12946 - BIOLOGIA MOLECOLARE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce: Il traffico nucleare di molecole segnale e fattori di trascrizione; le principali vie di attivazione dei fattori di trascrizione ed i loro meccanismi d’azione a livello nucleare con particolare riferimento ai processi di espressione genica, proliferazione e differenziamento cellulare; il ruolo dell'epigenetica nella modulazione dell'omeostasi cellulare; i meccanismi molecolari responsabili della pluripotenza delle cellule staminali.

Contenuti

Il Corso si articola complessivamente in 4 Lezioni. Vengono di seguito riportati gli argomenti svolti per ciascuna lezione. La descrizione di tali argomenti intende fornire anche una indicazione del contributo di ciascuna lezione alle conoscenze e abilità da conseguire,come sottolineato nelle Implicazioni Biomediche.

  1. Analisi delle dinamiche fisiche dei microtubuli cellulari. I microtubuli sono entità capaci di oscillazioni meccaniche ed elettromagnetiche. Metodi di studio delle oscillazioni dei microtubuli a livello nanomeccanico ed elettromagnetico: la microscopia a forza atomica (Atomic Force Microscopy - AFM) e l'Hyperspectral Imaging (HSI). I microtubuli come network di oscillatori capaci di sincronizzazione e migrazione coordinata. Le dinamiche dei microtubuli nei processi di riconoscimento biomolecolare. Le proprietà di "commutazione di memoria" insite a livello di singoli microtubuli. Implicazioni biomediche: I microbutuli si comportano come un circuito bioelettornico capace di generare informazioni essenziali per la memoria e connettività cellulare.
  2.  Il traffico nucleare di segnali molecolari. Il complesso del poro nucleare. RAN-TC e Carioferine. L'importo nucleare di fattori di trascrizione e proteine kinasi: preludio alla regolazione epigenetica e al rimodellamento della cromatina e della trascrizione genica. Regolazione della trascrizione. Rimodellamento fisico della cromatina: DNA bending e DNA loops alla guida del movimento e della velocità di scorrimento del complesso dell'RNA polimerasi. I fattori di trascrizione: Zinc Fingers, Nuclear Hormone Receptors (NHR), Homeodomains, e Leucine Zippers. Implicazioni nel differenziamento e nel mantenimento dell'identità cellulare. I fattori di trascrizione agiscono come attuatori di forze meccaniche all'interno della macchina trascrizionaleImplicazioni biomediche: Il nucleo come "portale" di integrazione di segnali biofisici essenziali nella regolazione della biologia cellulare. La nanomeccanica dei processi trascrizionali è una delle nuove frontiere della regolazione epigenetica e della medicina rigenerativa.
  3.  La nicchia vasculo-stromale: una nanotopografia in cui segnali chimici e fisici si fondono per modulare la biologia delle cellule staminali. Utilizzo di forze meccaniche deboli per la processazione del tessuto adiposo autologo in preparati microframmentati capaci di preservare la componente staminale nel contesto di una nicchia vasculo-stromale intatta. Multipotenza e pluripotenza in cellule staminali umane adulte. Implicazioni biomediche: sviluppo di derivati del tessuto adiposo pronti per l'uso autologo in medicina rigenerativa. La nostra esperienza in medicina rigenerativa ortopedica, vascolare e odontoiatrica.
  4.  Utilizzo di energie fisiche per la riprogrammazione in situ di cellule staminali e somatiche umane adulte. Lo sviluppo di una medicina rigenerativa senza trapianto di cellule e tessuti.
  • Campi radioelettrici opportunamente convogliati nella modulazione del destino delle cellule staminali. La nostra esperienza in medicina rigenerativa: dalla reversibilità del processo di senescenza staminale, all'induzione di cardiogenesi, neurogenesi, vasculogenesi e miogenesi scheletrica. Utilizzo di campi elettromagnetici nella riprogrammazione diretta di cellule somatiche umane adulte.
  • Vibrazioni meccaniche subsoniche e acustiche per la modulazione del potenziale differenziativo di cellule staminali umane adulte. La nostra esperienza nella acquisizione di processi nanomeccanici vibrazionali cellulari mediante Atomic Force Microscopy (AFM) e Hyperspectral Imaging (HSI) in cellule staminali e nello sviluppo di attuatori meccanici per l'induzione di specifici differenziamenti cellulari.
  • Implicazioni biomediche: Possibilità di sfruttare il potere diffusivo di energie fisiche, quali le vibrazione meccaniche e le radiazioni elettromagnetiche (campi elettromagnetici, luce), per aumentare il potenziale di auto-guarigione garantito dalle cellule staminali tessuto-residenti.

Testi/Bibliografia

Materiale di lettura e bibliografico verrà fornito per tutta la durata del Corso, durante le lezioni, depositato e reso disponibile su IOL.

Metodi didattici

  • Presentazioni a mezzo di computer.
  • Discussione di scoperte sperimentali.
  • Seminari, particolarmente focalizzati su nuovi approcci in Medicina Rigenerativa.
  • Presentazione e discussione di principali scoperte e conclusioni derivate da Meeting Internazionali, coerenti con lo scopo, i contenuti e gli esiti del Corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

  • Presentazioni assistite da computer.
  • Discussione alla fine di ogni lezione.
  • Discussione di scoperte sperimentali.
  • Domande e sottolineature.
  • Seminari, particolarmente focalizzati su nuovi approcci in Medicina Rigenerativa.
  • L'esame finale verterà su argomenti trattati nel corso delle lezioni e prevederà la presentazione di una tesina dal computer, in idoneo formato (PPTX, Keynote, pdf).
  • Il raggiungimento da parte dello Studente di una visione organica delle tematiche sviluppate durante il Corso, assieme ad una capacità di analisi critica degli argomenti appresi, e allo sviluppo di una personale narrativa, verranno valutati con voti di eccellenza.
  • La manifestazione di una conoscenza per lo più mnemonico/descrittiva degli argomenti trattati a lezione, unitamente a capacità di analisi e di sintesi non articolate e sviluppate attraverso una narrativa non sempre precisa e corretta, porteranno a valutazioni discrete.
  • L’evidenza di lacune formative, in presenza di carenze nei processi di analisi e sintesi degli argomenti richiesti nel corso dell’esame, condurranno ad un giudizio di sufficienza qualora persistano evidenze di una conoscenza minimale del materiale d’esame.
  • Rilevanti lacune formative, unitamente a linguaggio inappropriato e mancanza di orientamento nel contesto degli argomenti trattati e dei materiali formativi e bibliografici offerti durante il Corso, non potranno che essere valutati negativamente.

Strumenti a supporto della didattica

  • Presentazioni power point.
  • Discussione critica di ricerche personali e review articles.
  • Letture critiche di studi pubblicati da altri Autori.
  • Presentazione di filmati tratti da meetings internazionali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Carlo Ventura