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Oggetto:
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C.I. MODELLI PRECLINICI E METODOLOGIE GENOMICHE

Oggetto:

PRE-CLINICAL MODELS AND GENOMIC METHODOLOGIES

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
SME0895
Docenti
Prof.ssa Emanuela Tolosano (Docente Titolare dell'insegnamento)
Prof. Saverio Francesco Retta (Docente Titolare dell'insegnamento)
Prof. Raffaele Adolfo Calogero (Docente Titolare dell'insegnamento)
Prof.ssa Alessandra Ghigo (Docente Titolare dell'insegnamento)
Prof. Andrea Graziani (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Prof. Emilio Hirsch (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studio
[f007-c201] laurea spec. in biotecnologie mediche - a torino
Anno
1° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
15
SSD attività didattica
BIO/11 - biologia molecolare
BIO/13 - biologia applicata
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto ed orale
Tipologia unità didattica
corso
Prerequisiti

Biologia Cellulare, Genetica Generale, Biologia Molecolare I


Cell Biology, Genetics, Molecular Biology I
Oggetto:

Sommario del corso

Oggetto:

Obiettivi formativi

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

  • Conoscere le principali metodologie di biologia e biotecnologie cellulari utilizzate nell’ambito della ricerca biomedica di base ed applicata.
  • Conoscere in modo approfondito processi cellulari di fondamentale importanza nell’ambito della ricerca biomedica.
  • Suscitare l’interesse per un’approfondita conoscenza dei processi biologici e per il metodo scientifico d'indagine.
  • Illustrare l'utilizzo di modelli murini transgenici per studiare la patogenesi di malattie umane e validare nuovi approcci terapeutici.

Modulo Genomica e Bioinformatica

- Acquisire la consapevolezza della dinamicità della configurazione della cromatina e quindi dei meccanismi che determinano e regolano l’espressione genica e il destino differenziativo delle cellule all’interno del contesto tissutale (Genomica)

- acquisire le più avanzate strategie sperimentali per la generazione di modelli preclinici in vitro da cellule di pazienti (Genomica)

- Conoscere le basi per un’analisi critica delle metodiche di analisi di dati genomici (Bioinformatica)

- Conoscere gli strumenti necessari alla definizione di un disegno sperimentale ottimizzato (Bioinformatica)

Experimental models in biotechnologies

  • to know the main biology and cell biotechnology methods used in the field of basic and applied biomedical research.
  • to know in depth cellular processes of fundamental importance in the field of biomedical research.
  • To arouse interest in an in-depth knowledge of biological processes and the scientific method of investigation.
  • To illustrate the use of animal models to study the pathogenesis of human diseases and to validate new therapeutic approaches.

Genomics and Bioinformatics

  • To acquire awareness of the dynamism of the chromatin configuration and therefore of the mechanisms that determine and regulate gene expression and the differentiation fate of cells within the tissue context (Genomics)
  • To acquire the most advanced experimental strategies for the generation of in vitro preclinical models from patient cells (Genomics)
  • To Know the bases for a critical analysis of genomic data analysis methods (Bioinformatics)
  • To Know the tools needed to define an optimized experimental design (Bioinformatics)
Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

Al termine del corso ci si attende il raggiungimento degli obiettivi formativi indicati 

Modulo Genomica e Bioinformatica

Al termine del corso ci si attende il raggiungimento degli obiettivi formativi indicati 

 

Experimental models in biotechnology

At the end of the course the achievement of the indicated educational objectives is expected

Genomics and Bioinformatics

At the end of the course the achievement of the indicated educational objectives is expected

Oggetto:

Programma

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

BIOLOGIA APPLICATA

1) Le colture cellulari: le colture primarie, le linee stabilizzate, le cellule immortalizzate, gli ibridomi, le cellule staminali.

2) L’analisi delle proteine cellulari in vitro (saggi qualitativi e quantitativi): estrazione e purificazione delle proteine; analisi delle proteine mediante elettroforesi unidimensionale e bidimensionale, immunoprecipitazione, Western blotting, marcatura metabolica e saggi radioimmunologici, analisi dello stato di attivazione di proteine con funzioni regolatrici, saggi di attività chinasica. Le applicazioni di spettrometria di massa. Studi di interazione proteina-proteina: i saggi di “pull-down”; la tecnica del doppio ibrido.

