OBIETTIVI FORMATIVI

Nell’insegnamento di Biotecnologie biomediche gli studenti approfondiranno le conoscenze sulle principali tecniche di produzione di microorganismi (procarioti ed eucarioti) e organismi geneticamente modificati (invertebrati e mammiferi) per la ricerca di base, per la creazione di modelli animali di malattia e per la produzione di proteine ricombinanti a fini industriali o terapeutici. Verranno inoltre approfonditi i principi della terapia genica e delle moderne terapie cellulari, nonché i principi delle 3R applicati alla sperimentazione animale e le nuove metodologie di ricerca sostitutive della sperimentazione animale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Nell’insegnamento di "biotecnologie biomediche" gli studenti approfondiranno le conoscenze sulle principali tecniche di produzione di microorganismi e organismi geneticamente modificati con approfondimenti sui principi scientifici alla base delle tecniche di trasformazione genetica della cellula eucariotica (gene targeting) anche finalizzata del silenziamento genico a livello cellulare e animale (es. topi knock out). Verranno altresì illustrate le principali tecniche di produzione di proteine ricombinanti in procarioti (batteri) ed eucarioti (lievito, cellule di insetto e di mammifero). Inoltre una parte del corso sarà dedicata a fornire una più approfondita conoscenza dell'uso delle cellule staminali (embrionali, pluripotenti indotte e adulte) nelle terapie cellulari con particolare attenzione all’utilizzo nei moderni protocolli clinici delle cellule staminali emopoietiche e mesenchimali e delle tecniche di terapia genica e dei principali protocolli clinici in uso nel mondo. Infine particolare attenzione verrà dedicata alla comprensione dei principi delle 3R nella sperimentazione animale, data l’importanza che questa riveste nella ricerca biomedica, ed al rispetto di questi principi (replacement, reduction refinement) nel disegno sperimentale che fa utilizzo di animali senzienti. Nel rispetto di tali principi verranno inoltre illustrate le tecniche di sperimentazione biomedica con metodi alternativi alla sperimentazione animale più all’avanguardia come gli organoidi, le colture 3D, e i sistemi micro e milli-fluidici. L’insegnamento permetterà così di far conoscere agli studenti tutti i principali metodi della ricerca biomedica e biotecnologica per mettere in grado il futuro ricercatore di utilizzare i mezzi di ricerca appropriati alla soluzione di problemi sperimentali ed alla creazione di nuovi modelli di studio per le patologie umane.

MODALITA' DIDATTICHE

Le tematiche del corso saranno approfondite attraverso lezioni frontali con ampia discussione degli argomenti. Inoltre saranno proposti dei laboratori didattici, con partecipazione libera degli studenti, per l'approfondimento di tecniche di analisi molecolari e cellulari tipici della ricerca biomedica.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Per il modulo di Biotecnologie, in dettaglio saranno affrontate le seguenti tematiche:

Nuovi metodi di clonaggio genico: golden gate, biobricks, Gibson assembly.

Produzione di organismi unicellulari geneticamente modificati, tecniche e impieghi.

Produzione di proteine ricombinanti in batteri, lieviti e cellule di insetto e di mammifero.

Animali transgenici, tecniche biotecnologiche produzione dagli invertebrati (C. Elegans, D. melanogaster) ai mammiferi (M. musculus).

Terapie cellulari con cellule staminali adulte: HSC ed MSC

La scoperta delle iPSC e i loro possibili impieghi in campo biomedico

La terapia genica: introduzione alla tecnica, metodi di trasferimento virali e non virali, protocolli di terapia genica dal 1990 ad oggi

Moderne tecniche di editing del genoma: meganucleasi, zinc finger nucleasi, TALE nucleasi e sistema CRISPR/CAS9

I principi delle 3R: i limiti della sperimentazione animale e lo sviluppo di nuove tecnologie alternative più predittive rispetto al modello animale, la produzione di organoidi, i sistemi cellulari 3D dinamici, micro-fluidica e milli-fluidica.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- T. STRACHAN, J. GOODSHIP. P. CHINNERT, Genetica & genomica, Zanichelli, 2016

- T. STRACHAN, A. P. READ, Genetica molecolare umana, Zanichelli, 2012

Articoli e presentazioni selezionate, utilizzate durante le lezioni, saranno disponibili su AulaWeb al termine di ogni ciclo di lezioni dedicate a un argomento del programma.