B2195 - STEM CELLS

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base della biologia delle cellule staminali embrionali, somatiche e pluripotenti indotte, inclusi il ciclo cellulare, i meccanismi di divisione e differenziamento cellulare, i determinanti genetici della staminalità, il ruolo della nicchia in situ. Ha la capacità di valutare criticamente letteratura e protocolli per l'isolamento e il mantenimento della totipotenza e del differenziamento delle cellule staminali embrionali; riprogrammazione delle cellule somatiche; isolamento e mantenimento di cellule staminali ematopoietiche, mesenchimali, epiteliali e neurali da tessuti adulti. Possiede le conoscenze di base per le tecnologie omiche applicate alle cellule staminali, inclusa la progettazione dello studio e i limiti dell'applicazione dell'omica nel campo. Conosce le basi tecniche per l'utilizzo delle cellule staminali nella medicina rigenerativa e nelle terapie cellulari, principi di ingegneria genetica/editing genetico per l'applicazione delle cellule staminali nella transgenesi animale (dalle cellule staminali pluripotenti alla progenie geneticamente modificata), clonazione riproduttiva e terapeutica, organoidi e organ-on -tecnologie di chip. Ha la capacità di cercare e valutare criticamente le banche di cellule staminali per scopi di ricerca.

Contenuti

Modulo 1, Cellule staminali, Laura Calzà

Introduzione al corso

Definizioni di toti-, multipotenzialità, differenziamento, differenziamento terminale, de-differenziamento; cellule staminali embrionali e adulte somatiche. Cronologia delle principali scoperte (4 ore)

Cellule staminali adulte: localizzazioni, la “nicchia” vascolare, costituenti cellulari e acellulari, nicchia normale e nicchia patologica. Divisione asimmetrica: polarità cellulare e ruolo della nicchia. Ruolo di Numb e Notch. Le Omiche nello lo studio delle cellule staminali somatiche (4 ore)

Cellule staminali cutanee. Olocloni, merocloni e paracloni. Ruolo nell'omeostasi della cute e nella riparazione delle lesioni (2 ore)

Cellule staminali intestinali. La nicchia nella cripta intestinale; timing di rinnovamento dei diversi tipi cellulari, meccanismi di migrazione da cripta a villo. Signalling Wnt-beta-catenina; signalling Ephrin. ruolo delle cellule del Paneth (2 ore)

Cellule staminali ematopoietiche: composizione della nicchia e regolazione della staminalità (angiopoietica, Ca++, Shh) (2 ore)

Cellule staminali mesenchimali: caratteristiche in vivo e in vitro, tessuti adulti di provenienza. Differenziamento spontaneo e indotto. Proprietà paracrine (2 ore)

Cellule staminali dai tessuti placentari e annessi (amnios, cordone ombelicale, sangue del cordone ombelicale, liquido amniotico, placenta). Banking del cordone: aspetti tecnici, normative, e impatto per la medicina rigenerativa (2 ore)

Cellule staminali neurali. Il sistema delle “neurosfere”. Regioni neurogeniche nel Sistema Nervoso Centrale adulto; “numeri”, ruolo e regolazione della neurogenesi in età adulta. Integrazione dei nuovi neuroni nei circuiti pre-esistenti: bulbo olfattorio e giro dentato dell’ippocampo. Neurogenesi in cervelli patologici (2 ore)

Cellule staminali, terapie cellulari e ingegneria tissutale: brevi note e ruolo dei big data (4 ore)

 

Modulo 2, Cellule staminali: tecnologie relate e applicazioni, Corinne Quadalti

Cellule staminali embrionali come modello di malattia. Regolazione del ciclo cellulare: lunghezza del ciclo, R-point e transizione S-G1. Tecniche di isolamento e coltura. Ruolo nella terapia cellulare. L’esempio delle staminali embrionali murine. I registri e le banche di cellule staminali embrionali umane. (3 ore)

Cellule pluripotenti e pluripotenti indotte. Geni e marcatori di pluripotenzialità. Fattori di trascrizione e signalling di pluripotenzialità: Oct4, Sox2, Nanog, LIF, BMP. Regolazione epigenetica. Cellule pluripotenti nella medicina rigenerativa. Strategie di riprogrammazione per la generazione di pluripotenti indotte. “Competenza” cellulare nella riprogrammazione. Utilizzo come modelli di malattia e nella terapia cellulare. Tecniche di isolamento/generazione e coltura. (4 ore)

Le colture 3D: metodi di generazione e caratterizzazione di organoidi e assembloidi cerebrali. Organ-on-a-chip. Applicazioni pratiche nella ricerca come modelli di patologia. (4 ore)

Ingegneria genetica applicate a cellule staminali e pulipotenti per la generazione di modelli di patologia. Overview delle tecniche utilizzate, dei tools disponibili, delle principali applicazioni e relative limitazioni. (4 ore)

Clonazione somatica e terapeutica. Principi e metodi per la riprogrammazione. Utilizzo della clonazione per la generazione di modelli animali e limitazioni. Esempi applicativi. (3 ore)

Tecnologie omiche applicate a cellule staminali e colture 3D: progettazione degli esperimenti e limitazioni. Esempi applicativi. (4 ore)

Integrazione delle scienze omiche e della biologia computazionale nell’ambito della ricerca con cellule staminali e sistemi 3D. Ricerca ed utilizzo dei dataset di riferimento. (2 ore)

Testi/Bibliografia

Stem cells, Gian Paolo Bagnara, Laura Bonsi, Francesco Alviano, Esculapio, 2020

Stem Cells Scientific Facts and Fiction, Christine L. Mummery, Anja van de Stolpe, Bernard Roelen, Hans Clevers, Elesevier, 2021

Metodi didattici

Lezioni frontali, discussioni di gruppo

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Breve presentazioni ppt di un argomento trattato a lezioni o concordato con il docente, e discussione relativa

Strumenti a supporto della didattica

Le presentazioni ppt usate a lezione saranno disponibili sugli spazi dedicati.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Calzà

Consulta il sito web di Corinne Quadalti