3) Le proteine ricombinanti: i sistemi di espressione procariotici ed eucariotici, la produzione e purificazione proteine di fusione, gli impieghi delle proteine di fusione.

4) La trasfezione delle cellule eucariotiche per l’espressione di proteine di interesse: tecnica del Ca2+/fosfato, tecnica del DEAE-dextrano, i liposomi, l’elettroporazione, i vettori virali.

5) I controlli post-trascrizionali dei livelli di espressione delle proteine.

6) L’analisi delle proteine cellulari in vivo (localizzazione, dinamiche subcellulari e funzioni): microscopia ottica convenzionale e confocale; tecniche di immunofluorescenza ed immunocitochimica; l’uso delle proteine di fusione per l’analisi delle funzioni delle proteine; tecniche di microscopia a multifluorescenza in “time-lapse” per l’analisi delle dinamiche molecolari.

7) Le tecniche “F” e le loro applicazioni: “Fluorescence Resonance Energy Transfer” (FRET), “Fluorescence Recovery After Photobleaching” (FRAP), “Fluorescence Loss In Photobleaching” (FLIP).

8) Analisi di processi cellulari e molecolari:

  1. a) I meccanismi di regolazione post-trascrizionale dell’espressione e delle funzioni dei recettori adesivi.
  2. b) Il traffico vescicolare e le proteine della famiglia Rab: potenziali bersagli per interventi terapeutici.
  1. c) Le small GTPasi della famiglia Rho: ruoli fisiologici e patologici.
  2. d) I meccanismi di regolazione della traslocazione nucleo-citoplasma di proteine e la loro alterazione patologica.
  3. e) Redox signaling e autofagia: ruoli fisiologici e patologici.

9) Modelli cellulari e murini di patologie umane: le Malformazioni Cavernose Cerebrali (CCM disease).

GENETICA

Generazione ed analisi di modelli animali di patologie umane. Le patologie prese in considerazione sono le seguenti:

  • Emocromatosi/patologie da alterato metabolismo del ferro e dell’eme
  • Anemie
  • Neuropatie sensoriali
  • Diabete
  • Fibrosi cistica
  • Patologie cardiache

Verranno introdotti anche altri modelli animali (ad es. Drosophila, C. elegans, talpa nuda) , il principio delle 3R e l’utilizzo di organoidi e di cellule staminali pluripotenti differenziate (iPSC) come modelli in vitro.

Modulo Genomica e Bioinformatica

GENOMICA

  • Dalla complessità dell’organizzazione genomica alle basi genomiche della complessità degli organismi viventi
  • Reversibilità e regolazione della definizione del destino differenziativo delle cellule: dal panorama epigenetico di Waddington alla riprogrammazione nucleare di Yamanaka.
  • Implicazioni della risposta cellulare al danno al DNA e del rimodellamento della cromatina nella regolazione del destino differenziativo: ovvero perché le cellule dei tessuti anziani riprogrammano meglio delle cellule dei tessuti giovani.
  • Cellule pluripontenti indotte (iPS) da paziente e la generazione di modelli preclinici in vitro personalizzati.

BIOINFORMATICA

Tecnologie di sequenziamento e metodi bioinformatici nello studio della organizzazione funzionale del genoma.
Durante il corso ci muoveremo attraverso gli strati regolativi del genoma, partendo dai territori genomici fino ad arrivare a controllo traduzionale, analizzando le tecnologie di sequenziamento che vengono utilizzate e le basi delle metodiche bioinformatiche per la loro analisi.

Nel dettaglio:
Metodiche di studio delle interazioni a lunga distanza: Hi-C
Metodiche per lo studio della organizzazione della cromatina: ATAC-seq, ChIP-seq, metilazione del DNA
Metodiche per lo studio dell'espressione genica in bulk ed in singola cellula: RNAseq/miRNAseq
Metodiche per lo lo studio dei trascritti in attiva traduzione: ribo-seq
Metodiche per la chiamata di varianti genetiche e mutazioni somatiche
Struttura dei fastq, bam e vcf
QC dei fastq
Metodi per chiamata di varianti
Metodi di quantificazione genica alignment based and alignment free
Principal Component Analysis (PCA)
Analisi dell’espressione differenziale
Arricchimento di termioni di Gene Ontology (GO)
miRNA e geni bersaglio
Sequenziamento del trascrittoma/genoma di singole cellule e definizione di sotto-popolazioni cellulari.

