BIOTECNOLOGIE CELLULARI

Il corso ha l’obiettivo di ampliare le conoscenze di base dello studente acquisite durante i precedenti studi ed applicarle nel campo biotecnologico, con particolare riferimento alla ricerca biomedica. Lo studente matura una comprensione integrata dei fenomeni biologici e una preparazione scientifica avanzata a livello cellulare e/o molecolare per applicazioni biotecnologiche. Particolare attenzione è rivolta alle problematiche connesse alle applicazioni in campo biomedico.

Le principali conoscenze acquisite dallo studente saranno:

- la comprensione a livello avanzato dei meccanismi molecolari e cellulari alla base delle risposte cellulari ai trattamenti effettuati in un laboratorio di ricerca biomedica, e delle principali tecniche utilizzate per la manipolazione delle colture cellulari;

- l’applicazione delle conoscenze acquisite per la progettazione e interpretazione di semplici strategie sperimentali che coinvolgano lo studio dei fenotipi cellulari di interesse biomedico, per la scelta dell’approccio metodologico più appropriato allo specifico quesito biologico/biomedico, e per collegare il dato sperimentale al meccanismo biologico sottostante;

- lo sviluppo della capacità di analizzare e valutare criticamente i dati provenienti da esperimenti che coinvolgono le colture cellulari e, in generale, da articoli scientifici, riconoscendone limiti, attendibilità e potenziali applicazioni, nonché della capacità di formulare ipotesi e discutere le implicazioni scientifiche, etiche e traslazionali delle ricerche;

- lo sviluppo dell'abilità di comunicare le informazioni acquisite utilizzando una terminologia scientifica precisa e specifica del settore, esponendo in modo chiaro e sintetico i concetti e le metodologie relative alle colture cellulari e alle loro applicazioni, specialmente in ambito biomedico;

- lo sviluppo di un metodo di studio e aggiornamento autonomo che gli consenta di orientarsi nella letteratura scientifica in continua evoluzione.

1. Conoscenza e comprensione: dimostrare conoscenze e capacità di comprensione che estendono e/o rafforzano quelle tipicamente associate al primo ciclo e consentono di elaborare e/o applicare idee originali, spesso in un contesto di ricerca;

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: applicare le proprie conoscenze, capacità di comprensione e abilità nel risolvere problemi in ambiti nuovi o non familiari, inseriti in contesti più ampi (o interdisciplinari) connessi al proprio settore di studio.

3. Autonomia di giudizio: integrare le conoscenze e gestire la complessità, nonché formulare giudizi anche sulla base di informazioni limitate o incomplete, includendo la riflessione sulle responsabilità sociali, scientifiche o etiche collegate all’applicazione delle proprie conoscenze e giudizi.

4. Abilità comunicative: comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le proprie conclusioni, nonché le conoscenze e la ratio ad esse sottese, a interlocutori specialisti e non specialisti.

5. Capacità di apprendimento: sviluppare quelle capacità di apprendimento che consentano di continuare a studiare in modo auto-diretto o autonomo.

Lezioni frontali. Sono previsti seminari mirati all’introduzione agli sbocchi professionali e all’esplorazione di nuovi ambiti di ricerca.

Buona conoscenza dei fenomeni biologici acquisita con la laurea di primo livello.

Obbligatoria, secondo le percentuali di frequenza dettate dal regolamento del CdLM

Cenni storici sulle biotecnologie. La cellula eucariotica animale e vegetale. Il ciclo cellulare e la sua regolazione. Cenni di microscopia e citofluorimetria. Colture cellulari: cellule in adesione e in sospensione; medium; colture primarie, sub-colture, linee cellulari; dissociazione enzimatica e meccanica; immortalizzazione e trasformazione; conservazione. Co-colture, sferoidi e organoidi. Medium condizionati. Xenograft. Modelli animali: topo e zebrafish. Topi transgenici: topo knock-in, topo knock-out, topo knock-out condizionale. Cellule staminali (embrionali e adulte) e cellule staminali indotte: caratteristiche e applicazioni. Cellule iPS (Induced Pluripotent Stem cells) e processi di riprogrammazione. Cellule staminali tumorali (CSC). Manipolazione genetica delle colture cellulari: trasfezioni stabili e transienti e modulazione dell'espressione genica: agenti trasfettanti; siRNA; ASO; miRNA mimics e inhibitors; vettori; CRISPR-CAS9. Clonaggio e sistemi reporter. Saggi funzionali in vitro: saggi di vitalità, apoptosi, migrazione, invasione; saggio della cicatrice; angiogenesi. Sincronizzazione del ciclo cellulare. Vescicole extracellulari e loro applicazioni. Competing endogenous RNA (ceRNA) networks e non-coding RNAs (ncRNAs).

Modalità:

Lezione frontale

Seminari tenuti da docenti/professionisti nel settore della ricerca scientifica biomedica e non.

Attività pratiche di laboratorio volte a mettere in pratica i concetti base sulle colture cellulari affrontati durante il corso.

Materiale didattico fornito dal docente, inclusi articoli scientifici.

Prova orale.

Lo studente presenterà un lavoro di ricerca liberamente scelto dalla letteratura scientifica, previo consulto con il docente, esponendone le metodiche e i risultati con particolare attenzione alle tematiche affrontate durante il corso.

La prova permette di verificare: i) il livello di conoscenza delle tecniche utilizzate per il mantenimento di colture cellulari in laboratorio; ii) la capacità di applicare tali conoscenze per analizzare specifici quesiti biologici/biomedici e valutare e interpretare i risultati sperimentali ottenuti; iii) la chiarezza espositiva; iv) la proprietà di linguaggio scientifico.

Per l’attribuzione del voto finale si terrà conto dei seguenti parametri:

Voto 29-30 e lode: lo studente ha una conoscenza approfondita della disciplina, riesce prontamente e correttamente a integrare e analizzare criticamente le situazioni presentate, risolvendo autonomamente problemi anche di elevata complessità; ha ottime capacità comunicative e padroneggia il linguaggio scientifico.

Voto 26-28: lo studente ha una buona conoscenza della disciplina, riesce a integrare e analizzare in modo critico e lineare le situazioni presentate, riesce a risolvere in modo abbastanza autonomo problemi complessi ed espone gli argomenti in modo chiaro utilizzando un linguaggio scientifico appropriato;

Voto 22-25: lo studente ha una discreta conoscenza della disciplina, anche se limitata agli argomenti principali; riesce a integrare e analizzare in modo critico ma non sempre lineare le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo abbastanza chiaro con una discreta proprietà di linguaggio;

Voto 18-21: lo studente ha la minima conoscenza della disciplina, ha una modesta capacità di integrare e analizzare in modo critico le situazioni presentate ed espone gli argomenti in modo sufficientemente chiaro sebbene la proprietà di linguaggio sia poco sviluppata;

Esame non superato: lo studente non possiede la conoscenza minima richiesta dei contenuti principali dell’insegnamento. La capacità di utilizzare il linguaggio specifico è scarsissima o nulla e non è in grado di applicare autonomamente le conoscenze acquisite.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Saggi funzionali su colture cellulari.

Colture 2D e 3D.

Manipolazione genica delle colture cellulari.