Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze di base sulla produzione di proteine biotecnologiche e sul loro utilizzo in ambito terapeutico e diagnostico. Gli esempi presentati nella parte sistematica del corso hanno lo scopo sia di far conoscere le specifiche proteine che di presentare la varietà di prodotti, tecniche di produzione, purificazione e caratterizzazione attualmente disponibili, nonché i diversi ambiti e modalità di impiego dei farmaci biotecnologici. In particolare, al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
1. Capire le tecniche, i processi e le problematiche inerenti la produzione, caratterizzazione, conservazione e l’utilizzo dei farmaci prodotti mediante processi biotecnologici. Conoscere la struttura, funzione, meccanismo d’azione, modalità di produzione e impiego dei farmaci biotecnologici trattati a lezione. Conoscere definizione ed esempi di farmaci biosimilari e biobetter, nonchè capire le finalità di processi quali la peghilazione di farmaci, l’iperglicosilazione, la produzione di proteine di fusione e la coniugazione di piccole molecole con macromolecole. (Conoscenza e capacità di comprensione).
2. Interpretare e commentare criticamente le conoscenze relative ad ogni proteina biotecnologica trattata nel contesto più ampio della produzione ed utilizzo di farmaci biotecnologici. Applicare le conoscenze acquisite alla comprensione delle strategie di modificazione strutturale di proteine fisiologiche al fine del miglioramento delle proprietà (Conoscenza e capacità di comprensione applicate).
3. Individuare caratteristiche rilevanti di specifiche proteine e trarne conseguenze sulla modalità di produzione biotecnologica, sulle possibili modificazioni strutturali e sull’impiego. Saper rispondere in modo adeguato a domande, suggerimenti e critiche (Autonomia di giudizio).
4. Esporre con linguaggio specifico ed appropriato, sia a specialisti che a non specialisti, le conoscenze, i concetti e le indicazioni pratiche inerenti i farmaci biotecnologici, sia per quanto riguarda gli aspetti più generali relativi alla produzione delle proteine ricombinanti che quelli specifici di ogni farmaco trattato a lezione (Abilità comunicative).
5. Approfondire in modo autonomo le conoscenze ed acquisire competenze nell’ambito dei farmaci biotecnologici, anche con collegamenti alle discipline affini, mediante l’utilizzo di risorse bibliografiche appropriate (Capacità di apprendere).
Prerequisiti
Conoscenza di nozioni di base di chimica farmaceutica, biochimica, chimica organica, immunologia e farmacologia, necessarie per comprendere la natura, l’utilizzo e le criticità delle proteine ricombinanti in ambito terapeutico. In particolare, conoscenza di struttura e proprietà di aminoacidi e proteine, di nucleotidi, DNA e RNA. Conoscenza dei processi di replicazione e trascrizione del DNA e di sintesi delle proteine. Conoscenza dei principi di base di immunologia, della struttura e funzione di anticorpi. Conoscenza dei gruppi funzionali della chimica organica e delle principali reazioni metaboliche dei farmaci.
Contenuti dell'insegnamento
La prima parte del corso fornisce conoscenze di base relative alle metodologie biotecnologiche e a tecniche e metodiche che trovano applicazione nella progettazione, produzione, purificazione e caratterizzazione di farmaci biotecnologici. Viene presentata la peghilazione di proteine. Vengono presentati i farmaci biosimilari e di biobetter e discusse le loro peculiarità, anche in confronto con i medicinali equivalenti. Viene fatto un cenno all’applicazione di proteine biotecnologiche in ambito diagnostico e analitico. Successivamente vengono trattati i principali farmaci biotecnologici utilizzati in diverse aree terapeutiche, tra i quali ormoni, enzimi, citochine, vaccini ed anticorpi monoclonali. Per ciascun farmaco vengono descritte e discusse la modalità di produzione, il meccanismo d’azione e l’impiego terapeutico, nonché le proprietà rilevanti, comprese quello di ambito farmacocinetico e tossicologico. Immunoconiugati e radioimmunoconiugati vengono presentati e discussi utilizzando esempi tratti dalla pratica clinica. Attraverso l’analisi delle relazioni struttura-attività e struttura-proprietà vengono presentati esempi di analoghi di proteine fisiologiche aventi proprietà farmacodinamiche e/o farmacocinetiche modificate e migliorate.
