Corso di Laurea in Biotecnologie

Lo scopo dell'insegnamento sarà di fornire un'ampia a aggiornata panoramica delle più importanti metodiche sperimentali utilizzate nell'ambito della ricerca biotecnologica di base e applicata. In particolare, il primo modulo (Chimica) fornirà le basi teoriche per la comprensione delle tecnologie spettroscopiche (come ad es. la fluorescenza)  e delle loro applicazioni biologiche;  inoltre questo modulo fornirà nozioni teorico pratiche per lo studio delle proteine mediante modellizzazione per omologia. Il Secondo modulo (Biologia Molecolare) fornirà le nozioni teorico/pratiche necessarie alla comprensione delle tecnologie di sequenziamento di seconda generazione, sia per quanto concerne la gererazione dei dati che la loro gestione e interpretazione bioinformatica. Il terzo modulo (Biologia Cellulare) fornirà le nozioni necessarie alla comprensione delle tecnologie cellulari e biochimiche e microscopiche correntemente utilizzate per lo studio della funzione genica e dei principali processi biologici. Un aspetto fondamentale dell'insegnamento sarà di mettere in evidenza come le diverse tecnologie affrontate possono essere integrate per rispondere a complessi quesiti biologici. A questo scopo verranno analizzati diversi casi di studio tratti dalla letteratura scientifica recente.

Al termine dell'insegnamento, gli studenti dovranno dimostrare di:

1. Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and Understanding)

   • Aver acquisito un’approfondita conoscenza delle basi teoriche su cui si fondano le metodiche sperimentali analizzate durante le lezioni frontali e le esercitazioni.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (Applying Knowledge and Understanding)

   • Saper scegliere in modo appropriato le tecnologie necessarie alla soluzione di specifici quesiti biologici.

3. Autonomia di giudizio (Making Judgements)

   • Essere in grado di integrare correttamente le diverse metodologie sperimentali per analizzare e interpretare dati biologici complessi.

4. Abilità comunicative (Communication Skills)

   • Saper comunicare in modo chiaro e rigoroso i concetti e i risultati appresi, utilizzando il linguaggio tecnico appropriato.

5. Capacità di apprendimento (Learning Skills)

   • Dimostrare un’autonomia nell’approfondire le tematiche trattate e nell’aggiornarsi sulle metodologie emergenti nel campo della biologia cellulare.

3. Biologia Cellulare (Prof.ssa Martini, Prof.ssa Chiabrando e Prof. Porporato)

• Le colture cellulari.
•  Espressione di proteine d'interesse in batteri e in cellule eucariote: tecniche di trasfezione.
•  Analisi delle proteine cellulari in vivo (localizzazione e funzione).
• Saggi funzionali nella biologia cellulare:

1. Saggi di proliferazione
2. Saggi di migrazione
3. Saggi di invasione
4. Tumorigenesi in vitro e in vivo

• Studio delle colture di organoidi, confrontando le colture 3D vs 2D per comprendere le loro applicazioni e vantaggi nella modellazione dello sviluppo umano e delle malattie.

•  Studio delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPS).

1. Tecniche di Riprogrammazione: approfondimento delle metodologie utilizzate per trasformare cellule somatiche in iPS
2. Applicazioni Cliniche delle iPS: Analisi delle potenzialità terapeutiche delle iPS nella medicina rigenerativa, nelle terapie cellulari e nella modellazione delle malattie

• Tecniche per l'analisi delle proteine:
1. Elettroforesi (SDS-PAGE) e Western blotting.
2. Tecniche cromatografie.
3. Saggi di immunoprecipitazione.
4. Saggi di attività chinasica di recettori di membrana e valutazione delle risposte segnalatorie nella cellula.
5. Analisi di interazione di proteine cellulari in vitro mediante pull down assay.
6. Analisi di interazione di proteine cellulari in vivo mediante FRET.

•  Tecniche microscopiche:

1. Microscopia a fluorescenza.
2. Microscopia confocale.
3. Microscopia time-lapse.
4. Esempi di utilizzo di modelli animali in microscopia dinamica.

• Valutazione della Funzione Metabolica: approfondimento delle metodologie e delle tecniche utilizzate per analizzare la funzione metabolica delle cellule, studio della glicolisi, il consumo di ossigeno e l'analisi dei flussi metabolici.

I tre quarti delle lezioni verrano svolte in forma frontale.  Un quarto delle lezioni verrà svolta sotto forma di esercitazioni, aventi per oggetto l'esplorazione delle risorse integrative bioinformatiche disponibili in rete ed esercizi mirati alla soluzione di problemi pratici.

I concetti e le nozioni appresi dallo studente saranno verificati attraverso un’unica prova scritta, articolata in quattro sezioni corrispondenti ai moduli dell’insegnamento. La prova, il cui voto finale sarà espresso in trentesimi, comprende sei domande a risposta aperta sugli argomenti teorici, integrate da quesiti di tipo applicativo.

Le esercitazioni sulle risorse bioinformatiche verranno svolte al calcolatore nei laboratori informatici del Centro di Biotecnologie Molecolari.