlle Referenzen finden Sie auf Moodle. Um die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet zu verfolgen, folgen Sie auf Twitter folgenden Experten:
@dgmacarthur
@EricTopol
und/oder @ehafen
Voraussetzungen / BesonderesDiese Lerneinheit baut auf der Bio IA Lerneinheit zu Genetik und Genomik auf und basiert auf Self-Learning Einheiten auf Moodle, einer Inputvorlesung durch Fachexperten aus dem D-BIOL und Übungen.
551-1302-00LSynthetic Genomics Belegung eingeschränkt - Details anzeigen
Number of participants limited to 6.

The enrolment is done by the D-BIOL study administration.
6 KP7GB. Christen, M. Christen
KurzbeschreibungLab course on experimental and computational approaches in synthetic microbiology. Participants work in small groups to address current questions in the field of synthetic genomics.
LernzielThe course covers high-throughput biology techniques and design approaches to engineer large-scale synthetic DNA constructs ranging form pathways to entire bacterial genomes. Training in experimental and computational work in a research laboratory.
InhaltResearch project in synthetic biology. Learn basics of DNA part definition, sequence design, de novo DNA synthesis and assembly strategies used for synthetic genomics. Discuss recent advances and current limitations in the field.

Soft skills to be trained: scientific project planning, team-work, presentation and reporting.