SISTEMI MODELLO ANIMALI PER LE BIOTECNOLOGIE: APPLICAZIONI IN AMBITO BIOMEDICO E ECOLOGICO-AMBIENTALE

Obiettivi formativi

L’obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti gli strumenti teorici, metodologici e sperimentali per comprendere, trattare e pianificare esperimenti in vivo usando i principali sistemi modello animali. Il percorso che verrà proposto inizierà con l’analisi e l’evoluzione dei genomi di Drosophila melanogaster. C. elegans, Mus Musculus e Danio Rerio e continuerà con la descrizione di sistemi di mutagenesi e transgenesi su larga scala; verranno poi descritte alcune strategie di genetica inversa: mutagenesi sito-specifica, RNA Inteference e loro applicazioni. Particolare attenzione sarà rivolta alle moderne tecnologie per l’analisi del trascrittoma (Next Generation Sequencing (NGS), analisi di profili d’espressione genica mediante microarray e qRT-PCR) e per lo studio delle interazioni funzionali tra acidi nucleici e proteine della cromatina (ChIP-seq, ChIP-chip e DamID). Saranno approfonditi metodi di analisi dei pattern di distribuzione cellulare e/o tissutale di proteine attraverso l’uso di anticorpi specifici o mediante tecniche in vivo di “protein trap” con GFP. Verranno inoltre descritte le principali tecniche impiegate per l’analisi dell’Epigenoma. Il Corso illustrerà le potenzialità dei sistemi modello animali (transgenici o knockout) in ambito biomedico, traslazionale e ecologico ambientale. Gli studenti che abbiano superato l’esame saranno in grado di conoscere e comprendere (conoscenze acquisite) - L’evoluzione del concetto di gene nell’era post-genomica - La struttura, la funzione e l’evoluzione dei genomi - I principi, le metodiche e gli obiettivi dell'analisi genomica, trascrittomica e proteomica - Le banche dati degli organismi modello studiati per interpretare ed intraprendere studi genomici Gli studenti saranno inoltre in grado di (competenze acquisite) - Capire e interpretare criticamente i risultati sperimentali di studi di genomica, trascrittomica e proteomica (conoscenza e capacità di comprensione) - applicare tecnologie specifiche nel contesto di progetti di ricerca di base e applicata sapendo discriminare quali tecniche applicare a seconda delle diverse problematiche da affrontare (capacità di applicare conoscenza e comprensione) - approfondire gli argomenti ed elaborare in modo critico e autonomo una discussione su argomenti specifici del corso (autonomia di giudizio) - acquisire le abilità comunicative specifiche degli argomenti del corso, utilizzando un appropriato linguaggio scientifico (abilità comunicative) - sviluppato abilità di apprendimento che gli consentiranno di intraprendere in maniera autonoma gli studi successivi o le esperienze lavorative (capacità di apprendimento)

Canale 1
LUCIA PIACENTINI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione: il concetto di gene da Mendel alla Genomica. La genomica strutturale: il sequenziamento dei genomi eucariotici; il progetto genoma umano; cloni BAC; strategie di sequenziamento di genomi complessi: ordine gerarchico e whole genome shutgun; sequenze uniche e sequenze ripetute; gli elementi trasponibili; il paradosso del valore C. Evoluzione dei genomi. La genomica funzionale: l’annotazione dei geni; cenni su ricerche di omologie in banche dati; Genetica diretta e genetica inversa: dal fenotipo al gene e dal gene al fenotipo; il gene definito dall’analisi mutazionale e identificato dall’analisi bioinformatica; utilizzo di elementi trasponibili P ingegnerizzati nella mutagenesi inserzionale in Drosophila; esempi di incroci genetici utilizzati nella mutagenesi inserzionale; tecniche di ricombinazione sito-specifica; RNA interference come strumento per indurre knock-down di geni specifici nei vari organismi modello; RNAi in colture cellulari ed in vivo. il sistema GAL4-UAS per studiare la funzione dei geni; applicazioni dei microarrays; analisi della distribuzione cellulare o tissutale di proteine mediante anticorpi o tramite la tecnica di “protein trap” con GFP. Gli organismi modello nella genomica: Drosophila melanogaster: ciclo vitale, sviluppo, organizazione cromosomica. La Drosophila melanogaster come organismo modello per l’analisi genetica classica e moderna. Il genoma di Drosophila: eucromatina ed eterocromatina. Variegazione per Effetto di Posizione. Tecniche di mutagenesi e transgenesi basate sull’elemento P. Drosophila come modello sperimentale lo studio di malattie genetiche umane e per studi di ecotossicologia e sostenibilità ambientale. Caenorhabditis elegans: Sequenziamento e analisi del genoma di C. elegans. Mappe fisiche e genetiche. Cromosomi olocentrici. Elementi trasponibili in C. elegans. Mutagenesi random a saturazione con mutageni chimici e mutagenesi con elementi trasponibili. Tecniche di trasgenesi. Mutagenesi sito specifica. MosTIC (Mos1 Excision Induced Transgene-Instructed Gene Conversion) e MosSCI (Mos1 Single Copy Insertion). RNA interference. Mus musculus: Mouse genome project: Sequenziamento e analisi del genoma del topo. Analisi comparative tra genoma umano e murino.Vantaggi del topo per studi di genomica funzionale in mammifero. Tecnologie per la produzione di topi transgenici: microiniezione di DNA in ovociti fecondati, iniezione di cellule staminali embrionali in blastocisti. Mutagenesi random a saturazione con ENU e gene trapping. Gene targeting in cellule staminali embrionali e tecniche di RNA interference. Il topo come modello animale per lo studio di malattie genetiche umane Danio rerio (zebrafish). Generalità sullo sviluppo; metodi di silenziamento genico mediante uso di morfolini. Zebrafish come modello animale per lo studio di malattie genetiche umane.
Prerequisiti
Gli studenti dovrebbero avere una buona conoscenza della Genetica, della Biologia molecolare e cellulare di base e delle principali tecniche di ingegneria genetica
Testi di riferimento
Dispense delle lezioni e articoli selezionati dalla letteratura scientifica disponibili sul sito e-learning della Sapienza testi di supporto si consigliano: Gibson e Spencer, Introduzione alla Genomica”, Zanichelli; Lesk, Introduzione alla Genomica, Zanichelli.
Modalità insegnamento
Il corso è strutturato in 24 ore complessive di didattica frontale e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive in power-point
Frequenza
La frequenza non è obbligatoria
Modalità di esame
La prova d’esame (valutazione orale) ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come la proprietà di linguaggio, la chiarezza espositiva e la capacità critica
Modalità di erogazione
Il corso è strutturato in 24 ore complessive di didattica frontale e l’esposizione avviene mediante l’utilizzo di diapositive in power-point
FIAMMETTA VERNI' Scheda docente
  • Codice insegnamento10606479
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoBiotecnologie e Genomica per l'industria e l'ambiente
  • CurriculumCurriculum unico
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDBIO/18
  • CFU6