- Oggetto:
- Oggetto:
C.I. MODELLI PRECLINICI E METODOLOGIE GENOMICHE
- Oggetto:
PRE-CLINICAL MODELS AND GENOMIC METHODOLOGIES
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- SME0895
- Docenti
- Emanuela Tolosano (Docente Titolare dell'insegnamento)
Saverio Francesco Retta (Docente Titolare dell'insegnamento)
Raffaele Adolfo Calogero (Docente Titolare dell'insegnamento)
Andrea Graziani (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Emilio Hirsch (Docente Titolare dell'insegnamento)
Alessandra Ghigo (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
- Prerequisiti
-
Biologia Cellulare, Genetica Generale, Biologia Molecolare I
Cell Biology, Genetics, Molecular Biology I - Oggetto:
Sommario insegnamento
- 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
MODELLI CELLULARI (Prof Retta)
Programma generale:
Modelli sperimentali per studi e applicazioni biotecnologiche
- Metodi di preparazione e analisi di modelli cellulari
- Modelli di studio di meccanismi molecolari e cellulari di interesse biotecnologico:
- 1) Controlli post-trascrizionali dei livelli di espressione delle proteine
- 2) Crosstalk funzionale tra recettori adesivi e ruolo nell’angiogenesi
- Modelli cellulari e animali di patologie umane:
- 1) Modelli sperimentali di malattie dipendenti da angiogenesi patologica
Attività integrative
- Lavori di gruppo su un argomento del corso
Argomenti specifici correlati al programma:
- Modelli cellulari di malattie umane.
- Creazione di proteine ricombinanti per applicazioni biomediche: sistemi di espressione procariotici ed eucariotici; produzione e purificazione di proteine di fusione; impieghi delle proteine di fusione.
- La trasfezione delle cellule eucariotiche per l’espressione e lo studio di proteine di interesse: tecnica del Ca2+/fosfato, tecnica del DEAE-dextrano, i liposomi, l’elettroporazione, i vettori virali.
- L’analisi delle proteine cellulari in vitro (saggi qualitativi e quantitativi): estrazione, purificazione ed immunoprecipitazione di proteine; analisi di proteine mediante Western blotting; metodi di studio di interazioni proteina-proteina e dello stato di attivazione di proteine con funzioni regolatrici. Struttura e funzioni dei principali domini proteici.
- I controlli post-trascrizionali dei livelli di espressione delle proteine: splicing alternativo e meccanismi di regolazione della stabilità dell’mRNA. Il triplo ibrido e l’identificazione e caratterizzazione di “RNA binding proteins”.
- L’analisi delle proteine cellulari in vivo (localizzazione, dinamiche subcellulari e funzioni): tecniche di microscopia ottica convenzionale e confocale per lo studio di funzioni molecolari e cellulari; tecniche di microscopia a fluorescenza in “time-lapse” per l’analisi di dinamiche molecolari e cellulari. Le tecniche “F” e le loro applicazioni: “Fluorescence Resonance Energy Transfer” (FRET), “Fluorescence Recovery After Photobleaching” (FRAP), “Fluorescence Loss In Photobleaching” (FLIP).
-
Analisi di processi molecolari e cellulari d’interesse biomedico:
- Meccanismi di regolazione post-trascrizionale dell’espressione e delle funzioni delle integrine e ruolo nell’angiogenesi fisiologica e patologica.
- Meccanismi molecolari e ruoli fisiopatologici del crosstalk funzionale tra caderine ed integrine.
- Meccanismi di regolazione dell’omeostasi redox e ruoli fisiopatologici del redox signaling.
MODELLI ANIMALI (Prof. Ghigo, Hirsch, Tolosano)
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
- Patologie infiammatorie
- Diabete
- Fibrosi cistica
- Patologie cardiache
Verranno introdotti, oltre al topo, 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.Experimental models in biotechnology
CELLULAR MODELS (Prof. Retta)
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:
- a) The mechanisms of post-transcriptional regulation of the expression and functions of the adhesive receptors.
- b) Vesicular trafficking and Rab family proteins: potential targets for interventions
therapeutic.
- c) The small GTPases of the Rho family: physiological and pathological roles.
- d) The mechanisms of regulation of the nucleocytoplasmic translocation of proteins and their pathological alteration.
- e) Redox signaling and autophagy: physiological and pathological roles.
9) Cell and mouse models of human pathologies: Cerebral Cavernous Malformations (CCM disease).
ANIMAL MODELS (Prof. Ghigo, Hirsch, Tolosano)
Animal models of different human pathologies will be illustrated:
- Models of hemochromatosis
- Models of anemia
- Models of impaired iron and heme metabolism
- Models of diabetes
- Models of cardiac pathologies
- Models of inflammatory pathologies
- Models cystic fibrosis
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
Modulo Genomica e Bioinformatica
Lezioni frontali e analisi di articoli della letteratura anche in gruppi
N.B. Per accedere al materiale didattico 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/
Experimental models in biotechnology
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.
Modulo Genomica e Bioinformatica
Prova orale in presenza o via web (Genomica e Bioinformatica)
Experimental models in biotechnology
Written test with open questions
Modulo Genomica e Bioinformatica
Oral test and/or web oral exam (Genomics and Bionformatics)
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) H. Lodish e altri, “Biologia Molecolare della cellula”, Zanichelli
4) Brown, T.A., “Biotecnologie Molecolari - Principi e Tecniche”, Zanichelli
6) 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
- Next Generation Sequencing and Data Analysis. Melanie Kappelmann Editor, Springer
- Diapositive delle lezioni e materiale integrativo (reviews)
Experimental models in biotechnology
1) Alberts et al.- “Biologia Molecolare della Cellula” -; Zanichelli.
2) Glick e Pasternak -; “Biotecnologia Molecolare” -; Zanichelli.
3) H. Lodish e altri, “Biologia Molecolare della cellula”, Zanichelli
4) Brown, T.A., “Biotecnologie Molecolari - Principi e Tecniche”, Zanichelli
5) Scientific articles.
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
- Next Generation Sequencing and Data Analysis. Melanie Kappelmann Editor, Springer
- Lesson slides e integrative material (reviews)
- Oggetto:
Note
Il materiale didattico del modulo di Modelli Preclinici in ambito biotecnologico è reperibile sulla piattaforma Moodle del Dip. Biotecnologie Molecolati e Scienze per la Salute al link:
https://biotec.i-learn.unito.it/course/view.php?id=1448
Per accedere utilizzare le credenziali Unito.
Il moodle del modulo di Genomica e Bioinformatica e':
.......
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=1Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.
Experimental models in biotechnology
Power Point presentations and bibliography are available at the link::
https://biotec.i-learn.unito.it/course/view.php?id=1448
by using your Unito credentials
- Oggetto:
Moduli didattici
- Genomica e Bioinformatica (SME0895B)
- Modelli sperimentali in ambito biotecnologico (SME0895A)
- Oggetto:
Orario lezioni
Lezioni: dal 04/10/2021 al 22/12/2021
Nota: Modulo Modelli sperimentali in ambito biotecnologico:
...Modulo Genomica e Bioinformatica
Gli studenti sono pregati di registrarsi a presente moodle. Attraverso moodle verranno gestite le comunicazioni con gli studenti e la fruizione de materiale didattico
https://biotec.i-learn.unito.it/course/view.php?id=566Per 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:
Appelli
Data Ore Esame 28/02/2020 09:00 - 18:00 Orale - Registrazione
- Aperta
- Oggetto: