Conoscenze di base di Biologia Molecolare, Bioinformatica e Genetica

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze sulle tecniche di base dell’ingegneria genetica per comprendere le applicazioni biotecnologiche nella clinica e nella diagnostica. Il corso tratta il clonaggio molecolare con differenti tipi di vettori di espressione. Saranno trattate le tecniche di sequenziamento del genoma di nuova e ultima generazione, nonché gli strumenti per la manipolazione del DNA (gene targeting, genome editing).

Conoscenze e Comprensione: Al termine del corso gli studenti avranno acquisito le conoscenze teoriche e metodologiche delle principali tecnologie del DNA ricombinante e della manipolazione genetica. Conosceranno le strategie di produzione di proteine ricombinanti e le principali tecniche di mutagenesi. Inoltre, comprenderanno i principi e le applicazioni delle metodologie di sequenziamento del DNA e di genome editing, fino alla produzione di organismi geneticamente modificati.

Capacità di applicare conoscenze e comprensione: Gli studenti saranno in grado di applicare le conoscenze acquisite per interpretare e discutere protocolli sperimentali basati sulle tecnologie del DNA ricombinante, selezionare le strategie più appropriate per il clonaggio, l'espressione genica e la manipolazione del genoma, utilizzare banche dati bioinformatiche e strumenti di analisi delle sequenze nucleotidiche e valutare le principali applicazioni delle tecnologie di sequenziamento e genome editing in ambito biomedico e biotecnologico.

Autonomia di giudizio: Gli studenti svilupperanno la capacità di valutare criticamente i vantaggi, i limiti e le potenzialità delle diverse metodologie di manipolazione e analisi del DNA, scegliendo l'approccio sperimentale più idoneo in funzione degli obiettivi di ricerca. Saranno inoltre in grado di discutere criticamente le implicazioni scientifiche, applicative ed etiche connesse all'impiego delle tecnologie di editing genomico e degli organismi geneticamente modificati.

Abilità comunicative: Gli studenti saranno in grado di utilizzare una terminologia scientifica appropriata per descrivere e discutere i principi, le metodologie e le applicazioni delle tecnologie del DNA ricombinante, del sequenziamento genomico e del genome editing, comunicando con chiarezza concetti e risultati.

Capacità di apprendimento: Gli studenti saranno in grado di approfondire autonomamente l'evoluzione delle tecnologie di ingegneria genetica e genomica, di consultare la letteratura scientifica e le principali banche dati bioinformatiche e di aggiornare le proprie conoscenze in un settore caratterizzato da un rapido sviluppo scientifico e tecnologico.

L’insegnamento è erogato prevalentemente 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.

Il conseguimento dei crediti attribuiti all’insegnamento è ottenuto mediante prova orale con votazione finale in trentesimi ed eventuale lode.

Nell'assegnare il punteggio finale si terrà conto delle conoscenze acquisite (70%), delle capacità critiche sulle conoscenze acquisite (20%) e delle capacità comunicative (10%)

La lode sarà attribuita se lo/a studente/ssa dimostra piena padronanza della materia.

Costruzione ed analisi di genoteche e librerie di espressione; Caratteristiche dei vettori di espressione batterici ed eucariotici; Proteine native ricombinanti e proteine di fusione, utilizzo dei TAG. Tecniche di mutagenesi e applicazioni. Utilizzo di banche dati e programmi per l’analisi delle sequenze di DNA.
 Il sequenziamento del DNA: Sequenziamento tramite terminazione della catena di DNA. Sequenziamento di nuova generazione: Metodo Illumina; ion torrent; SMRT; con noanopori. Sequenziamento di un genoma con il metodo shotgun. Manipolazione del genoma: Gene targeting: ricombinazione omologa e sequenza specifica.  Genome editing: Knock out, knock in, Crispr-cas9. Animali transgenici: topi knock-in, topi knock-out e knockout condizionali.

Tecniche e Metodi per la Biologia Molecolare
F. Amaldi, P. Benedetti, G. Pesole, P. Plevani
Casa Editrice Zanichelli I edizione 2020
Biologia molecolare del gene
James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Alexander Gann, Michael Levine, Richard Losick
Ottava edizione italiana a cura di Paolo Plevani
Casa Editrice Zanichelli 2022