Negli ultimi anni la libera circolazione di persone, delle merci e il crescente mercato di acquisti online sta rendendo sempre più necessario il ricorso a tecniche molecolari biotecnologiche a salvaguardia di settori sempre più numerosi della vita collettività. Tra le diverse tematiche a cui questa proposta in ambito biosicurezza vorrebbe rivolgersi sono: 1) sicurezza della salute umana, 2) monitoraggio della diffusione di specie provenienti da diverse ecoregioni/ecozone, 3) uso di approcci biotecnologici integrati, 4) messa a punto di approcci biotecnologici volti ad identificare tracce di nuove sostanze proibite, 5) messa a punto di tools biotecnologici per il monitoraggio di eventuali infezioni o contaminazioni in allevamenti sia vegetali che animali di interesse alimentare.
Il corso ha come obiettivo di ampliare le conoscenze sui più attuali sistemi di monitoraggio della biosicurezza sempre più usati nella ricerca, ma anche nel controllo della circolazione delle merci, dei prodotti commercializzati in rete, delle sofisticazioni e delle frodi.
Il Corso ha come obiettivo di ampliare le conoscenze sui più attuali sistemi di monitoraggio della biosicurezza sempre più usati nella ricerca, ma anche nel controllo della circolazione delle merci, dei prodotti commercializzati in rete, delle sofisticazioni e delle frodi.
In particolare verranno trattati argomenti quali:
Al termine del corso si sarà in grado di:
Gli studenti dovranno essere in possesso di nozioni di base di chimica, biochimica, biologia cellulare e colture cellulari.
Il corso è costituito da 12 lezioni frontali di 2 ore ciascuna e 4 pomeriggi di 4 ore ciascuno in laboratorio.
Si consigliano i casi con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare sia il referente di Dipartimento sia il docente all’inizio delle lezioni per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi/dispensativi riconosciuti dal Servizio per gli studenti DSA di Ateneo.
- Introduzione alla biosicurezza. Concetti generali.
- Globalizzazione, circolazione merci e organismi viventi, Open Science e controllo dell’uso delle informazioni scientifiche. La Genetica “DIY” e il biohackering, Cenni e commercializzazioni.
- Approccio integrato per la biosicurezza: perché Genetica, Biologia, Chimica, Microbiologia lavorano insieme. Alcuni casi pratici di problematiche trattate con approcci integrati e necessità di integrazione delle informazioni.
- Breve introduzione generale alle tecnologie e metodologie utilizzate e loro usi.
- Il laboratorio sul campo. Evoluzione di sistemi e strumenti da trasferire sul campo con vantaggi per il tempo di risposta, la fruibilità e i costi. Smartphone e miniaturizzazione.
- Tecniche di campionamento in diversi ambienti e pericolo della contaminazione.
- Diverse tecniche di estrazione di acidi nucleici e proteine di origine animale, vegetale, batterica o virale; estrazione di molecole presenti in tracce.
- Il DNA Fingerprinting. Minisatelliti, Microsatelliti, Rapd, sistemi commerciali diversi di amplificazione di STR in organismi eucariotici.
- Discussione di casi e possibili usi in diversi campi: forense, alimentare, giuridico ed economico.
- DNA fingerprinting vegetale individuale. Discussione di casi.
- Chimica e biochimica per identificazione di molecole in tracce.
- Tecniche in uso: Spettrometria di massa, Fingerprinting chimico.
- Utilizzi.
- Casi pratici di proteine specifiche di alcune piante o animali e loro individuazione a fini di sicurezza alimentare, forensi e/o commerciali. Discussione di casi (Olio di oliva italiano e spettrometria RAMAN/NIR). Il problema del Blend (Miscele).
- Microbiologia, parassitologia e virologia nella filiera alimentare. Le zoonosi. Metodi usati per il monitoraggio. I prioni. Discussione di casi di contaminazione. Discussione di casi di infezione. Monitoraggio di epidemie in specie ad uso alimentare. West Nile, Sars-Cov-2, Ebola ecc. Peste suina africana. Ipotesi dell’abbassamento immunitario in pipistrelli.
- Frodi alimentari e adulterazione di cibi: Sostituzione di specie, diluizione con specie diversa.
- Aspetti economici, aspetti nutrizionali e possibili risvolti sanitari. Es. di infrazione brevettuale.