Programma esteso
Parte generale: Introduzione alle biotecnologie. Cenni alla tecnologia del DNA ricombinante. Produzione su larga scala di farmaci biotecnologici. Analisi, purificazione e caratterizzazione di farmaci biotecnologici. Proprietà chimiche, chimico-fisiche e reattività di farmaci biotecnologici; stabilità e meccanismi di degradazione. Aspetti farmacocinetici con particolare interesse per i processi metabolici. Immunogenicità dei farmaci biotecnologici. Peghilazione di farmaci biotecnologici. Proteine di fusione, recettori solubili. Biosimilari e biobetter.
Parte sistematica:
Ormoni polipeptidici: insulina, ormone della crescita, ormone follicolo-stimolante, ormone luteinizzante.
Citochine: interleuchine (IL-1, IL-2) e derivati; interferoni; eritropoietina
Proteine del sangue: fattori della coagulazione (VII, VIII, IX); agenti trombolitici (t-PA). Enzimi: desossiribonucleasi; beta-glucocerebrosidasi.
Vaccini ricombinanti: vaccini vivi ed attenuati, vaccini vettore, vaccini a subunità, vaccini glicoconiugati.
Anticorpi monoclonali, immunoconiugati e radioimmunoconiugati: anticorpi murini, chimerici, umanizzati, umani, bispecifici, frammenti di anticorpi; rituximab, ofatumumab, ibritumomab tiuxetano, brentuximab vedotin, muromonab, catumaxomab, basiliximab, infliximab, adalimumab, certolizumab pegol, abciximab, ibalizumab.
Recettori solubili: etanercept.
Proteine di fusione: denileukin diftitox
Bibliografia
Maria Luisa Calabrò, Compendio di Biotecnologie Farmaceutiche, EdiSES, Napoli, 2008.
Thomas L. Lemke, David A. Williams, Victoria F. Roche, S. William Zito, Foye’s Principi di Chimica Farmaceutica, sesta edizione italiana, Piccin, Padova, 2013. (per il capitolo dedicato)
Daan J.A. Crommelin, Robert D. Sindelar, Bernd Meibohm, Pharmaceutical Biotechnology, Fifth Edition, Springer, 2019.
Copia delle diapositive proiettate a lezione ed altro materiale integrativo è reso disponibile prima dell’inizio delle lezioni sulla piattaforma Elly (https://elly.saf.unipr.it/2019/).
Metodi didattici
L’insegnamento è svolto attraverso lezioni frontali (40 ore complessive corrispondenti a 5 CFU). Verranno proiettate diapositive che forniranno le informazioni necessarie per illustrare e discutere gli argomenti riguardanti il contenuto del corso. Lo studente è tenuto a conoscere e comprendere i contenuti veicolati durante le lezioni frontali attraverso lo studio del libro di testo e del materiale fornito attraverso la piattaforma ELLY (diapositive e materiale didattico integrativo). La docente è disponibile per chiarimenti sugli argomenti relativi alle lezioni al termine delle lezioni o su appuntamento (via e-mail).
Modalità verifica apprendimento
Il raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso è verificato attraverso un esame orale. Mediante domande relative agli argomenti trattati durante il corso viene accertato se lo studente ha raggiunto l’obiettivo della conoscenza e della comprensione dei contenuti e ha acquisito la capacità di applicare le conoscenze acquisite mediante collegamenti tra gli argomenti trattati, anche in un contesto multidisciplinare. La preparazione viene considerata sufficiente qualora lo studente dimostri di avere una conoscenza e una comprensione degli aspetti principali di ogni argomento trattato e sia in grado di applicare tale conoscenza e comprensione alla discussione degli argomenti oggetto dell’esame orale. Durante l’esame viene inoltre valutato l’utilizzo da parte dello studente di una terminologia ed un linguaggio appropriato alla esposizione degli argomenti relativi al corso, coerentemente con lo sviluppo delle abilità comunicative dello studente previsto nell'ambito del corso di laurea. Il voto ottenuto al superamento del modulo di Farmaci Biotecnologici verrà mediato con quello relativo al modulo di Complementi di Chimica Farmaceutica per definire il voto finale relativo al Corso Integrato di Complementi di Chimica Farmaceutica/Farmaci Biotecnologici.
Altre informazioni
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