Corso di Laurea in Biotecnologie

Il modulo si propone di fornire un'ampia ed aggiornata panoramica sulle più metodiche di Biologia Molecolare usate correntemente a scopi di ricerca e sviluppo, con particolare enfasi sulle tecniche più moderne. Più specificamente, il modulo fornirà le nozioni teorico/pratiche necessarie alla comprensione delle moderne tecnologie di sequenziamento degli acidi nucleici, per quanto concerne la generazione dei dati, la loro gestione e interpretazione bioinformatica, la loro integrazione e la loro applicazione alla genomica e alla trascrittomica. Verranno fornite inoltre nozioni avanzate sulle tecnologie più moderne per l’ingegnerizzazione degli acidi nucleici, con particolare riguardo a quelle di ricombinazione allelica necessarie per lo sviluppo di complessi modelli genetici. Un aspetto fondamentale dell'insegnamento sarà di mettere in evidenza come le diverse tecnologie affrontate possono essere integrate per rispondere a specifici quesiti biologici. A questo scopo verranno analizzati diversi casi di studio tratti dalla letteratura scientifica recente.

 The module aims to provide a broad and updated overview of the most Molecular Biology methods currently used for research and development purposes, with particular emphasis on the most modern techniques. More specifically, the module will provide the theoretical / practical notions necessary for the understanding of modern nucleic acid sequencing technologies, as regards the generation of data, their management and bioinformatics interpretation, their integration and their application to genomics and transcriptomics. Advanced notions will also be provided on the most modern technologies for the engineering of nucleic acids, with particular regard to those of allelic recombination necessary for the development of complex genetic models. A fundamental aspect of the teaching will be to highlight how the different technologies addressed can be integrated to answer specific biological questions. For this purpose, several case studies taken from recent scientific literature will be analyzed.The module aims to provide a broad and updated overview of the most Molecular Biology methods currently used for research and development purposes, with particular emphasis on the most modern techniques. More specifically, the module will provide the theoretical / practical notions necessary for the understanding of modern nucleic acid sequencing technologies, as regards the generation of data, their management and bioinformatics interpretation, their integration and their application to genomics and transcriptomics. Advanced notions will also be provided on the most modern technologies for the engineering of nucleic acids, with particular regard to those of allelic recombination necessary for the development of complex genetic models. A fundamental aspect of the teaching will be to highlight how the different technologies addressed can be integrated to answer specific biological questions. For this purpose, several case studies taken from recent scientific literature will be analyzed.

Al termine dell'insegnamento, gli Studenti dovranno dimostrare di aver acquisito un'approfondita conoscenza delle basi teoriche su cui si fondano le metodiche sperimentali analizzate durante le lezioni frontali e le esercitazioni. Inoltre dovranno dimostrare di saper scegliere in modo appropriato le tecnologie necessarie alla soluzione di specifici quesiti biologici e di saperle integrare correttamente allo scopo.

 At the end of the course, Students will need to have acquired a deep knowledge of the theoretical of the experimental methods analyzed during the lessons and the practical sessions. Moreover,  they will need to know how to appropriately  choose the technologies necessary to address specific biological questions, and how to integrate them to reach the aims.

I tre quarti delle lezioni verranno svolte in forma frontale (in presenza o in modalità virtuale).  Un quarto delle lezioni verrà svolta sotto forma di seminari ed esercitazioni, aventi per oggetto l’analisi di articoli scientifici tratti dalla letteratura recente, l'esplorazione delle risorse bioinformatiche disponibili in rete ed esercizi mirati alla soluzione di problemi pratici.

Three quarters of the lessons will be held face to face (face-to-face or in virtual mode). A quarter of the lessons will be held in the form of seminars and exercises, having as their object the analysis of scientific articles taken from recent literature, the exploration of bioinformatics resources available online and exercises aimed at solving practical problems.

I concetti e le nozioni appresi dallo studente verranno verificati mediante colloquio orale. 

The concepts and notions learned by the student will be verified through an oral interview.

• Tecnologie di sequenziamento di seconda generazione.
• Cenni sulle tecnologie di sequenziamento di terza generazione.
• Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi del genoma.
• Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi del trascrittoma.
• Tecnologie tradizionali per l'analisi della regolazione di singoli geni, a livello di interazione tra DNA e proteine.
• Applicazione delle tecnologie di sequenziamento all'analisi dell'epigenoma.
• Integrazione bioinformatica tra dati genomici, trascrittomici ed epigenomici mediante Genome Browsers.
• Metodi di clonaggio del DNA basati sulla ricombinazione generalizzata e sito-specifica.
• Assemblaggio di frammenti di DNA di diverse grandezze: cenni di biologia sintetica.
• Metodi di amplificazione isotermica degli acidi nucleici.
• Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari del cancro.
• Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari delle malattie genetiche.

• Alleli ricombinanti per ricerca sperimentale in vivo
• Organoidi e PDX: vantaggi e limitazioni
• Geni drivers e geni passengers
• Applicazioni di CRISPR/Cas9 e shRNA
• Geni reporter: design e applicazioni
• Analisi single-cell comparate ad analisi bulk-population
• Interactomics
• Smart drug design: small molecules, peptidi e degradatori

Molecular Biology

• Second generation sequencing technologies.
• Basics on third generation sequencing technologies.
• Application of second generation sequencing technologies to the analysis of genomes.
• Application of second generation sequencing technologies to the analysis of transcriptomes.
• Traditional technologies for the analysis of the regulation of single genes, at the level of DNA/protein interaction.
• Application of second generation sequencing technologies to the analysis of the epigenome.
• Bioinformatic integration between genome, transcriptome and epigenome data through Genome Browsers.
• DNA cloning methods based on generalized and site-specific recombination.
• Assembly of DNA fragments of different sizes: outline of synthetic biology.
• Methods of isothermal amplification of nucleic acids.
• Principal problems and integrated approaches for the study of the molecular bases of cancer.
• Principal problems and integrated approaches for the study of the molecular bases of genetic diseases.

• Recombinant alleles for in vivo research
• Organoids and PDX: advantages and limitations
• Driver versus passenger genes in disease
• CRISPR/Cas9 and shRNA applications
• Reporter genes: design and applications
• Single-cell versus bulk population analysis
• Interactomics
• Smart drug design: small molecules, peptides and protein degraders