OBIETTIVI E CONTENUTI

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 Tecnologie biomediche gli studenti acquisiranno 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). Essi acquisiranno competenze sulle principali tecniche di produzione di proteine ricombinanti in procarioti (batteri) ed eucarioti (lievito, cellule di insetto e di mammifero) e impareranno a saper scegliere gli ospiti adeguati a seconda della tipologia di proteine e dello scopo della loro produzione. Inoltre, una parte dell'insegnamento sarà dedicata a far acquisire conoscenze in campo biomedico sull'uso delle cellule staminali nelle terapie cellulari con particolare attenzione a come queste vengono utilizzate nei moderni protocolli clinici. Infine, particolare attenzione verrà dedicata all'acquisizione da parte dei discenti della consapevolezza dei principi delle 3R che accompagnano la 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 gli studenti inoltre approfondiranno 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.

Gli studenti avranno modo di fare propri i suddetti temi dell'insegnamento con la preparazione di presentazioni orali alla fine del corso su argomenti a scelta (illustrazione di articoli di ricerca internazionali o review) tra quelli affrontati durante le lezioni frontali.

Infine, i laboratori didattici permetteranno di acquisire competenze sia su alcune delle tecniche sperimentali utilizzate frequentemente nelle indagini di ricerca biomedica sia di un corretto disegno sperimentale per rispondere a quesiti scientifici.

L’insegnamento ha lo scopo di mettere in grado il futuro Biologo delle laurea magistrale in Biologia applicata e sanitaria di utilizzare i mezzi di ricerca appropriati alla soluzione di problemi sperimentali ed alla creazione di nuovi modelli di studio per le patologie umane.

PREREQUISITI

Per affrontare i contenuti dell’insegnamento sono necessarie le conoscenze dei concetti base di genetica e biologia molecolare.

MODALITA' DIDATTICHE

Le tematiche del corso sono approfondite attraverso lezioni frontali con discussione degli argomenti insieme agli studenti. Per promuovere la partecipazione attiva dei discenti, una parte di ogni lezione è dedicata ad un approfondimento degli argomenti della lezione del giorno tramite ricerche bibliografiche su banche date divisi in gruppi di lavoro, con un momento finale di sintesi delle informazioni ottenute dalle suddette ricerche tramite un portavoce scelto di volta in volta a rotazione. Inoltre, l'insegnamento prevede la preparazione da parte di ogni studente di una tesina di approfondimento su uno degli argomenti affrontati durante le lezioni che deve essere successivamente illustrata alla classe tramite una presentazione su powerpoint.

Infine l'insegnamento prevede l'allestimento di laboratori didattici con frequenza obbligatoria, con la compilazione dei protocolli da parte degli studenti necessari per la realizzazione della parte sperimentale. Il discente in tali laboratori acquisisce competenze di biologia molecolare avanzata normalmente utilizzate nella ricerca biomedica (ad es. PCR quantitativa, analisi di espressione genica, analisi molecolari di processi biochimici tramite uso di sonde specifiche, manipolazione di colture cellulari) e capacità di disegno sperimentale per rispondere ai quesiti scientifici tramite il metodo sperimentale. 

Viene inoltre annualmente organizzata una visita guidata ad un laboratorio/centro di ricerca/azienda biotecnologica accompagnati dalla docente.

Gli studenti che hanno una certificazione valida di disabilità fisica o di apprendimento depositata presso l'Ateneo e che desiderano discutere possibili agevolazioni o altre circostanze riguardanti lezioni, compiti e esami, dovrebbero parlare sia con il docente sia con la Professoressa Sara Ferrando (sara.ferrando@unige.it), referente del Dipartimento per le disabilità.

PROGRAMMA/CONTENUTO

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.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Secondo semestre, prima settimana di marzo

Consultare orario dettagliato al seguente link: https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame di profitto consiste in un colloquio con lo studente della durata di circa 20-30 minuti in cui si verificheranno le conoscenze acquisite. Inoltre, durante le lezioni lo studente dovrà preparare una presentazione orale di circa 10-15 minuti (ppt o pdf) da illustrare alla docente, con approfondimento di una delle tematiche affrontate a lezione, attraverso la spiegazione di un articolo scientifico o una review a scelta dello studente. La presentazione orale verrà essa stessa valutata ed il voto ottenuto verrà aggiunto al voto dell'esame orale.

Infine, gli studenti dovranno frequentare obbligatoriamente i laboratori didattici, compilare i protocolli sperimentali, effettuare le prove sperimentali divisi a gruppi, e attraverso l'utilizzo di software di calcolo, che verranno illustrati durante i laboratori, effettuare l'analisi dei dati delle prove sperimentali. Ogni gruppo riceverà una valutazione dei risultati ottenuti ed il voto ottenuto verrà aggiunto al voto dell'esame orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'accertamento delle conoscenze acquisite avverrà proponendo allo studente di discutere e approfondire con il docente almeno tre argomenti trattati durante il corso dimostrando di aver compreso l'argomento, lo scopo e le tecniche biotecnologiche che ne stanno alla base. Inoltre, lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito la capacità di navigare nella materia, la corretta proprietà di linguaggio e la terminologia adeguata per discutere le tematiche dell'insegnamento anche attraverso la presentazione orale con produzione di un powerpoint di un argomento a scelta tra quelli trattati durante il corso. Infine, l'acquisizione delle competenze tecniche dei laboratori didattici verranno accertate tramite la valutazione delle analisi dei dati che ogni gruppo di studenti dovrà fornire alla fine del laboratorio, con particolare attenzione alla qualità dei dati acquisiti ed alla riuscita degli esperimenti proposti.

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.

Gli studenti che hanno una certificazione valida di disabilità fisica o di apprendimento depositata presso l'Ateneo e che desiderano discutere possibili agevolazioni o altre circostanze riguardanti lezioni, compiti e esami, dovrebbero parlare sia con il docente sia con la Professoressa Sara Ferrando (sara.ferrando@unige.it), referente del Dipartimento per le disabilità.