Insegnamento
ADVANCED MOLECULAR BIOLOGY
MEP5070481, A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
PHARMACEUTICAL BIOTECHNOLOGIES - BIOTECNOLOGIE FARMACEUTICHE
ME2193, ordinamento 2015/16, A.A. 2016/17
1144618
Crediti formativi 6.0
Denominazione inglese ADVANCED MOLECULAR BIOLOGY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze del Farmaco (DSF)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/dsf/course/view.php?idnumber=2016-ME2193-000ZZ-2016-MEP5070481-N0
Obbligo di frequenza
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA

Docenti
Responsabile DORIANNA SANDONA' BIO/11

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline biotecnologiche comuni BIO/11 6.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LABORATORIO 1.0 15 10.0 Nessun turno
LEZIONE 5.0 40 85.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2016
Fine attività didattiche 20/01/2017
Orario della didattica Visualizza calendario delle lezioni
Giorno Ora Aula Edificio

Orario non definito


Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
3 Commissione a.a. 2017/18 01/12/2017 30/09/2018 SANDONA' DORIANNA (Presidente)
POLVERINO DE LAURETO PATRIZIA (Membro Effettivo)
SARTORI GEPPO (Membro Effettivo)
SPOLAORE BARBARA (Membro Effettivo)
2 Commissione a.a. 2016/2017 01/12/2016 30/09/2017 SANDONA' DORIANNA (Presidente)
POLVERINO DE LAURETO PATRIZIA (Membro Effettivo)
SARTORI GEPPO (Membro Effettivo)
SPOLAORE BARBARA (Membro Effettivo)

Syllabus
Prerequisiti: Lo studente deve avere delle solide basi di matematica, fisica, chimica e biologia. Deve essere in possesso di una approfondita conoscenza degli argomenti di base di biologia molecolare quali, in particolare, replicazione e trascrizione del DNA, regolazione dell’espressione genica e traduzione. Deve inoltre conoscere le principali metodiche di ingegneria genetica quali, tra le altre, clonazione di un frammento di DNA, produzione di proteine ricombinanti, determinazione dell’espressione genica.
Lo studente deve infine possedere buona conoscenza della lingua inglese per poter comprendere diapositive di lezione, articoli e libri di testo.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso fornirà agli studenti gli strumenti teorici utili alla pianificazione di un approccio metodologico che può essere volto: all’individuazione di marker specifici di malattia ad uso diagnostico e prognostico; all’identificazione e alla validazione di nuovi bersagli farmacologici; alla progettazione di farmaci biotecnologici (proteine ricombinanti, anticorpi ricombinanti, oligonucleotidi, RNA interferenti), alla validazione e sviluppo di un nuovo farmaco (classico o biotecnologico).

L’esperienza pratica di laboratorio, riguardante il silenziamento mediante RNA interferente di uno specifico gene, fornirà agli studenti le conoscenze e competenze che consentiranno loro di pianificare, eseguire e valutare l'efficacia in vitro di un approccio biotecnologico in vista di un uso quale terapia innovativa.
Modalita' di esame: L’esame sarà suddiviso in tre parti:

1) Ricerca bibliografica e presentazione orale dei risultati raccolti. A piccoli gruppi composti da tre-quattro persone sarà affidata una ricerca bibliografica riguardante un particolare aspetto di un argomento trattato a lezione. I risultati di tale ricerca saranno presentati durante un incontro collettivo

2) Relazione scritta relativa alla esperienza di laboratorio

3) Prova orale sulla conoscenza degli argomenti trattati a lezione
Criteri di valutazione: 1) Ricerca bibliografica e presentazione dei risultati. La valutazione si basa sulla: capacità di trovare le fonti; attualità e pertinenza della ricerca bibliografica con l’argomento scelto; capacità di comprendere la letteratura scientifica individuando la forza e la debolezza delle conoscenze in merito all’argomento; organizzazione dell’esposizione (introduzione, sviluppo e conclusioni); chiarezza espositiva; partecipazione alla discussione generale con domande e commenti.

2) Relazione scritta relativa alla esperienza di laboratorio. La relazione, oltre alla esposizione e analisi approfondita dei risultati, dovrà fornire una valutazione critica dei problemi eventualmente emersi e delle potenzialità d’uso della metodologia applicata.

3) Prova orale sulla conoscenza degli argomenti trattati a lezione. Gli studenti dovranno dimostrare di conoscere gli argomenti trattati a lezione; di saper inquadrare ed affrontare un problema scientifico; di saper usare le conoscenze acquisite per impostare una strategia volta allo studio di un meccanismo patogenetico, all’identificazione di marker di malattia o al disegno di un farmaco biotecnologico
Contenuti: Questo è un corso avanzato di biologia molecolare che si propone di ampliare le conoscenze biomolecolari privilegiando gli aspetti che possono avere ricadute nel campo delle biotecnologie farmaceutiche. In particolare, saranno chiariti gli aspetti molecolari di alcune patologie e gli esperimenti che hanno permesso di identificare specifici marker di patologia. Sarà inoltre illustrato il meccanismo molecolare di alcuni farmaci deputati alla cura del gene malato (ad esempio promuovendo exon skinpping).