- Tecniche di individuazione delle specie: il DNA Barcoding. Utilità applicazioni e Discussione di casi. Identificazione di cultivar diversi in campo vegetale. Un caso di interesse forense: i diversi cultivar di canapa con differenti contenuti di alcaloidi. Adulterazione di formaggi. Altri esempi.
- Identificazione di specie diverse tramite Real-Time PCR specie-specifica.
- Possibilità di valutazione quantitativa di specie illegali occultate in miscele. Il caso del Peganum harmala.
- Utilizzo di sonde allele-specifiche.
- Le piante adattogene, le piante psicotrope e la diffusione e commercializzazione in rete. Droghe etniche e NPS.
- Piante velenose e problemi per la salute umana. Casi. Monitoraggio tracce.
- Mini Real-Time PCR,
- Minisequenziamenti
- Biosensori
- PCR colorimetrica (Nanotecnologie in campo)
- Narcotest colorimetrici
- Smartphone e lentine. Il progetto Algawarning
- L’analisi in remoto
- Smartphone e analisi vetrini in zone impervie (individuazione di protisti)
- Open Science/Open Access: vantaggi e pericoli
- Il sistema crispr-cas9
- Biohackering. Casi eclatanti
- Possibilità etnospecifiche
- Resistenze antibiotiche e kit in vendita.
- Aspetti giuridici della transgenesi
- Bioterrorismo: I principali agenti biologici
- Metodi di valutazione della tossicità in vitro
- MTT, Neutral reed Uptake, MEA, Narcotests, saggi colorimetrici specifici
- Tossicologia in vitro su sostanze a rischio
- Il sequenziamento in biosicurezza
- Sequenziamento a nanopori e analisi sul campo
- Identificazioni di profili di popolazioni batteriche contaminate da ceppi alloctoni
- Esempi di sbilanciamenti ed effetti sulla salute umana e animale
- Pericolo per le specie autoctone e gli equilibri ecologici con l’introduzione di specie eucariotiche alloctone. Progetto LIFE Asap.
- Esempio dei pipistrelli e della resistenza ai virus. Discussione di casi di trasmissione animale (West Nile, Ebola e altri).
- Ecozone: problemi per organismi sia vegetali che animali di interesse alimentare. L’approccio one health.
- Biosicurezza di prodotti di laboratorio: cellule, anticorpi monoclonali, vaccini a RNA, liposomi. Sicurezza del sangue e dei suoi derivati (gel piastrinico). Possibilità future per organoidi e ingegneria dei tessuti.
- Discussione di casi nuovi presentati dagli studenti e loro idee di soluzioni possibili.
- Discussione di casi reali presentati e scelti dagli studenti.
ESERCITAZIONI
- Occorre identificazione e quantificazione di un transgene in un prodotto commerciale di origine vegetale. Il caso della soia transgenica. Breve introduzione agli aspetti legali ed economici del caso.
In pratica: a) Estrazione del campione di DNA. B) Reazione di amplificazione tramite Real-Time PCR quantitativa. 3) Analisi dei risultati e valutazione della quantità di transgene presente nel campione.
Eseguiremo un profilo di DNA di diversi campioni identificando il “Match”e risolvendo il quesito.
In pratica: eseguiremo PCR di STR e elettroferogramma ed analizzeremo i profili ottenuti.
Analizzeremo un integratore miscela di erbe per identificare e quantificare il contenuto di una specie pericolosa.
In pratica: eseguiremo estrazione di DNA e una serie di Real-Time PCR costruendo una taratura del sistema e verificando la percentuale della specie occultata nella miscela.
Analizzeremo dei prodotti alimentari trasformati e lavorati per mettere in evidenza eventuali sostituzioni di specie e/o diluizioni di specie che configurino frodi commerciali e potenziali pericoli per la salute eseguendo reazioni di PCR specie-specifiche.
In pratica: utilizzeremo reazioni di PCR specie-specifiche per mettere in evidenza adulterazioni in campioni commerciali.
Il materiale verrà fornito dal docente e caricato su aulaweb.
Ricevimento: Previo appuntamento fissato via mail (aldo.pagano@unige.it) Tel 010-5558213
ALDO PAGANO (Presidente)
PAOLO GIANNONI
STEFANO VANIN
Terzo anno secondo semestre.
L'esame verrà svolto con modalità scritta (test a scelta multipla) ed eventuale integrazione orale, quando ritenuta necessaria dal docente.
