96032 - CRISPR-CAS SYSTEMS: FROM BACTERIAL ADAPTIVE IMMUNITY TO GENOME-EDITING APPLICATIONS

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede conoscenze approfondite dei meccanismi molecolari alla base del funzionamento dei principali sistemi CRISPR/Cas presenti nei batteri; dell’utilizzo di tali sistemi nella modulazione dell’espressione genica e dell’editing del genoma; delle principali applicazioni in campo biotecnologico. In particolare lo studente è in grado di: - analizzare e discutere con padronanza argomenti riguardanti i meccanismi di base e le applicazioni dei sistemi CRISPR/Cas; - comprendere ed analizzare criticamente la letteratura biomolecolare in tutti i suoi aspetti; - progettare approcci sperimentali dettagliati su problematiche generali di carattere biomolecolare.

Contenuti

I sistemi CRISPR-Cas nel contesto biologico naturale.

• Dalle prime osservazioni fino alla caratterizzazione dei sistemi CRISPR-Cas come meccanismi immunitari adattativi ed ereditabili dei procarioti.
• Struttura e classificazione dei sistemi CRISPR-Cas. Caratteristiche generali ed elementi chiave; classificazione e complessità dei diversi sistemi CRISPR osservati in natura.
• Le fasi dell’immunità CRISPR-Cas. Acquisizione di nuovi spacer, espressione del locus CRISPR, maturazione del trascritto precursore e meccanismo di interferenza.
• Meccanismi di interferenza. Descrizione dettagliata del funzionamento dei sistemi più studiati: Cas9, Cas12, Cas13, e Cascade-Cas3.
• Discriminazione tra DNA self e non-self. Principali meccanismi molecolari che permettono ai sistemi CRISPR di distinguere tra DNA endogeno e DNA esogeno.

Applicazioni biotecnologiche dei sistemi CRISPR-Cas.

• Gene editing mediante rotture a doppio filamento (DSB). Tecniche basate sui meccanismi di riparazione Non-Homologous End Joining (NHEJ), Microhomology-Mediated End Joining (MMEJ) e Homology-Directed Repair (HDR).
• Confronto con altre tecnologie di genome editing, come le nucleasi Zinc-Finger (ZFNs) e le transcription activator-like effector nucleases (TALENs).
• Gene editing senza DSB. Tecnologie basate su base editors e prime editors.
• Modulazione dell’espressione genica. Utilizzo dei sistemi CRISPRi e CRISPRa in organismi procariotici ed eucariotici; introduzione alla tecnologia di epigenetic engineering CRISPRoff.
• Altre applicazioni in ambito biotecnologico.
• Considerazioni etiche. Implicazioni etiche legate all’uso delle tecnologie CRISPR-Cas, in particolare nel contesto dell’editing del genoma umano.

Testi/Bibliografia

Reviews e articoli scientifici scelti in letteratura.

Metodi didattici

L’insegnamento prevede:

• lezioni frontali con l’ausilio di presentazioni PowerPoint, finalizzate all’introduzione e alla spiegazione dei contenuti teorici;
• discussioni guidate in aula su articoli scientifici e casi di studio;
• lavori di gruppo e attività interattive basate su strumenti di didattica innovativa;

Oltre a rivolgersi al/la docente del corso, studentesse e studenti con disabilità, DSA, BES e altre condizioni di salute, possono contattare ASES - Settore diritto allo studio - Ufficio Servizi per studenti con disabilità o DSA per ricevere maggiori informazioni sulle opportunità di fruizione della didattica con specifici supporti e strumenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame finale si svolge in presenza e consiste in un colloquio orale riguardante le diverse parti del programma. La prova d'esame mira a verificare il raggiungimento dei principali obiettivi didattici:

1) analizzare e discutere con padronanza argomenti riguardanti i meccanismi alla base dei sistemi CRISPR-Cas e le loro applicazioni;

2) comprendere ed analizzare criticamente la letteratura biomolecolare in tutti i suoi aspetti;

3) progettare approcci sperimentali dettagliati su problematiche generali di carattere biomolecolare.

La prova di accertamento consisterà di due parti. La prima parte dell'esame consisterà nella rielaborazione e presentazione in aula durante lo svolgimento delle lezioni di un articolo scientifico di approfondimento su una tematica affrontata durante il Corso (verifica dell'obiettivo formativo 2, max 10 punti). La seconda parte in un colloquio orale su due quesiti riguardanti diverse parti del programma (verifica degli obiettivi formativi 1 e 3, max 20 punti). Per ogni quesito lo studente riceve un punteggio, in base alla capacità dimostrata di esporre in modo sintetico e compiuto le specifiche tematiche, con alcuni spunti di analisi critica. I diversi punteggi parziali del colloquio orale, combinati con la valutazione dell'esposizione orale dell'articolo scientifico, concorrono al voto finale in trentesimi.

I criteri utilizzati per la valutazione dell’acquisizione delle conoscenze e competenze sono:

1. comprensione degli argomenti;

2. completezza delle conoscenze acquisite;

3. utilizzo di un linguaggio appropriato durante l'esposizione orale e capacità di sintesi dei concetti;

4. capacità di collegamento tra i diversi argomenti trattati.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’Ufficio di Ateneo ( https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ) competente. Sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con almeno 15 giorni di anticipo, all’approvazione del/della docente, il/la quale ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Studenti/sse con riconoscimento dello status “studente lavoratore”: consultare il sito web ( https://www.unibo.it/it/studiare/guida-alla-scelta-del-corso/conciliare-studio-e-lavoro ) dedicato per richiederne lo status e le misure previste.

Strumenti a supporto della didattica

Reviews e lavori scientifici forniti dal docente. PC e videoproiettore. Il materiale didattico presentato a lezione verrà messo a disposizione dello studente in formato elettronico tramite il portale Insegnamenti Online: hhttps://virtuale.unibo.it

 

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Davide Roncarati