Genetica molecolare umana
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'obiettivo principale del corso è quello di fornire informazioni avanzate sulle basi genetiche delle patologie umane, di comprendere l'impatto delle nuove conoscenze del genoma nello studio della genetica molecolare umana e di apprendere fondamenti della biologia dello sviluppo dei vertebrati e le principali vie di segnalazione che, se alterate, portano a difetti nella formazione di tessuti ed organi.
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso, lo studente dovrà possedere conoscenze su specifici temi riguardanti l'analisi del genoma umano i rudimenti della biologia dello sviluppo e le basi molecolari delle malattie genetiche. In particolare, lo studente dovrà conoscere: i fondamenti della patologia molecolare, le principali fasi di formazione dell'embrione dei vertebrati, le vie di segnalazione coinvolte in questi processi, le tecniche più comunemente utilizzate nella diagnosi molecolare delle malattie genetiche, ed i principali approcci per l'analisi genetica dei caratteri mendeliani e complessi.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Analisi molecolare del genoma umano. Il Progetto Genoma Umano, mappaggio e sequenziamento del genoma.
L'organizzazione del Genoma umano. Correlazione tra contenuto di DNA e complessità. Sequenze uniche. Famiglie multigeniche e pseudo geni. Sequenze ripetute. Organizzazione, distribuzione e funzione dei geni a RNA nell'uomo.
Ereditarietà dei caratteri mendeliani: dominanza e recessività, schemi principali con cui vengono ereditati. Complicazioni dei principali modelli di ereditarietà: eterogeneità genetica, penetranza incompleta, espressività variabile, insorgenza tardiva, anticipazione, , mosaicismo somatico e germinale.
Meccanismi atipici di ereditarietà eredità matrilineare ed eteroplasmia (eredità mitocondriale), imprinting e disomia uniparentale.
Ereditarietà legata al sesso. Geni associati al cromosoma X; geni associati al cromosoma Y; compensazione genica mediante l'inattivazione del cromosoma X: mosaicismo funzionale risultante dalla in attivazione del cromosoma X. Determinazione e differenziamento sessuale.
Struttura e funzione dei cromosomi. Cariotipo umano: morfologia e classificazione dei cromosomi umani; allestimento di un preparato cromosomico, bandeggi cromosomici; analisi cromosomica prenatale e postnatale. Tecniche di citogenetica molecolare e sue applicazioni.
Anomalie cromosomiche. Anomalie cromosomiche numeriche e loro effetti (poliploidia, aneuploidie); non-disgiunzione meiotica e mitotica. Principali aneuploidie degli autosomi e degli eterosomi nell'uomo. Anomalie cromosomiche strutturali e loro effetti. Riarrangiamenti bilanciati e sbilanciati. Effetto dell'anomalia cromosomica strutturale bilanciata nella gametogenesi. Mosaicismo.
Mutazioni ed instabilità del genoma. Classi e meccanismi molecolari alla base delle mutazioni. Polimorfismi genetici. Principali tipi di polimorfismi del DNA usati come marcatori genetici (RFLP, microsatelliti, SNPs). Patologia molecolare: mutazione per perdita di funzione o guadagno di funzione in relazione a dominanza-recessività. Varianti strutturali submicroscopiche: varianti del numero di copie (CNVs) e loro effetti patologici; il crossing-over ineguale come meccanismo che genera varianti strutturali
Mutazioni dinamiche. Microsatelliti e meccanismi di espansione; classificazione delle patologie da mutazione dinamiche; Sindrome dell'X fragile, Distrofia Miotonica, Corea di Huntington.
Patologia molecolare. Metodi per l'identificazione di mutazioni puntiformi: considerazioni generali e requisiti che la metodologia scelta deve rispettare; metodi per la ricerca di nuove mutazioni e per la verifica di mutazioni note presenti.
Mappaggio genetico dei caratteri mendeliani e dei caratteri complessi. I marcatori genetici, frequenza di ricombinazione e costruzione di mappe genetiche. Malattie complesse o multifattoriali: caratteri continui e discontinui; interazione con l'ambiente; caratteri con effetto soglia. Concetto di ereditabilità. Grado di aggregazione familiare e studi di gemelli. Strategie per l'dentificazione dei fattori genetici implicati in malattie complesse. Analisi di linkage non-parametrica, studi di associazione caso controllo, studi di associazione estesi a tutto il genoma (GWAS). Studio del linkage disequilibrium e progetto HapMap.
