Biotecnologie farmacologiche e biologia molecolare

L'evoluzione della ricerca e sviluppo di farmaci nell'industria farmaceutica dagli anni '90 ad oggi. Costo della ricerca farmacologica e analisi delle motivazioni per il crescente aumento dei costi di ricerca e sviluppo farmacologico. Le motivazioni di "attrito" nelle procedure di ricerca e sviluppo di un farmaco.
Le diverse fasi nella ricerca e sviluppo di un farmaco biologico e di sintesi a livello preclinico:
- ricerca di nuovi bersagli per l'azione di farmaci;
- identificazione del principio attivo;
- assorbimento, distribuzione, metabolismo e tossicologia del principio attivo in studio.
I contributi delle biotecnologie alla moderna ricerca farmacologica:
- identificazione delle basi molecolari di malattie genetiche e idiopatiche;
- il progetto genoma umano e sua evoluzione. Interesse farmacologico;
- tecniche per il sequenziamento e studio delle funzioni del DNA;
- 'omics' e loro applicazioni farmacologiche;
- gli sviluppi della bioinformatica: creazione di nuovi linguaggi e metodi per l'analisi di dati biologici;
- la filosofia alla base della creazione di 'gene ontology';
- le strategie nella creazione di banche dati biologici;
- tipologie di banche dati biologiche e loro apporto alla ricerca di nuovi farmaci;
- sistemi reporter e metodologie di imaging per lo studio della azione dei farmaci;
- ingegneria cellulare nello studio e sviluppo di nuovi principi farmacologicamente attivi;
- ingegneria animale nello studio e sviluppo di nuovi principi farmacologicamente attivi.
Cenni a nuove strategie terapeutiche:
- acidi nucleici come farmaci;
- terapia genica;
- terapia cellulo-mediata.

Struttura e proprietà chimiche di basi azotate, nucleotidi e catene polinucleotidiche. Struttura chimica del DNA, aspetti topologici e DNA topoisomerasi. Struttura fisica dei genomi e meccanismi di rimodellamento della cromatina. Contenuto e organizzazione del genoma umano e di E. coli. Struttura e concetto di gene. Versatilità strutturale e funzionale dell'RNA.
Processo di trascrizione in procarioti ed eucarioti: struttura e proprietà delle RNA polimerasi; meccanismo molecolare del processo; elementi e fattori per il controllo dell'attività trascrizionale.
Processi di maturazione dei pre-mRNA nelle cellule eucariote: meccanismo e funzioni del capping in 5', della poliadenilazione in 3', dello splicing (costitutivo e alternativo) e dell'RNA editing.
Processi di maturazione dei pre-rRNA in procarioti ed eucarioti e biosintesi dei ribosomi.
Processi di maturazione dei pre-tRNA in procarioti ed eucarioti. Struttura dei tRNA, reazione di aminoacilazione, codice genetico.
Processo di traduzione in procarioti ed eucarioti: meccanismo molecolare e controllo traduzionale e post-traduzionale.
Degradazione dell'mRNA e delle proteine: meccanismi e regolazione.
RNA regolatori: i ribointerruttori e i microRNA.
Riarrangiamenti genomici ed elementi genetici mobili: meccanismi di ricombinazione e di trasposizione.

Richiami su principi e applicazioni di:
- tecniche di ibridazione su membrana e marcatura degli acidi nucleici con metodi radioattivi e non;
- clonaggio molecolare o genico in vettori plasmidici per cellule procariotiche ed eucariotiche;
- tecniche per la trasformazione e la trasfezione di cellule ospiti e strategie di selezione dei trasformanti e delle cellule trasfettate;
- tecniche per l'analisi dell'espressione genica a livello trascrizionale (Northern blot, RPA assay, ibridazione in situ, qRT-PCR) e traduzionale (western blotting, immunoprecipitazione, ELISA, immuno-cito/isto-chimica);
- tecniche per lo studio del promotore e degli elementi di regolazione degli mRNA (trasfezioni transienti e stabili, vettori d'espressione e geni reporter);
- tecniche per l'analisi della funzione di geni: mutagenesi in vitro, sovraespressione, sostituzione e inattivazione genica; sistemi per l'espressione genica condizionale; silenziamento genico mediante interferenza a RNA (siRNA).