Obiettivi formativi
Conoscere:
- 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
- i principali modelli sperimentali in vitro utilizzati nell’ambito della ricerca biomedica
- gli strumenti genetici disponibili per l’analisi funzionale di geni nei diversi modelli.
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
GENETICA MOLECOLARE UMANA:
Il genoma umano, il cariotipo umano
Mutazioni genomiche e cromosomiche e malattie
Altre fonti di variabilità: le varianti genetiche
Patologia molecolare e identificazione di geni malattia
Malattie monogeniche e modelli di trasmissione ereditaria
Geni e cancro: oncogeni e oncosoppressori
Le varianti genetiche nella genetica forense e nella farmacogenetica
Terapia genica e cellulare
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
Analisi di varianti genetiche
GENETICA MOLECOLARE DI SISTEMI MODELLO IN VIVO E IN VITRO PER LA RICERCA BIOMEDICA E BIOTECNOLOGICA
Il genome editing negli organismi modello
Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Zebrafish, Mus musculus
Drug discovery
Colture cellulari, iPSCs (Induced pluripotent stem cells)
Programma esteso
GENETICA MOLECOLARE UMANA
Genoma umano: struttura e sequenza del genoma, nozioni fondamentali su cellule e cromosomi, cariotipo umano.
Mutazioni genomiche e cromosomiche e malattie: variazioni del numero di cromosomi, alterazioni strutturali dei cromosomi e loro conseguenze.
Altre fonti di variabilità: variazioni genetiche.
Patologia molecolare: tipi di alleli mutati, dominanza e recessività dal punto di vista molecolare.
Identificazione di geni malattia. Genetica dei tratti multifattoriali.
Malattie monogeniche e modelli di trasmissione ereditaria: eredità autosomica recessiva, autosomica dominante, X-linked recessiva, X-linked dominante, Y-linked, mitocondriale, complicazioni nell’eredità mendeliana.
Geni e cancro: oncogeni e geni oncosoppressori: funzione, tipo di mutazione, meccanismo di attivazione.
Le variazioni genetiche nella genetica forense e nella farmacogenetica. 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. Farmacogenetica: Geni coinvolti nella farmacocinetica e farmacodinamica; polimorfismi nei geni che influenzano la disponibilità dei farmaci, polimorfismi nei geni degli enzimi di fase I, di fase II, dei trasportatori e dei recettori. Le applicazioni alla clinica, limitazioni e prospettive.
Terapia genica e cellulare: le differenti strategie. 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.
ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
Estrazione del DNA genomico, discriminazione delle distribuzioni genotipiche e delle varianti alleliche mediante PCR, digestione con enzimi di restrizione ed elettroforesi su gel di agarosio.
GENETICA MOLECOLARE DI SISTEMI MODELLO IN VIVO E IN VITRO PER LA RICERCA BIOMEDICA E BIOTECNOLOGICA
Il genome editing negli organismi modello: CRISPRCas9.
Saccharomyces cerevisiae: Forward e reverse genetics. Il lievito come organismo modello per lo studio della genetica mitocondriale e per lo studio di malattie mitocondriali.
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.
Zebrafish: 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.
Mus musculus (topo): Transgenesi standard. Transgenesi in cellule embrionali staminali. Inattivazione genica (knock-out). Inserimento genico (knock-in). Trasferimento genico in cellule somatiche.
Drug Discovery negli organismi modello.
Colture cellulari: le colture primarie, le linee stabilizzate, le cellule immortalizzate, iPSCs (Induced pluripotent stem cells).
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 e attività di laboratorio. 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.
Verrà valutata la conoscenza e la comprensione dei diversi argomenti presentati e la capacità di comunicare in modo chiaro e con proprietà di linguaggio idee e concetti.
Altre informazioni
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