Non ci sono prerequisiti formali da rispettare o propedeuticità. Nonostante ciò una solida conoscenza di biologia cellulare, biochimica e biologia molecolare è fortemente raccomandata per poter seguire con profitto il corso.

Programma sintetico

La coltura delle cellule animali e la manipolazione genetica delle cellule animali.  La biologia delle cellule staminali. Applicazioni delle cellule staminali nella medicina. L'endocitosi e la secrezione non convenzionali. Le vescicole extracellulari. Gli RNA non codificanti. Cenni di terapia genica.

Il corso si prefigge di fornire conoscenze per futuri ruoli di responsibilità nell'area medica, per studiare e utilizzare cellule umane (wt o modificate geneticamente) o molecole prodotte dalle cellule al fine di comprendere i meccanismi patogenetici o di implementare strategie diagnostiche e/o terapeutiche.

Obiettivi di apprendimento

Conoscenze da acquisire:
• Tecnologie aggiornate per la coltura di cellule in vitro.

• Biologia delle cellule staminali embrionali e tissutali.

• La medicina rigenerativa.

• L'endocitosi e la secrezione non convenzionali. Le vescicole extracellulari.

• Gli RNA non codificanti: applicazioni diagnostiche e terapeutiche

• La terapia genica: principi e applicazioni.

Comprensione della complessità dei processi cellulari e delle tecniche di manipolazione delle cellule al fine di identificare i meccanismi molecolari alla base delle patologie e a fini diagnostici e/o terapeutici.

Capacità di applicare le conoscenze acquisite

L'insegnamento si prefigge non solo di far acquisire allo studente le conoscenze sopra elencate ma anche di sviluppare una comprensione profonda degli argomenti in modo da poter utilizzare le conoscenze e la comprensione acquisite per meglio comprendere gli insegnamenti successivi ma anche padroneggiare le strategie terapeutiche innovative. Inoltre, le conoscenze e la comprensione serviranno anche per eventualmente sviluppare nuove strategie diagnostiche e/o terapeutiche.  

Autonomia di giudizio

Grazie alla trattazione dei vari argomenti sempre partendo da pubblicazioni e dati sperimentali che poi vengono discussi in aula, lo studente sarà stimolato ad esprimere un proprio giudizio acquisendo la capacità di analizzare dati sperimentali formulando diverse ipotesi interpretative.

Abilità comunicative

Al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito la terminologia scientifica appropriata e saprà esporre gli argomenti e le problematiche scientifiche trattate con proprietà di linguaggio.

Capacità di apprendimento

Al termine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito le basi adeguate per sviluppare e approfondire autonomamente le proprie competenze, con particolare riferimento all'analisi della letteratura scientifica e alla consultazione di banche dati.

L’insegnamento è erogato prevalentemente in maniera tradizionale con lezioni frontali in aula supportate dalla proiezione di presentazioni PowerPoint che sono poi fornite agli studenti. Occasionalmente sono presenti anche collegamenti ipertestuali a pagine web per l’approfondimento di alcuni argomenti. Durante la lezione si stimola la partecipazione degli studenti con domande e spunti di riflessione e discussione sulle applicazioni delle biotecnologie cellulari in medicina. Inoltre, anche se solo per una parte del corso, si implementeranno attività di didattica interattiva (ADI) descrivendo e poi facendo discutere agli studenti alcuni esperimenti per esercitare la loro capacità di giudizio indirizzandoli verso la corretta interpretazione dei risultati presentati in pubblicazioni selezionate.

L'esame è orale e la votazione è espressa in trentesimi con la possibilità di avere la lode. La valutazione dell'esame orale sarà basata sul livello delle conoscenze e comprensione teoriche acquisite (70%), sulle capacità critiche e di risoluzione dei problemi che dimostreranno la capacità di applicare le conoscenze e comprensione acquisite (10%), sull'autonomia di giudizio (10%) e sulle abilità comunicative (10%). La lode sarà attribuita allo studente che dimostrerà di essere eccellente in tutti gli aspetti valutati. 

Colture cellulari animali. La coltura di cellule animali. Come mettere in coltura cellule da un tessuto: disaggregazione enzimatica o meccanica di un tessuto. L'evoluzione di una coltura: le colture primarie, le linee cellulari a vita finita e le linee cellulari continue. Il terreno di coltura. Colture in adesione e colture in sospensione. I substrati di adesione. Caratterizzazione di una linea cellulare. Esempi di applicazioni delle colture cellulari: la produzione degli anticorpi monoclonali. L'utilizzo delle colture cellulari per la comprensione dei meccanismi alla base di patologie e per lo studio di strategie di reversione dei fenotipi patologici.

Biologia delle cellule staminali. Definizione di cellule staminali. Cellule staminali embrionali, fetali e tissutali (somatiche o adulte). Potenza e plasticità delle cellule staminali. Le cellule staminali tissutali: l'esempio delle cellule staminali emopoietiche, neurali (cerebrali) e mesenchimali. "Homing" e "engrafment" delle cellule staminali. Le cellule staminali pluripotenti indotte.  Applicazioni delle cellule staminali: la medicina rigenerativa e la produzione di tessuti in vitro. Le cellule staminali tumorali.

L'endocitosi e la secrezione non convenzionali. I vari tipi di endocitosi e secrezione non convenzionali e le loro implicazioni nella medicina moderna. Le vescicole extracellulari: esosomi e microvescicole. Le applicazioni in campo medico riguardanti le vescicole extracellulari.

Manipolazione genica delle cellule animali: principi e scopi. RNA interference: meccanismi e applicazioni. I piccoli RNA non codificanti che regolano l'espressione genica. Applicazioni diagnostiche e terapeutiche degli RNA non codificanti.

Cenni di terapia genica. Principi generali e storia della terapia genica. Terapia genica per malattie recessive monogeniche e per malattie acquisite (cancro e malattie infettive).  Modulazione del sistema immunitario utilizzando la terapia genica. Esempi di terapia genica: successi e problemi.  Vettori virali e non virali per la terapia genica. Terapia genica in vivo e ex vivo: vantaggi e svantaggi. Cellule CAR-T per terapie antitumorali.

•B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, Biologia molecolare della cellula, VII edizione, Edizioni Zanichelli.

•H. Lodish, A Berk, C.A. Kaiser, M. Krieger, A. Bretscher, H Ploegh, K C. Martin, M B. Yaffe, A Amon, Biologia Molecolare della cellula, IV edizione italiana, Edizioni Zanichelli.