APPLIED BIOLOGY

1) Cell cultures: primary cultures, stabilized lines, immortalized cells, hybridomas, stem cells.

2) In vitro analysis of cellular proteins (qualitative and quantitative assays): extraction and purification of proteins; analysis of proteins by one-dimensional and two-dimensional electrophoresis, immunoprecipitation, Western blotting, metabolic marking and radio-immunoassays, analysis of the state of activation of proteins with regulatory functions, assays of kinase activity. Mass spectrometry applications. Protein-protein interaction studies: the pull-down assays; the double hybrid technique.

 

3) Recombinant proteins: prokaryotic and eukaryotic expression systems, the production and purification of fusion proteins, the uses of fusion proteins.

4) The transfection of eukaryotic cells for the expression of proteins of interest: Ca2 + / phosphate technique, DEAE-dextran technique, liposomes, electroporation, viral vectors.

5) Post-transcriptional controls of protein expression levels.

6) Analysis of cellular proteins in vivo (localization, subcellular dynamics and functions): conventional and confocal optical microscopy; immunofluorescence and immunocytochemistry techniques; the use of fusion proteins for the analysis of protein functions; "Time-lapse" multifluorescence microscopy techniques for the analysis of molecular dynamics.

7) The "F" techniques and their applications: "Fluorescence Resonance Energy Transfer" (FRET), "Fluorescence Recovery After Photobleaching" (FRAP), "Fluorescence Loss In Photobleaching" (FLIP).

8) Analysis of cellular and molecular processes:

  1. a) The mechanisms of post-transcriptional regulation of the expression and functions of the adhesive receptors.
  2. b) Vesicular trafficking and Rab family proteins: potential targets for interventions

therapeutic.

  1. c) The small GTPases of the Rho family: physiological and pathological roles.
  2. d) The mechanisms of regulation of the nucleocytoplasmic translocation of proteins and their pathological alteration.
  3. e) Redox signaling and autophagy: physiological and pathological roles.

9) Cell and mouse models of human pathologies: Cerebral Cavernous Malformations (CCM disease).

GENETICS:

Mouse models of different human pathologies will be analyzed:

1) Mouse models of hemochromatosis

2) Mouse models of anemia

3) Mouse models of impaired iron and heme metabolism

4) Mouse models of diabetes

5) Mouse models of cardiac pathologies

6) Mouse models of inflammatory pathologies

7) Mouse models of cancer and metastasis

We will introduce also the 3Ts principle and the use of organoids.

Genomics and Bioinformatics

GENOMICS

  • From the complexity of the genomic organization to the genomic basis of the complexity of living organisms
  • Reversibility and regulation of the definition of the differentiation fate of cells: from the epigenetic panorama of Waddington to the nuclear reprogramming of Yamanaka.
  • Implications of cellular response to DNA damage and chromatin remodeling in the regulation of differentiation fate: that is, because the cells of the old tissues reprogram better than the cells of the young tissues.
  • Patient-induced pluripontent cells (iPS) and the generation of personalized in vitro preclinical models.

Bioinformatics

Sequencing technologies and bioinformatics methods to study the functional organization of the genome
During the course we will move through the regulative layers of the genome, starting from the genomics territories to arrive to post-translational control. We will dissect the sequencing methods and the bioinformatics needed to study the above mentioned regolative layers.

We will focus on:
Methods to study DNA-DNA long distance interactions: Hi-C
Methods to study chromatin organization: ATAC-seq, ChIP-seq, DNA methylation
Methods to study gene expression in bulk and at single cell level: RNAseq/miRNAseq
methods to study actively translated transcripts: ribo-seq
Methods to call genetic and somatic variants
Fastq, bam e vcf structure
Fastq QC
Gene quantification by alignment and alignment free
Principal Component Analysis (PCA)
Gene differential expression analysis
Gene Ontology (GO) enrichment
miRNA and targets
Single cell sequencing and cell population discovery.

