GENETICA MOLECOLARE UMANA E DI ORGANISMI MODELLO

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
GENETICA (BIO/18)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

L’attuale integrazione della Genetica Umana con la biologia molecolare e con la bioinformatica è di strategica importanza per la ricerca biologica e in particolare per le applicazioni biotecnologiche in campo medico. Poiché tra gli aspetti applicativi quelli più interessanti riguardano ovviamente la salute umana, la sezione del corso che riguarda la genetica molecolare umana ha l’obiettivo di fornire le informazioni di base su alcuni specifici argomenti quali la farmacogenetica, che studia il pattern di risposta ai farmaci in relazione alle variazioni della sequenza del DNA dei pazienti, e la terapia genica umana che si spera tragga ulteriore impulso dalle sempre più puntuali informazioni derivanti dal sequenziamento e dall’analisi funzionale di geni umani. Verrà inoltre introdotta una sezione dedicata alla genetica forense e alle sue applicazioni.
La maggior parte delle conoscenze scientifiche che riguardano le proprietà fondamentali degli organismi viventi deriva dallo studio di organismi modello. Obiettivo della sezione del corso che riguarda la genetica molecolare di organismi modello sarà la definizione del ruolo dei più utilizzati organismi modello nell’analisi genetica in epoca post-genomica, con particolare attenzione alle metodiche utilizzate e agli strumenti genetici disponibili per l’analisi funzionale di geni. Verrà approfondito lo studio di vari organismi modello eucariotici in ricerche di base e in applicazioni di tipo biotecnologico tese all’utilizzazione strategica delle informazioni fornite dal sequenziamento dei genomi.

Prerequisiti

Nessuno

Contenuti dell'insegnamento

Il corso, di genetica avanzata, è costituito da due sezioni
Genetica molecolare di organismi modello eucariotici
Il lievito come organismo modello
Analisi funzionale in organismi modello vegetali
Caenorhabditis elegans come organismo modello animale
Drosophila melanogaster come organismo modello animale
Zebra fish come organismo modello vertebrato

Genetica molecolare umana
Farmacogenetica
Terapia genica
Genetica forense

Programma esteso

Genetica molecolare di organismi modello

Gli organismi modello e loro ruolo nella ricerca biologica
Forward e Reverse genetics: l’analisi funzionale

IL LIEVITO COME ORGANISMO MODELLO
Forward e reverse genetics in lievito - Il sequenziamento del genoma del lievito S. cerevisiae e di altre specie di lievito - Genomica comparativa in microrganismi eucariotici unicellulari - La collezione dei deletanti e sua utilizzazione nell’analisi funzionale - Metodi genetici per lo studio sistematico dell’interazione genica. - Il lievito come organismo modello per lo studio della genetica mitocondriale - Il lievito come organismo modello per lo studio di malattie mitocondriali. Il lievito come organismo modello per la drug discovery.

ANALISI FUNZIONALE IN ORGANISMI MODELLO VEGETALI
Ricombinazione omologa nelle piante - Il silenziamento genico nelle piante - MicroRNA in organismi vegetali.

Caenorhabditis elegans COME ORGANISMO MODELLO ANIMALE
“Forward e reverse genetics” in C. elegans - Analisi funzionale mediante RNAi - Applicazione di “genome wide screens” nello studio di patologie umane.

Drosophila melanogaster COME ORGANISMO MODELLO ANIMALE
Tecniche genetiche tradizionali- Trasformazione e clonazione mediata dall'elemento P- Metodi per la costruzione di mutanti mediante reverse genetics: mutagenesi inserzionale mediata da elementi P, mutagenesi con excisione; analisi funzionale mediante RNAi- Ruolo di Drosophila nella drug discovery e come modello nello studio di patologie umane.

Zebra fish COME ORGANISMO MODELLO VERTEBRATO
Ciclo vitale. Tecniche di laboratorio. Forward e reverse genetics in Zebra fish. Produzione di lineee aploidi omozigoti. Abbattimento dell'espressione genica mediante morfolino. Inattivazione genica mediante Zn finger nucleasi, tecnica TALEN e tecnica CRISPR

Genetica molecolare umana

FARMACOGENETICA
Geni coinvolti nella farmacocinetica e farmacodinamica – polimorfismi nei geni che influenzano la disponibilità dei farmaci – polimorfismi genetici dei recettori e dei sistemi di riparazione – strategie molecolari per la ottimizzazione della terapia farmacologica

TERAPIA GENICA
Le differenti strategie per la terapia genica - Acidi nucleici con funzione terapeutica - Metodologie per il trasferimento genico -Esempi di sperimentazioni cliniche di terapia genica – L’etica della terapia genica nell’uomo.

GENETICA FORENSE
Marcatori genetici utilizzati nelle scienze forensi. Metodi per la rilevazione della variabilità genetica. Validità e realizzabilità dei metodi utilizzati. Determinazione del sesso, origine della specie, profilo individuale. Test di paternità, maternità, familiarità. Interpretazione dei risultati: considerazioni statistiche

Bibliografia

Philip Meneely
Analisi Genetica Avanzata
ED. McGraw-Hill

T. Strachan, A.P.Read
Genetica molecolare umana
Zanichelli

M.Giacca
Terapia genica
Springer Biomed 2014

Ricci, Previderè, Fattorini, Corradi
La prova del DNA per la ricerca della verità
Giuffrè Ed

Articoli originali consigliati

Metodi didattici

Il corso sarà svolto mediante lezioni frontali sugli specifici argomenti del programma, con l’ausilio di diapositive ed esempi alla lavagna. Il materiale didattico proiettato verrà reso disponibile. E’ comunque fortemente consigliato l’utilizzo di testi e di articoli originali, consigliati dal docente, per lo studio individuale.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento verrà effettuata attraverso un esame finale. L’esame sarà costituito da una prova scritta, in cui verrà chiesto di rispondere ad alcune domande generali sul programma svolto durante il corso. Tale prova ha lo scopo di verificare la capacità di comprensione dei diversi argomenti trattati durante le lezioni e le conoscenze acquisite e di evidenziare la capacità da parte dello studente di formulare collegamenti tra i vari argomenti. Il superamento della prova scritta darà accesso ad una prova orale consistente nella lettura critica ed esposizione di un articolo recente che tratti dell’uso di un organismo modello in problematiche legate alla genetica di base o applicata. L’esame consisterà in una presentazione ppt in cui lo studente dovrà dimostrare di avere buona consapevolezza della problematica scientifica trattata, comprensione degli esperimenti svolti, dei risultati ottenuti e della loro interpretazione. Questo tipo di esame consentirà di valutare la capacità di applicare le conoscenze a problemi specifici da parte dello studente, la capacità di collegare le varie nozioni acquisite e di darne un giudizio critico e inoltre l’abilità di comunicare ed esporre le conoscenze apprese Il giudizio finale terrà conto dello svolgimento di entrambe le parti dell’esame, per il cui superamento entrambe dovranno risultare sufficienti.