B8777 - BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE CLINICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce il funzionamento del laboratorio biochimico; conosce le regole fondamentali relative alla sicurezza nel laboratorio biochimico e al rispetto dei principi di sostenibilità ambientale; è in grado di utilizzare in sicurezza gli strumenti utilizzati nel laboratorio biochimico per lo studio delle macromolecole; conosce le tecniche di sequenziamento degli acidi nucleici e di analisi bioinformatica dei dati genomici.

Contenuti

Questo Insegnamento è componente del Corso Integrato “Attività sperimentale nel laboratorio biotecnologico”.

Al termine del corso integrato lo studente conosce il funzionamento di un laboratorio biochimico e di colture cellulari. Lo studente è in grado di utilizzare gli strumenti impiegati nel laboratorio biochimico, eseguire colture cellulari, eseguire tecniche di sequenziamento e di valutazione dell’espressione genica. Lo studente è inoltre in grado di elaborare i dati raccolti e pianificare un disegno sperimentale.

PREREQUISITI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

Per una migliore comprensione dei contenuti trattati nell’insegnamento, è raccomandabile che lo studente abbia già acquisito conoscenze di base relative a argomenti di chimica generale, biologia cellulare e biochimica, con particolare riguardo alla struttura e funzione delle biomolecole (proteine, carboidrati, lipidi, acidi nucleici) e alle principali vie metaboliche. È utile inoltre avere una buona conoscenza delle fondamentali metodologie di laboratorio (es. utilizzo di bilance, pHmetri, centrifughe).

CONTENUTI SPECIFICI DELL’INSEGNAMENTO:

MODULO 1 – 3 CFU Giulia Andreani

Il programma si articola come segue:

Lezioni teoriche:

• introduzione al laboratorio biochimico clinico 4 ore (variabilità analitica e biologica, interferenza analitica, validazione di un metodo, campionamento di matrici biologiche utili all’esecuzione di esami biochimici clinici)
• quantificazione di proteine in matrici biologiche 6 ore (spettrofotometria UV-VIS, rette di calibrazione e analizzatori automatici, test enzimatici)
• purificazione e studio di un proteoma con tecniche qualitative 3 ore (cromatografia, elettroforesi 1D e 2D e massa)
• studio dei metalli nei sistemi biologici e loro interazioni con le molecole proteiche 3 ore (tecniche accoppiate quali cromatografia-AAS).

Laboratori:

Ciascuna esercitazione sarà introdotta da una breve introduzione per contestualizzare lo scopo dell'analisi e spiegare il protocollo che lo studente dovrà svolgere; lo studente tramite la tecnica analitica spiegata nel protocollo otterrà dei risultati che dovrà essere in grado di interpretare grazie a quanto avrà appreso nelle lezioni teoriche. Le tecniche svolte nei laboratori riguarderanno:

• quantificazione di proteine in matrici biologiche tramite tecniche colorimetriche in spettrofotometria UV-VIS 5 ore
• separazione di una miscela complessa mediante cromatografia a gel-filtrazione 5 ore
• separazione di un proteoma mediante 1D elettroforesi SDS PAGE 6 ore

MODULO 2 - 2 CFU Fabio Gentilini

Il corso, ad orientamento fortemente pratico, mira a fornire agli studenti una preparazione approfondita nelle tecniche di biologia molecolare applicate alla diagnostica delle malattie genetiche e neoplastiche, nonché all'identificazione parentale degli animali domestici. Ogni esercitazione sarà preceduta da una breve nota teorica introduttiva, utile a chiarire il contesto e gli obiettivi dell’analisi sperimentale da svolgere.

Le attività inizieranno con l’acquisizione delle tecniche fondamentali, quali l’estrazione del DNA, la PCR, il sequenziamento di Sanger, l’analisi dei frammenti e lo studio dei polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). Tali strumenti saranno impiegati per la caratterizzazione genetica e l’analisi di campioni biologici in diversi contesti diagnostici.

Il corso affronterà inoltre la diagnostica molecolare delle malattie neoplastiche, introducendo i principi della genetica delle immunoglobuline e il concetto di marker linfoide, con particolare attenzione al riarrangiamento genico dei loci Ig e TCR. Verranno illustrate tecniche quali l’analisi heteroduplex e il geneScanning per la diagnosi di clonalità linfoide, con relative applicazioni pratiche su campioni reali.

Ampio spazio sarà dedicato allo studio delle mutazioni somatiche coinvolte nei processi tumorali, distinguendo tra mutazioni driver e passenger. Gli studenti applicheranno tecniche come la PCR real-time e l’analisi HRM per rilevare tali mutazioni nei tessuti neoplastici.

Un altro modulo riguarderà l’analisi del DNA ripetuto, con particolare riferimento ai microsatelliti, impiegati come marcatori polimorfi sia per studi di parentela sia per la ricostruzione di pedigree. Attraverso esercitazioni pratiche, verranno eseguite amplificazioni mirate e confronti di profili genetici.

Le tecniche di genotipizzazione delle mutazioni germinali saranno trattate attraverso l’impiego di enzimi di restrizione, PCR quantitativa e HRM, con attività pratiche focalizzate sull’identificazione di mutazioni in campioni patologici e sani.

Infine, una sezione del corso sarà dedicata all’analisi dei dati e alla bioinformatica. Gli studenti saranno guidati nella scelta dei target molecolari, nel mining delle sequenze per il disegno di saggi diagnostici e nella progettazione di primers mediante strumenti bioinformatici online. Verranno illustrati i principali formati di dati di sequenziamento e, attraverso l’uso della piattaforma Galaxy (GUI Galaxy), saranno eseguiti workflow analitici per l’elaborazione e visualizzazione di dati genomici.

