Corso di Laurea in Biotecnologie

La comprensione dei contenuti dell'insegnamento richiede di aver acquisito solide basi relativamente a tutti gli insegnamenti previsti per i primi due anni del Corso di Studi, in particolare l’insegnamento di Biologia Molecolare e Bioinformatica.

To understand the contents of the teaching, Students will need to have acquired a solid basis of all the subjects that characterize the first two years of the Course of Studies, in particular Molecular Biology and Bioinformatics.

Il modulo si propone di fornire un'ampia ed aggiornata panoramica sulle metodiche di Biologia Molecolare usate correntemente a scopi di ricerca e sviluppo, con particolare enfasi sulle tecniche più moderne. In particolare, il modulo fornirà le nozioni teorico/pratiche necessarie alla comprensione delle moderne tecnologie di sequenziamento degli acidi nucleici, delle loro applicazioni genomiche, trascrittomiche ed epigenomiche e della loro integrazione con altre metodiche. Verranno fornite inoltre nozioni avanzate sulle tecnologie più moderne per l’ingegnerizzazione degli acidi nucleici, con particolare riguardo a quelle necessarie per lo sviluppo di complessi modelli cellulari e animali. 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 Molecular Biology methods currently used for research and development purposes, with particular emphasis on the most modern techniques. In particular, the module will provide the theoretical / practical notions necessary for the understanding of modern nucleic acid sequencing technologies, their genomic, transcriptomic and epigenomic applications and their integration with other methods. Advanced knowledge will also be provided on the most modern technologies for the engineering of nucleic acids, with particular regard to those necessary for the development of complex cellular and animal 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 

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.

•      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.
  • Progetto Ensembl: integrazione bioinformatica tra dati genomici, trascrittomici ed epigenomici.
  • Metodi di clonaggio del DNA basati sulla ricombinazione generalizzata e sito-specifica: concetto di “ORFeoma”.
  • Assemblaggio di frammenti di DNA di diverse grandezze: cenni di biologia sintetica.
  • Metodi di amplificazione isotermica degli acidi nucleici.
  • Alleli ricombinanti per la ricerca sperimentale in vivo
  • Applicazioni sperimentali con organoidi e PDX: vantaggi e limitazioni
  • Identificazione di geni drivers e geni passengers
  • Applicazioni di CRISPR/Cas9 e shRNA
  • Geni reporter: design e applicazioni
  • Analisi single-cell comparate ad analisi bulk-population
  • Tecniche ed Applicazioni di Interattomica
  • Smart drug design: small molecules, peptidi e degradatori
  • Esercitazioni: Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari del cancro.
  • Esercitazioni: Principali problematiche e approcci integrati per lo studio delle basi molecolari delle malattie genetiche.

• 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.
• Ensembl Project: bioinformatic integration between genome, transcriptome and epigenome data.
• DNA cloning methods based on generalized and site-specific recombination: “the ORFeome”.
• Assembly of DNA fragments of different sizes: outline of synthetic biology.
• Methods of isothermal amplification of nucleic acids.

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

• Exercises: Principal problems and integrated approaches for the study of the molecular bases of cancer.
• Exercises: Principal problems and integrated approaches for the study of the molecular bases of genetic diseases.

Three quarters of the lessons will be held traditionally, in the face to face 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.

Le esercitazioni sulle risorse bioinformatiche verranno svolte al calcolatore nei laboratori informatici del Centro di Biotecnologie Molecolari o attraverso metodi di didattica a distanza. I seminari sugli articoli scientifici si svolgeranno a piccoli gruppi, composti mediamente da 5 studenti.

The exercises on bioinformatics resources will be carried out on the computer in the computer labs of the Molecular Biotechnology Center or through remote teaching methods. The seminars on scientific articles will take place in small groups, composed on average of 5 students.

I testi di riferimento sono gli stessi dell’insegnamento di Biologia Molecolare e Bioinformatica, in particolare:

Alberts, Molecular Biology of the Cell, sixth edition, (Garland Science).

Verranno inoltre fornite reviews volte ad illustrare le tecniche più recenti trattate nel corso e la loro integrazione. Infine verranno forniti articoli da riviste scientifiche, su cui verrà basata l’attività seminariale.

Recommended text books are the same used for the Courses of Molecular Biology and Bioinformatics, in particular Alberts, Molecular Biology of the Cell, sixth edition, (Garland Science).

Reviews will also be provided to illustrate the most recent techniques discussed and their integration. Articles from peer-reviewed scientific journals will be used to guide the seminar discussion.