La genetica dei tumori ereditari. I geni oncosoppressori ed il modello del retinoblastoma.
Biologia dello sviluppo:
Breve storia dello sviluppo: determinanti citoplasmatici, modello a mosaico, induzione, espressione genica differenziale, determinazione e specificazione. Fecondazione, gameti, prevenzione della polispermia. Segmentazione, geni materni: l'esempio di Drosophila.
Gastrulazione: esempi in Xenopus, pollo e uomo.
Formazione degli assi embrionali: organizzazione di Speeman, centro di Niewkop, segnali dorsalizzanti, via di segnalazione di WNT, via di segnalazione di Nodal e induzione mesoderma e piastra neurale, segnali ventralizzanti, via di segnalazione di BMP.
Neurulazione, induzione piastra neurale, difetti di chiusura del tubo neurale.
Somitogenesi, clock and wavefront, via di segnalazione di Notch, metamerizzazione dei somiti.
Asse antero-posteriore: geni HOX e studi in Drosophila e mutazioni nell'uomo.
Regionalizzazione sistema nervoso centrale.
Organogenesi: sviluppo dell'arto dei vertebrati, via di segnalazione di SHH, via di segnalazione di FGF
L'organizzazione del Genoma umano. Correlazione tra contenuto di DNA e complessità. Sequenze uniche. Famiglie multigeniche e pseudo geni. Sequenze ripetute. Organizzazione, distribuzione e funzione dei geni a RNA nell'uomo.
Ereditarietà dei caratteri mendeliani: dominanza e recessività, schemi principali con cui vengono ereditati. Complicazioni dei principali modelli di ereditarietà: eterogeneità genetica, penetranza incompleta, espressività variabile, insorgenza tardiva, anticipazione, , mosaicismo somatico e germinale.
Meccanismi atipici di ereditarietà eredità matrilineare ed eteroplasmia (eredità mitocondriale), imprinting e disomia uniparentale.
Ereditarietà legata al sesso. Geni associati al cromosoma X; geni associati al cromosoma Y; compensazione genica mediante l'inattivazione del cromosoma X: mosaicismo funzionale risultante dalla in attivazione del cromosoma X. Determinazione e differenziamento sessuale.
Struttura e funzione dei cromosomi. Cariotipo umano: morfologia e classificazione dei cromosomi umani; allestimento di un preparato cromosomico, bandeggi cromosomici; analisi cromosomica prenatale e postnatale. Tecniche di citogenetica molecolare e sue applicazioni.
Anomalie cromosomiche. Anomalie cromosomiche numeriche e loro effetti (poliploidia, aneuploidie); non-disgiunzione meiotica e mitotica. Principali aneuploidie degli autosomi e degli eterosomi nell'uomo. Anomalie cromosomiche strutturali e loro effetti. Riarrangiamenti bilanciati e sbilanciati. Effetto dell'anomalia cromosomica strutturale bilanciata nella gametogenesi. Mosaicismo.
Mutazioni ed instabilità del genoma. Classi e meccanismi molecolari alla base delle mutazioni. Polimorfismi genetici. Principali tipi di polimorfismi del DNA usati come marcatori genetici (RFLP, microsatelliti, SNPs). Patologia molecolare: mutazione per perdita di funzione o guadagno di funzione in relazione a dominanza-recessività. Varianti strutturali submicroscopiche: varianti del numero di copie (CNVs) e loro effetti patologici; il crossing-over ineguale come meccanismo che genera varianti strutturali
Mutazioni dinamiche. Microsatelliti e meccanismi di espansione; classificazione delle patologie da mutazione dinamiche; Sindrome dell'X fragile, Distrofia Miotonica, Corea di Huntington.
Patologia molecolare. Metodi per l'identificazione di mutazioni puntiformi: considerazioni generali e requisiti che la metodologia scelta deve rispettare; metodi per la ricerca di nuove mutazioni e per la verifica di mutazioni note presenti.