Testi/Bibliografia

MODULO 1: Il materiale didattico dell’insegnamento è disponibile sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it/ ).

Sempre nello stesso sito il docente mette a disposizione materiale integrativo per approfondimenti e video relativi alle attività di laboratorio.

Alcuni articoli scientifici in cui si illustra l'applicazione delle tecniche oggetto di studio saranno distribuiti durante il corso.

Per la parte relativa alla proteomica si consiglia come bibliografia di approfondimento:

Proteomica T. Alberio, M. Fasano, P. Roncada (EdiSES, 2021)

MODULO 2: 

La preparazione all’esame si basa esclusivamente su materiale fornito dal docente, comprendente dispense, slides, articoli scientifici selezionati e le procedure di laboratorio necessarie per lo svolgimento delle attività pratiche. Tutto il materiale sarà reso disponibile tramite i canali indicati a inizio corso. Per gli studenti non frequentanti, è essenziale consultare integralmente tali risorse, che rappresentano l’unico riferimento per la preparazione della prova finale.

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di lezioni teoriche ed esercitazioni in laboratorio.

Previo accordo con gli studenti, un argomento potrà essere approfondito anche mediante lavoro di gruppo. Durante lo svolgimento delle lezioni verranno applicate tecniche di didattica innovativa, mirate a ottenere una partecipazione attiva degli studenti, inclusa l’utilizzo di quiz interattivi per testare il livello di apprendimento.

Per quanto riguarda le attività di laboratorio, per facilitare il processo di apprendimento, ad ogni studente verrà fornita una dispensa con i protocolli delle attività pratiche spiegati; la dispensa conterrà anche fogli di lavoro che ciascun studente dovrà completare raccogliendo i dati ottenuti dalla propria prova sperimentale; al termine dell’attività pratica gli studenti dovranno essere in grado di elaborare i dati raccolti con opportuni fogli di calcolo e di discutere i risultati finali in lavoro di gruppo.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede il superamento dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning e il superamento del modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nell’apposita sezione del sito web del Corso di Studio.

Per la partecipazione alle attività di esercitazione e laboratorio è obbligatorio indossare camice e calzature idonee. Saranno forniti i DPI idonei allo svolgimento delle specifiche attività, quali ad esempio guanti in lattice monouso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell’apprendimento del Corso Integrato “ATTIVITA’ SPERIMENTALE NEL LABORATORIO BIOTECNOLOGICO” sugli argomenti trattati da tutti gli Insegnamenti è finalizzata a verificare l’acquisizione delle conoscenze previste e consiste di 2 parti:

• La prima parte è relativa al modulo 1 e modulo 2 di BIOLOGIA SPERIMENTALE APPLICATA (per informazioni vedi https://www.unibo.it/it/studiare/insegnamenti-competenze-trasversali-moocs/insegnamenti/insegnamento/2025/543766)

• La seconda parte relativa al modulo 1 e 2 di BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE CLINICA 5 CFU consiste in un test scritto, che include 2 domande aperte (punteggio attribuito 2 ciascuna) e 26 domande a risposta multipla (1 punto per ogni domanda a cui si è risposto correttamente ed in modo completo). La durata del test è di 60 minuti. La prova si intende superata con un punteggio minimo di 18/30.

Durante le prove non è ammesso l’utilizzo di materiale di supporto o dispositivi quali calcolatrici, tablet, smartwatch, computer, fatta eccezione per quello eventualmente consentito dal docente.

La valutazione del Corso Integrato viene pubblicata entro 5 giorni lavorativi sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it/ ) del docente verbalizzante.

L’esame del Corso Integrato si intende superato se si è ottenuto esito positivo in tutte le prove previste e il voto finale è dato da dalla media dei voti conseguiti nelle diverse parti dell’esame, espressa in trentesimi. È necessario ottenere un voto finale minimo di 18/30.

La valutazione negativa non comporta l'attribuzione di un voto, ma solo un giudizio (ritirato o respinto) riportato sul verbale elettronico compilato su AlmaEsami, pertanto non influisce sulla carriera dello studente.

Le valutazioni delle singole prove e il voto finale dell’esame verranno pubblicati sulla piattaforma Virtuale (https://virtuale.unibo.it/ ) del docente verbalizzante entro 5 giorni lavorativi dalla data dell’esame.

Lo studente può rifiutare il voto 1 volta, comunicandolo al docente verbalizzante via e-mail entro 5 giorni lavorativi.

Il docente verbalizzante di questo Corso è Chiara Bernardini.

Strumenti a supporto della didattica

Per tutti gli studenti saranno utilizzate presentazioni in power point per le lezioni frontali e fogli di calcolo excel per dimostrazioni relative alle modalità di elaborazione dei dati; sia le presentazioni che i fogli di calcolo verranno caricati sul sito EOL del docente. Saranno consultate banche dati e altri supporti didattici messi a disposizione dalla rete, inclusi laboratori virtuali. Durante le lezioni verranno utilizzati strumenti digitali a supporto e integrazione delle lezioni frontali e app specifiche per la conduzione di sondaggi e di test di autovalutazione.

Per le attività esercitazione gli studenti frequentanti in presenza avranno a disposizione postazioni singole di lavoro attrezzate con strumentazione di laboratorio idonea allo svolgimento delle attività pratiche presentate.

In caso di difficoltà nella comprensione della materia, il docente è disponibile a ricevere lo studente per un colloquio di chiarimento previo appuntamento via mail.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giulia Andreani

Consulta il sito web di Fabio Gentilini