 

 

 

 

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

Lezioni frontali sincrone o asincrone

Modulo Genomica e Bioinformatica

Lezioni frontali e analisi di articoli della letteratura anche in gruppi

N.B. Per accedere alle lezioni ed alle esercitazioni bisogna seguire la procedura indicata sulla homepage della piattaforma Moodle (menu a destra: Navigazione/Modalità di accesso alla Piattaforma), raggiungibile al link 

https://biotec.i-learn.unito.it/

 

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

Lectures

Modulo Genomica e Bioinformatica

Lectures and group work on scientific papers

N.B. To access to lessons and other material you must regsiter to the Moodle Platform following the instruction at the link (menu Navigation/Modalities of access to the platform)

https://biotec.i-learn.unito.it/

 

Oggetto:

Modalità di verifica dell'apprendimento

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

Verifica scritta con domande aperte riguardanti temi rilevanti degli argomenti del programma a cui lo studente deve rispondere dando prova di conoscere a fondo la materia e di essere in grado di comprendere il ruolo dei processi studiati. Possibilità di esame orale via web.

Modulo Genomica e Bioinformatica

Prova orale in presenza o via web (Genomica)

Prova scritto costituito da domande a scelta multipla in presenza o via web (Bioinformatica)

 

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

Written test with open questions and/or web oral exam

Modulo Genomica e Bioinformatica

Oral test and/or web oral exam (Genomics)

Written test with multiple choice questions or web written test (Bioinformatics)

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

1) Alberts et al.- “Biologia Molecolare della Cellula” – Zanichelli.

2) Glick e Pasternak – “Biotecnologia Molecolare” – Zanichelli.

3) Reed et al.- “Metodologie di base per le Scienze Biomolecolari” - Zanichelli.

4) Ninfa e Ballou - “Metodologie di base per la Biochimica e la Biotecnologia” - Zanichelli.

5) H. Lodish e altri, “Biologia Molecolare della cellula”, Zanichelli

6) Brown, T.A., “Genomes”, New York and London: Garland Science

7) Bibliografia fornita dal docente.

Modulo Genomica e Bioinformatica

GENOMICA:

  • Lewin's GENES XII, by Elliott S. Goldstein, Jocelyn E. Krebbs, and Stephen T. Kilpatrick, Jones & Barlett Learning, 2017
  • Bibliografia fornita dal docente

BIOINFORMATICA

  • RNA-seq Data Analysis: A Practical Approach by Eija Korpelainen (Author), Jarno Tuimala (Author), Panu Somervuo (Author), Mikael Huss (Author), Garry Wong (Author) Series: Chapman & Hall/CRC Mathematical and Computational Biology Publisher: Chapman and Hall/CRC; 1 edition (September 19, 2014)
  • Practical Guide to ChIP-seq Data Analysis by Borbala Mifsud (Author), Kathi Zarnack (Author), Anaïs F Bardet (Author) Series: Focus Computational Biology Series Publisher: CRC Press; 1 edition (November 5, 2018)
  • Computational Exome and Genome Analysis by Peter N. Robinson, Rosario Michael Piro, Marten Jager 1st Edition Chapman and Hall/CRC, Published September 11, 2017 Reference - 557 Pages - 116 Color & 23 B/W Illustrations ISBN 9781498775984 - CAT# K29706 Series: Chapman & Hall/CRC Mathematical and Computational Biology

Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico

1) Alberts et al.- “Biologia Molecolare della Cellula” – Zanichelli.

2) Glick e Pasternak – “Biotecnologia Molecolare” – Zanichelli.

3) Reed et al.- “Metodologie di base per le Scienze Biomolecolari” - Zanichelli.

4) Ninfa e Ballou - “Metodologie di base per la Biochimica e la Biotecnologia” - Zanichelli.

5) H. Lodish e altri, “Biologia Molecolare della cellula”, Zanichelli

6) Brown, T.A., “Genomes”, New York and London: Garland Science

7) Bibliografia fornita dal docente.

