TECNOLOGIE CELLULARI, MOLECOLARI E TERAPEUTICHE - BIOLOGIA, GENOMICA, GENETICA UMANA E MEDICA

Modulo TECNOLOGIE CELLULARI, MOLECOLARI - BIOLOGIA E GENOMICA

1) Conoscenza e capacità di comprensione 

Al termine del corso, lo studente dovrà dimostrare di conoscere le basi teoriche e sperimentali delle principali tecnologie cellulari e molecolari.

Lo studente dovrà dimostrare di conoscere in termini generali le principali tecnologie per lo studio della genomica e della epigenomica e di applicare queste ultime per lo studio integrato della cellula e degli organismi viventi, con particolare riferimento alle problematiche di Biomedicina Molecolare.

2) Applicazione pratica delle conoscenze acquisite 

Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di identificare gli elementi essenziali di un esperimento biologico e ipotizzare le migliori tecnologie per lo svolgimento dello stesso.

Il corso è organizzato in 35 ore di didattica frontale tramite lezioni con l’ausilio di diapositive e filmati e 12 ore di esercitazione in laboratorio.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenze della struttura e funzione delle cellule, del genoma e dell’epigenoma cellulare

È richiesta la frequenza del corso per almeno il 50% delle lezioni del modulo per essere ammessi all’esame conclusivo del corso.

TECNICHE DI BIOLOGIA CELLULARE:

- allestimento e vita di una coltura cellulare

- colture di linee cellulari primarie ed immortalizzate

- colture cellulari 2D e 3D

- tecnologia iPSCs 

- tecniche di trasfezione di cellule di mammifero mediante metodi fisici e chimici

- principi generali della microscopia

TECNICHE MOLECOLARI:

TECNICHE DI ANALISI E SEPARAZIONE DEGLI ACIDI NUCLEICI

- Estrazione e purificazione degli acidi nucleici da linee cellulari, fluidi biologici e biopsie

- Tecniche spettrofotometriche per l’analisi del DNA e dell’RNA

VETTORI DI CLONAGGIO

- definizione e ruolo dei principali componenti dei plasmidi procariotici ed eucariotici

TECNICHE DI EDITING GENOMICO

-Zinc‐finger nucleases (ZFNs) (1° generazione)

-Transcription activator‐like effector nucleases (TALENs) (2° generazione)

-RNA‐guided nucleases that use the clustered regularly interspaced short palindromic repeat (CRISPR) and a conserved CRISPR‐associated protein (Cas) (3° generazione)

 

QUANTIFICAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA MEDIANTE PCR E REAL-TIME PCR

- Metodi low- ed high-throughput ed analisi dei dati

QUANTIFICAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA MEDIANTE ddPCR

METODI PER LO STUDIO DELLA METILAZIONE DEL DNA

- Metodi aspecifici

- Metodi specifici

- Modifiche del DNA con bisolfito

· METODI PER LO STUDIO DELLE MODIFICHE ISTONICHE

- ChIP

· TECNICHE PER LO STUDIO DEGLI RNA NON CODIFICANTI

- microRNAs, circRNAs e lncRNAs

- Identificazione di ncRNA attraverso metodiche in vitro ed in silico

- Estrazione ed analisi di ncRNA

· INTERAZIONI TRA MACROMOLECOLE BIOLOGICHE

- Interazioni fisiche e funzionali tra ncRNAs

- Interazioni  RNA-proteine e proteine-proteine

ANALISI BIOINFORMATICHE PER LO STUDIO DEI GENOMI E DEI TRASCRITTOMI

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO

Contributo dell’insegnamento agli obiettivi dell’Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile

Goal N. 3: salute e benessere

Target 3.d: Rafforzare la capacità di tutti i paesi, in particolare i paesi in via di sviluppo, per la prevenzione, la riduzione e la gestione dei rischi per la salute nazionale e globale

1. Francesco Amaldi, Piero Benedetti, Graziano Pesole, Paolo Plevani. Tecniche e metodi per la biologia molecolare. Zanichelli

2. Massimo Romani. Epigenetica. Zanichelli

3. Materiale didattico fornito dal docente

NOTA: E’ necessario utilizzare l’edizione più recente dei testi di riferimento.

La prova consiste in un colloquio in cui sarà presentato un powerpoint su un argomento di letteratura scientifica concordato con il docente ed in cui verranno poste 2 domande che vertono su almeno 2 diversi argomenti del programma. La prova permette di verificare: i) il livello di conoscenza sulle tecnologie cellulari e biomolecolari avanzate; ii) la capacità di applicare tali conoscenze per la risoluzione di problemi specifici inerenti lo studio della Biologia e della Genomica, con particolare riferimento alla Biomedicina Molecolare (problem solving ed autonomia di giudizio); iii) la chiarezza espositiva; iv) la proprietà di linguaggio scientifico.

Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:

Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza approfondita degli argomenti, riesce prontamente e correttamente a integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate, risolvendo autonomamente problemi anche di elevata complessità; ha ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio scientifico.

Voto 26-28: lo studente ha una buona conoscenza degli argomenti, riesce a integrare e analizzare in modo critico e lineare le situazioni presentate, riesce a risolvere in modo abbastanza autonomo problemi complessi ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio scientifico appropriato;

Voto 22-25: lo studente ha una discreta conoscenza degli argomenti, anche se limitata agli argomenti principali; riesce a integrare e analizzare in modo critico ma non sempre lineare le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;

Voto 18-21: lo studente ha la minima conoscenza degli argomenti, ha una modesta capacità di integrare e analizzare in modo critico le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata;

Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Descrivere le principali differenze ed applicazioni delle colture cellulari 2D e 3D

Definire l'editing genomico e quali possono essere le sue applicazioni

Tecniche di transfezione delle cellule eucariotiche e loro applicazioni

Principali tecniche usate per lo studio dell’epigenoma

Principali tecniche usate per lo studio delle interazioni tra molecole di RNA