Mappaggio genetico dei caratteri mendeliani e dei caratteri complessi. I marcatori genetici, frequenza di ricombinazione e costruzione di mappe genetiche. Malattie complesse o multifattoriali: caratteri continui e discontinui; interazione con l'ambiente; caratteri con effetto soglia. Concetto di ereditabilità. Grado di aggregazione familiare e studi di gemelli. Strategie per l'dentificazione dei fattori genetici implicati in malattie complesse. Analisi di linkage non-parametrica, studi di associazione caso controllo, studi di associazione estesi a tutto il genoma (GWAS). Studio del linkage disequilibrium e progetto HapMap.
La genetica dei tumori ereditari. I geni oncosoppressori ed il modello del retinoblastoma.
Biologia dello sviluppo:
Breve storia dello sviluppo: determinanti citoplasmatici, modello a mosaico, induzione, espressione genica differenziale, determinazione e specificazione. Fecondazione, gameti, prevenzione della polispermia. Segmentazione, geni materni: l'esempio di Drosophila.
Gastrulazione: esempi in Xenopus, pollo e uomo.
Formazione degli assi embrionali: organizzazione di Speeman, centro di Niewkop, segnali dorsalizzanti, via di segnalazione di WNT, via di segnalazione di Nodal e induzione mesoderma e piastra neurale, segnali ventralizzanti, via di segnalazione di BMP.
Neurulazione, induzione piastra neurale, difetti di chiusura del tubo neurale.
Somitogenesi, clock and wavefront, via di segnalazione di Notch, metamerizzazione dei somiti.
Asse antero-posteriore: geni HOX e studi in Drosophila e mutazioni nell'uomo.
Regionalizzazione sistema nervoso centrale.
Organogenesi: sviluppo dell'arto dei vertebrati, via di segnalazione di SHH, via di segnalazione di FGF
Prerequisiti
Gli studenti devono avere assolto a tutti gli obblighi di propedeuticità indicati nel piano di studi: Biologia molecolare, Laboratorio di metodologie cellulari e molecolari.
Metodi didattici
Il metodo didattico utilizzato è rappresentato da lezioni frontali.
Viene pubblicato sul sito Ariel tutto il materiale didattico (power point delle presentazioni).
La frequenza al corso è obbligatoria.
Viene pubblicato sul sito Ariel tutto il materiale didattico (power point delle presentazioni).
La frequenza al corso è obbligatoria.
Materiale di riferimento
Tom Strachan Judit Goodship Patrick Chinnery, "Genetica & Genomica nelle scienze mediche", 2016 Ed. Zanichelli
Tom Strachan, Andrew Read, "Human Molecular Genetics", 2018 5a Ed. Garland Science,
Wolpert, "Biologia dello sviluppo"2017 Ed. Zanichelli
Gilbert, Barresi "Biologia dello sviluppo"2018 Ed. Zanichelli
Tom Strachan, Andrew Read, "Human Molecular Genetics", 2018 5a Ed. Garland Science,
Wolpert, "Biologia dello sviluppo"2017 Ed. Zanichelli
Gilbert, Barresi "Biologia dello sviluppo"2018 Ed. Zanichelli
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La modalità di verifica dell'apprendimento prevede una prova orale.
La prova orale consiste in un colloquio svolto con ognuno dei docenti afferenti al corso, volto ad accertare, oltre che le conoscenze, la capacità di comprensione ed integrazione di tutti gli argomenti trattati nel corso.
Verranno valutati la capacità di organizzare le conoscenze acquisite, la capacità di ragionamento critico e la chiarezza dell'esposizione.
Il tipo di valutazione utilizzata prevede un voto in trentesimi che rappresenta la media del risultato dei tre colloqui.
La prova orale consiste in un colloquio svolto con ognuno dei docenti afferenti al corso, volto ad accertare, oltre che le conoscenze, la capacità di comprensione ed integrazione di tutti gli argomenti trattati nel corso.
Verranno valutati la capacità di organizzare le conoscenze acquisite, la capacità di ragionamento critico e la chiarezza dell'esposizione.
Il tipo di valutazione utilizzata prevede un voto in trentesimi che rappresenta la media del risultato dei tre colloqui.
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA
MED/03 - GENETICA MEDICA
MED/03 - GENETICA MEDICA
Lezioni: 48 ore
Docente/i
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
Ist Auxologico Italiano, Via Zucchi 18 - 20095 Cusano Milanino
Ricevimento:
martedi 14.30-16.30
Dip. Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale- via Viotti 3/5
Ricevimento:
previo appuntamento
LITA, Via Fratelli Cervi 93, Segrate, MI