Modulo Genomica e Bioinformatica

GENOMICA:

  • Lewin's GENES XII, by Elliott S. Goldstein, Jocelyn E. Krebbs, and Stephen T. Kilpatrick, Jones & Barlett Learning, 2017
  • Bibliografia fornita dal docente

BIOINFORMATICA

  • RNA-seq Data Analysis: A Practical Approach by Eija Korpelainen (Author), Jarno Tuimala (Author), Panu Somervuo (Author), Mikael Huss (Author), Garry Wong (Author) Series: Chapman & Hall/CRC Mathematical and Computational Biology Publisher: Chapman and Hall/CRC; 1 edition (September 19, 2014)
  • Practical Guide to ChIP-seq Data Analysis by Borbala Mifsud (Author), Kathi Zarnack (Author), Anaïs F Bardet (Author) Series: Focus Computational Biology Series Publisher: CRC Press; 1 edition (November 5, 2018)
  • Computational Exome and Genome Analysis by Peter N. Robinson, Rosario Michael Piro, Marten Jager 1st Edition Chapman and Hall/CRC, Published September 11, 2017 Reference - 557 Pages - 116 Color & 23 B/W Illustrations ISBN 9781498775984 - CAT# K29706 Series: Chapman & Hall/CRC Mathematical and Computational Biology


Oggetto:

Note

Il moodle del modulo di Genomica e Bioinformatica e':

https://biotec.i-learn.unito.it/course/view.php?id=237

E' necessario accedervi con le credenziali Universitarie per accedere alle informazioni per connettersi alle lezioni in modalita' telematica sincrona (piattaforma webex).

Sul moodle verranno salvate progressivamente le lezioni svolte e la registrazione della lezione webex.

 

NOTA BENE: Per i non immatricolati per ottenere le credenziali di accesso temporanee al mmodle e' necessario compilare il modulo disponibile al seguente link:
https://biotec.i-learn.unito.it/mod/page/view.php?id=6501&inpopup=1

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.

Oggetto:

Moduli didattici

Oggetto:

Orario lezioniV

Lezioni: dal 05/10/2020 al 13/01/2021

Nota: Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico:

Modulo Genomica e Bioinformatica
5 ottobre 11-13 Lezione congiunta Prof. Graziani e Calogero
7 Ottobre 9-11 Prof. Graziani 11-13 Prof Calogero
12 Ottobre 11-13 Prof. Calogero
14 Ottobre 9-11 Prof. Graziani 11-13 Prof. Calogero
19 Ottobre 11-13 Prof. Calogero
21 Ottobre 9-11 Prof. Graziani 11-13 Prof. Calogero
26 Ottobre 11-13 Prof. Graziani
28 Ottobre 9-11 Prof Calogero 11-13 Prof. Graziani
2 Novembre 11-13 Prof. Graziani
4 Novembre 9-11 Prof. Calogero 11-13 Prof. Graziani
9 Novembre 11-13 Prof. Graziani
11 Novembre 9-11 Prof. Calogero 11-13 Prof. Graziani
16 Novembre 11-13 Prof. Graziani
18 Novembre 9-11 Prof. Calogero 11-13 Prof. Graziani
23 Novembre 11-13 Prof. Calogero
25 Novembre 9-11 Prof. Graziani 11-13 Prof. Calogero
30 Novembre 11-13 Prof. Graziani
2 Dicembre 9-11 Prof. Calogero 11-13 Prof. Graziani
7 Dicembre 11-13 Prof. Calogero
9 Dicembre 9-11 Prof. Graziani 11-13 Prof. Calogero
14 Dicembre 11-13 Prof. Graziani
16 Dicembre 9-11 Prof. Calogero

I links di accesso alle webex sono pubblicati all'interno del moodle modulo:
https://biotec.i-learn.unito.it/course/view.php?id=237
Per i non immatricolati per ottenere le credenziali di accesso temporanee compilare il modulo disponibile al seguente link:
https://biotec.i-learn.unito.it/mod/page/view.php?id=6501&inpopup=1

Oggetto:

AppelliV

 DataOreEsame
28/02/2020 09:00 - 18:00 Orale
Registrazione
  • Aperta
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 07/09/2021 14:54
    Location: https://biotecmed.campusnet.unito.it/robots.html
    Non cliccare qui!