Biologia Molecolare di base, breve riepilogo: Macromolecole e interazioni tra macromolecole; Struttura dei geni e trascrizione; Regolazione dell’espressione genica
Epigenetica: metilazione del DNA; modificazioni istoniche; espressione genica e codice istonico; RNA non codificanti; imprinting genomico; inattivazione cromosoma X
Regolazione genica post-trascrizionale da microRNA: espressione, maturazione, meccanismo d’azione dei miRNA; miRNA e sviluppo; miRNA e cancro; miRNA e RNA interferenza (RNAi); RNAi come strumento per lo studio della funzione dei geni; RNAi e prospettive terapeutiche
Terapia molecolare del cancro: basi molecolari del cancro (breve riassunto); cancro ed epigenetica; oncogeni e oncosopressori; miRNA e cancro; approcci innovativi della terapia molecolare del cancro; terapia immunologica del cancro; anticorpi ricombinanti, anticorpi monoclonali, chimerici, umanizzati; nanobodies; vaccini a DNA
"Storie" di proteine: sintesi proteica, targeting delle proteine, folding delle proteine(particolarmente nel Reticolo Endoplasmatico); misfolding e unfolding delle proteine (mutazioni e danni); degradazione delle proteine(sistema ubiquitina-proteasoma, autofagia).
Terapie che agiscono o sulla maturazione del trascritto o sulla traduzione: basi molecolari della distrofia muscolare di Duchenne e della fibrosi cistica; mutazioni frame shift e non senso; exon skipping, terapia con ODN per il recupero del corretto frame; efficienza di somministrazione di ODN; degradazione del trascritto a causa di mutazioni non senso (NSMD); stop codon read through.

E' infine programmata un’esperienza pratica di laboratorio che consisterà nel silenziamento, mediante RNA interferenza, della proteina Green Fluorescence Protein (GFP). Saranno utilizzati: linea cellulare HEK-293, vettori per l’espressione di proteine o shRNA, kit di trasfezione, metodi per analizzare il risultato (microscopio confocale e western blotting). L’esperimento consisterà nella semina e coltura delle cellule su vetrino e su piastra, trasfezione delle cellule, fissaggio delle cellule per analisi confocale, lisi delle cellule per saggio western blotting (SDS-PGE, blotting, incubazione con specifici anticorpi), analisi dei risultati e discussione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: L’insegnamento è composto di lezioni frontali (40 ore) e lezioni pratiche (15 ore)

Le lezioni frontali si svolgono in stretta relazione con gli studenti che vengono costantemente stimolati a partecipare alla discussione su quanto illustrato, con domande e commenti. Gli argomenti vengono trattati sottolineando in particolare il percorso metodologico che ha portato alla scoperta di un determinato fenomeno biologico e/o meccanismo molecolare o a proporre e sviluppare un particolare farmaco biotecnologico. Prendendo spunto dalla letteratura, vengono approfonditi taluni aspetti degli argomenti svolti e gli studenti vengono invitati a proporre strategie e possibili soluzioni ai problemi proposti cercando di sfruttare le nuove conoscenze ed il loro background culturale. Sempre in relazione agli argomenti trattati, a piccoli gruppi di 3-4 studenti viene affidata una ricerca bibliografica che sarà presentata oralmente in una riunione collettiva, alla fine del corso. In tale occasione gli studenti dovranno partecipare attivamente alla discussione. Attraverso questi esercizi si mira a far acquisire agli studenti familiarità con il metodo scientifico così che diventi semplice applicarlo poi in situazioni concrete; abilità nella ricerca di fonti bibliografiche, data base etc. e consuetudine al lavoro di gruppo.

Le lezioni pratiche sono svolte dividendo gli studenti in piccoli gruppi di 4, massimo 5 persone. Ciascun gruppo opera direttamente in laboratorio sotto l’attenta assistenza del docente o di un assistente, secondo un calendario stabilito annualmente. Gli studenti coltiveranno cellule eucarioti, trasfetteranno tali cellule con un vettore di espressione codificante la Green Fluorescence Protein (GFP) e con vettori in grado di produrre shRNA specifici per GFP e di controllo. Gli studenti valuteranno quantitativamente e qualitativamente l’efficienza di trasfezione e il grado di down regolazione della GFP mediante saggi di gel elettroforesi e western blotting e analisi confocale. La relazione sull’attività svolta dovrà riportare i risultati raggiunti e valutare criticamente l’esperimento, mettendo in luce i problemi eventualmente incontrati e i metodi adottati per risolverli. Inoltre si richiede di stimare le potenzialità della metodologia usata in vista di una possibile applicazione come strumento terapeutico. Questa parte dell’insegnamento vuole far acquisire agli studenti dimestichezza con tecniche di laboratorio molto diffuse, capacità di lavorare praticamente in gruppo, e abitudine al ragionamento scientifico.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: articoli e reviews su specifici argomenti saranno forniti a lezione
Testi di riferimento:
  • Watson JD, Caudy AA, Myers RM, Witkowski JA, RECOMBINANT DNA Genes and genomes a short course.. --: --, --. in particolare capitoli 8 e 9
  • Lewin B, GENES VIII. --: --, --. capitoli 29 e 30 Cerca nel catalogo
  • Allison LA, Fundamental Molecular Biology. --: --, --. capitoli 12-13 e 17 Cerca nel catalogo
  • Krebs JE, Goldstei ES, Kilpatrick ST, Lewins's GENES X. --: --, --. capitoli 29-30