Obiettivi formativi
Conoscere:
- gli strumenti genetici disponibili per l’analisi funzionale di geni, in organismi modello;
- i principali modelli sperimentali in vitro utilizzati nell’ambito della ricerca biomedica;
- i modelli di trasmissione ereditaria delle malattie monogeniche
- l’identificazione di geni malattia;
- le basi molecolari e le potenziali applicazioni della terapia genica;
- la relazioni fra la componente genetica del paziente e la risposta ai farmaci
- le principali applicazioni dell’analisi del DNA in ambito forense.
Capire come l’integrazione dei diversi modelli sperimentali in vivo e in vitro sia in grado di dare risposte specifiche ai diversi problemi biologici.
Acquisire la capacità di elaborare e applicare strategie sperimentali per la risoluzione di problemi di genetica e biotecnologia cellulare.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
1.Genetica molecolare di sistemi modello in vivo e in vitro per la ricerca biomedica e biotecnologica:
- Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Clamydomonas reinhardtii, Drosophila melanogaster, Zebra fish, Mouse
- Colture cellulari, iPSCs (Induced pluripotent stem cells)
2. Genetica molecolare umana:
- Cariotipo umano e malattie da mutazioni genomiche e cromosomiche
- Modelli di trasmissione ereditaria delle malattie monogeniche
- Patologia molecolare
- Identificazione di geni malattia
- Oncogeni e geni oncosoppressori
- Farmacogenetica
- Terapia genica e cellulare
- Genetica forense
Programma esteso
GENETICA MOLECOLARE DI SISTEMI MODELLO IN VIVO E IN VITRO PER LA RICERCA BIOMEDICA E BIOTECNOLOGICA: Saccharomyces cerevisiae: Forward e reverse genetics - Genomica comparativa in microrganismi eucariotici unicellulari - La collezione dei deletanti e sua utilizzazione nell’analisi funzionale - Il lievito come organismo modello per lo studio della genetica mitocondriale e per lo studio di malattie mitocondriali. Il lievito come organismo modello per la drug discovery. Ingegneria metabolica in microrganismi eucariotici: lievito e alghe. Trasferimento genetico e produzione di proteine ricombinanti in sistemi algali
Caenorhabditis elegans: Forward e reverse genetics - Analisi funzionale mediante RNAi - Applicazione di “genome wide screens” nello studio di patologie umane.
Drosophila melanogaster: Tecniche genetiche classiche- Trasformazione e clonazione mediata dall'elemento P- Metodi per la costruzione di mutanti mediante reverse genetics: mutagenesi inserzionale mediata da elementi P, mutagenesi con excisione; analisi funzionale mediante RNAi- Ruolo di Drosophila nella drug discovery e come modello nello studio di patologie umane.
Zebra fish: Ciclo vitale. Forward e reverse genetics. Produzione di linee aploidi omozigoti. Silenziamento dell'espressione genica mediante morfolino. Inattivazione genica mediante Zn finger nucleasi, tecnica TALEN e tecnica CRISPR
Mouse:Transgenesi standard. Transgenesi in cellule embrionali staminali. Inattivazione genica (knock-out). Inserimento genico (knock-in). Trasferimento genico in cellule somatiche.
Colture cellulari: le colture primarie, le linee stabilizzate, le cellule immortalizzate,
iPSCs (Induced pluripotent stem cells)
GENETICA MOLECOLARE UMANA:
Cariotipo umano e malattie da mutazioni genomiche e cromosomiche: allestimento del cariotipo e cariotipo umano, cromosomi umani, mutazioni genomiche e cromosomiche, poliploidia, aneuploidia, malattie da variazioni di numero di cromosomi, alterazioni strutturali dei cromosomi e loro conseguenze
Modelli di trasmissione ereditaria delle malattie monogeniche: eredità autosomica recessiva, autosomica dominante, X-linked recessiva, X-linked dominante, Y-linked, mitocondriale, complicazioni nell’eredità mendeliana
Patologia molecolare: tipi di alleli mutati, dominanza e recessività dal punto di vista molecolare
Identificazione di geni malattia: tecniche di next generation sequencing per l’identificazione di malattie, whole exome sequencing, whole genome sequencing
Le due classi principali di geni del cancro: oncogeni e geni oncosoppressori: funzione, tipo di mutazione, meccanismo di attivazione
Farmacogenetica: Geni coinvolti nella farmacocinetica e farmacodinamica – polimorfismi nei geni che influenzano la disponibilità dei farmaci – polimorfismi genetici dei recettori– strategie molecolari per la ottimizzazione della terapia farmacologica
Terapia genica e cellulare: Le differenti strategie per la terapia genica - Acidi nucleici con funzione terapeutica– Metodologie per il trasferimento genico: sistemi virali e non virali–Importanza dei modelli malattia– Esempi di sperimentazioni cliniche di terapia genica ex vivo e in vivo– Cellule staminali e terapia cellulare– L’etica della terapia genica nell’uomo.
Genetica forense: Marcatori genetici utilizzati nelle scienze forensi. Metodi per la rilevazione della variabilità genetica. Validità e realizzabilità dei metodi utilizzati. Determinazione del sesso, origine della specie, profilo individuale. Test di paternità, maternità, familiarità. Interpretazione dei risultati: considerazioni statistiche.
Bibliografia
-Philip Meneely- Analisi Genetica Avanzata
ED. McGraw-Hill
-T. Strachan, A.P.Read-
Genetica molecolare umana
Zanichelli
-M.Giacca-Terapia genica
Springer Biomed 2014
-Ricci, Previderè, Fattorini, Corradi-La prova del DNA per la ricerca della verità, Giuffrè Ed
Articoli originali consigliati
Metodi didattici
Il corso prevede lezioni frontali in presenza con la proiezione di materiale didattico ed alcuni seminari su specifici argomenti del programma. Durante alcune lezioni verranno analizzati e discussi in aula alcuni articoli scientifici inerenti le problematiche affrontate. Il materiale didattico utilizzato nelle lezioni ed eventuali altre risorse didattiche ritenute utili per la preparazione saranno fornite allo studente attraverso la piattaforma Elly. Per accedere a queste risorse online è necessaria l'iscrizione al corso
Modalità verifica apprendimento
Le conoscenze acquisite verranno verificate con una prova scritta, della durata di due ore, durante la quale lo studente dovrà rispondere a tre domande a risposta aperta relative agli argomenti trattati nel corso. Inoltre, verrà chiesto di commentare una figura di un articolo scientifico che verrà fornito in occasione della prova.
Verrà valutata la conoscenza e la comprensione dei diversi argomenti trattati durante le lezioni e la capacità di comunicare in modo chiaro e con proprietà di linguaggio idee e concetti.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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