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CORSO DI TECNICHE DI LABORATORIO INTEGRATE

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COURSE OF INTEGRATED LABORATORY TECHNIQUES

Oggetto:

Anno accademico 2015/2016

Codice dell'attività didattica
INT0655
Docenti
Prof. Ferdinando DI CUNTO (Titolare del corso)
Prof. Paola DEFILIPPI (Titolare del corso)
Dott. Flavio Cristofani (Titolare del corso)
Prof. Filippo Tempia (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Triennale in Biotecnologie
Anno
3° anno
Tipologia
Per tutti
Crediti/Valenza
11
SSD dell'attività didattica
BIO/09 - fisiologia
BIO/11 - biologia molecolare
BIO/13 - biologia applicata
VET/08 - clinica medica veterinaria
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti

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.

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.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

Lo scopo dell'insegnamento è fornire un'ampia a aggiornata panoramica delle più importanti metodiche sperimentali utilizzate nell'ambito della ricerca biotecnologica di base e applicata. In particolare, il modulo di 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 modulo di Biologia Cellulare fornirà le nozioni necessarie alla comprensione delle tecnologie cellulari e biochimiche correntemente utilizzate per lo studio e lo sfruttamento della funzione genica e dei principali processi biologici. Il modulo di Fisiologia fornirà le nozioni necessarie alla comprensione delle tecniche fisiologiche tradizionali e di quelle optogenetiche. Il modulo di Gestione e Benessere dei modelli animali fornirà le nozioni tecniche e legislative necessarie per il corretta utilizzo sperimentale delle principali specie modello. 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.

The aim of the teaching will be to give a deep and up to date overview of the most recent methodologies used within basic and applied biotechnological research. In particular, the Molecular Biology module will offer the theoretical and practical notions necessary to understand the second generation sequencing technologies, regard to both the generation and the bioinformatic interpretation of the data. The Cellular Biology module will offer the notions necessary to understand the cellular and biochemical technologies currently used for the study and for the exploitment of gene function and of the principal biological processes. The module of Physiology will offer the notions necessary to understand the traditional and the optogenetic physiological techniques. The module of Manmagement and Well-being of the animal models will offer the technical and regulatory notions necessary for the correct usage of the principal model species. A fundamental aspect of the course will be to underscore how the treated technologies can be integrated to address complex biological questions. To this aim, different case-studies will be analyzed from the recent literature.

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

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 saperele 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.

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Modalità di insegnamento

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.

Three quarters of the lessons will be given in form of frontal lessons. One quarter of the lessons will consist of practical sessions, aimed at the exploration of the bioinformatic integrative resources available on the web and on problem-solving excercises.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

I concetti e le nozioni appresi dallo studente saranno verificati per mezzo di un'unica prova scritta,costituita da quattro sezioni corrispondenti ai quattro moduli dell'insegnamento. Il voto finale sarà espresso in trentesimi. La prova scritta prevede sia domande a risposta aperta sugli argomenti teorici, sia la soluzione di quesiti a carattere applicativo.

The concepts and the notions learned by the Students will be verified through a single written test, composed of four sections corresponding to the four modules of the course. The final score will be ginven in thirtieths. The written test will comprise both open questions on the theoretical topics of the course and the solution of applied problems.

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Attività di supporto

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

The bioinformatics practical sessions will take place in the computer rooms of the Molecular Biotechnology Centre

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Programma

1. Biologia Molecolare

- 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.

- 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.

2. Biologia Cellulare

- 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

- 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.

3. Fisiologia

 - Tecniche elettrofisiologiche di base:

  1. registrazioni extracellulari
  2. registrazioni intracellulari,
  3. patch-clamp
  4. voltage-clamp
  5. current-clamp

- Tecniche ottiche di misurazione di concentrazioni ioniche e di voltaggio, basate su indicatori fluorescenti

- Cenni sulla microscopia "dual photon"

- Tecnica di applicazione rapida di sostanze mediante fotolisi di "cagedcompounds"

- Tecniche optogenetiche

4. Gestione e benessere animali da laboratorio

- Legislazione vigente in materia di protezione degli animali utilizzati a fini sperimentali o ad altri fini scientifici.

- Linee guida per la sistemazione e la tutela degli animali utilizzati a fini sperimentali o ad altri fini scientifici.

- Linee guida per l’organizzazione e la gestione di uno stabulario.

- Tecniche di gestione dei piu’ comuni animali da laboratorio(roditori):

  1. stabulazione
  2. manipolazione
  3. somministrazione di sostanze
  4. tecniche eutanasiche

- Principali patologie degli animali modello.

1. 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.

- 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.

 2. Cellular Biology

 - Cell cultures.

- Expression of proteins of interest in bacteria and in eukaryotic cells: transfection technologies.

- In vivo analysis of cellular proteins (localization and function).

- Functional assays in cellular biology:

  1. Proliferation assays.
  2. Migration assays.
  3. Invasion assays.
  4. In vitro and in vivo tumorigenicity assays.

- Protein analysis techniques:

  1. Electrophoresis (SDS-PAGE) and Western blotting.
  2. Chromatographic techniques.
  3. Immunoprecipitation assays.
  4. In vitro kinase assays of membrane receptors and evaluation of cell signaling responses.
  5. In vitro analysis of cellular proteins by pull down assays.
  6. In vivo analysis of cellular proteins by FRET.

 3. Physiology

  - Basic electrophysiological techniques:

  1. Extracellular recording.
  2. Intracellular recording.
  3. Patch-clamp
  4. Voltage-clamp
  5. Current-clamp

- Optical techniques for the measurement of ion currents and of voltage, based on fluorescent indicators.

- Basic notions of dual photon microscopy.

- Fast application of substances through photolysis of caged compounds.

- Optogenetic techniques.

 4. Managment and well-being of laboratory animals

 - Legislation concerning the protection of animals used for experimental or for other scientific purposes.

- Guidelines for the housing and for the protection of animals used for experimental or for other scientific purposes.

- Guidelines for the organization and for the management of an animal house.

- Techniques for the management of the most currently used laboratory animals (rodents):

  1. Housing.
  2. Manipulation.
  3. Administration of substances.
  4. Euthanasia techniques

- Principal diseases of animal models.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Alberts, Biologia Molecolare della cellula, quinta edizione, Zanichelli

Verranno inoltre forniti articoli e review volti ad illustrare alcune delle tecniche trattate e la loro integrazione

 



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Ultimo aggiornamento: 23/12/2015 09:25
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