Basi genetiche e molecolari delle malattie

A.A. 2015/2016
Insegnamento per
14
Crediti massimi
126
Ore totali
SSD
BIO/13 MED/03
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
MODULO DI BIOLOGIA E GENETICA MOLECOLARE - BIO13 6 cfu FRONTALI + 2 ESERCITAZIONE
Obiettivi del modulo: sono considerati obiettivi rilevanti del modulo la conoscenza della struttura del genoma umano e dei meccanismi genetici ed epigenetici implicati nelle mutazioni patogenetiche o nella deregolazione dell'espressione dei geni. L'acquisizione di tali contenuti sarà propedeutica alla comprensione dei meccanismi molecolari alla base di patologie costituzionali e tumorali che verranno trattate nel modulo di genetica medica. Altro importante obiettivo sarà quello di fornire come esempio applicativo delle nozioni acquisite la regolazione di specifiche funzioni del sistema immunitario. Relativamente a quest'ultimo modello verranno affrontate prospettive di sviluppo di terapie innovative. Ogni studente inoltre effettuerà esercitazioni pratiche dove verranno applicate metodologie di diagnosi molecolare attualmente utilizzate per la diagnosi di malattie genetiche.
MODULO DI GENETICA MEDICA - MED03 6 cfu
Obiettivi del modulo: sono considerati obiettivi rilevanti del modulo la definizione dei
processi e dei meccanismi coinvolti nella patogenesi di contesti sindromici
rappresentativi sia monogenici che multifattoriali. All'analisi di anomalie costituzionali
verranno comparativamente considerate le alterazioni somatiche, in special modo
associate alla patologia tumorale. La dettagliata comprensione delle basi molecolari per i
modelli considerati e la presentazione, in momenti definiti durante tutto lo svolgimento
del modulo, delle più innovative tecnologie disponibili per affrontare lo studio della
complessa rete di funzioni e alterazioni alla base della patogenesi umana, saranno
elementi caratterizzanti di questo modulo.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Moduli o unità didattiche
Modulo: Biologia applicata
BIO/13 - BIOLOGIA APPLICATA - CFU: 8
Didattica formalee: 48 ore
Didattica non formale: 30 ore

Modulo: Genetica medica
MED/03 - GENETICA MEDICA - CFU: 6
Didattica formalee: 48 ore

Prerequisiti e modalità di esame
La modalità di svolgimento dell'esame sarà scritto + orale, dove la parte orale riguarderà il modulo di BIO13 e quella scritta il modulo MED03.
Modulo: Biologia applicata
Programma
MODULO DI BIOLOGIA E GENETICA MOLECOLARE
Organizzazione del genoma umano e dei cromosomi
1. Famiglie multigeniche
2. Sequenze conservate extrageniche
3. Sequenze ripetute codificanti ad extrageniche
4. Elementi trasponibili
Struttura del nucleo interfasico
Instabilità del genoma
1. Mutazioni e polimorfismi del DNA
2. Meccanismi genetici alla base delle mutazioni di ripetizione
3. Riparazione del DNA
4. Duplicazioni segmentali, CNV e meccanismi molecolari implicati
Mutazioni patogenetiche
1. Classificazione e nomenclatura delle mutazioni e database
2. Mutazioni con effetto di perdita e guadagno di funzione
3. Mutazioni patogenetiche e il ruolo potenzialmente patogentico delle sequenze ripetute


Meccanismi molecolari dell'epigenetica:
1. Metilazione del DNA
2. Modificazioni istoniche
3. Rimodellamento della cromatina ATP-dipendente
4. Organizzazione tridimensionale del genoma
Tecnologie per lo studio dell'epigenetica
1. Identificazione di funzioni associate a specifiche sequenze di DNA (promotori, enhancers, silencers, insulators)
2. Tecniche per lo studio di interazioni DNA-proteine in vitro
3. Immunoprecipitazione della cromatina e sue applicazioni in vivo
Ruolo dell'epigenetica nel differenziamento cellulare
Ruolo dell'epigenetica in alcune patologie umane
Terapia epigenetica


Memoria innata e memoria adattativa nel sistema immunitario
1. Epigenetica della risposta immunitaria innata: differenziamento, stimolazione e memoria della cellula. Selettività della risposta trascrizionale allo stimolo.
2. Contributo della cromatina alla memoria della cellula.
3. Le cellule del sistema immunitario adattativo.
4. Epigenetica dell'identità cellulare nel sistema immunitario adattativo.
AIRE, ruolo nella fisiologia e fisiopatologia del sistema immunitario
1. Il timo come organo linfopoietico.
2. Fisiologia della cellula T. "Autoimmune regulator" (AIRE) nella regolazione dell'espressione ectopica di antigeni tissutali nel timo. La sindrome APECED ("Autoimmune polyendocrinopathy candidiasis ectodermal dystrophy") da mutazioni di AIRE.
Immunodeficienze primarie
1. Classificazione delle immunodeficienze primarie.
2. Immunodeficienze con sregolazione della risposta immunitaria.
3. Immunodeficienze con deficit della citotossicità cellulo-mediata.
4. Difetti del sistema immunitario innato.
Cellule staminali pluripotenti indotte come modello cellulare per lo studio di malattie
1. Fattori inducenti la pluripotenzialità staminale.
2. Esempi di studio di malattie mediante cellule staminali pluripotenti indotte.
Terapia genica
1. Principi della terapia genica.
2. Vettori per la terapia genica. Vettori retrovirali, lentivirali, adenovirali, basati su virus adeno-associati e su virus dell'herpes simplex.
3. Patologie in studio per la terapia genica.
4. Possibili complicazioni della terapia genica.
Possibile futuro della terapia genica

Esercitazioni 2CFU
Materiale didattico e bibliografia
Genetica Molecolare Umana" Tom Strachan quarta edizione - Ed. Zanichelli, testo consigliato "Genetics and Genomics in Medicine" Tom Strachan - Ed. Garland www.garlandscience.com/ggm
Lo studio verrà inoltre guidato con il supporto di articoli scientifici e la preparazione di Journal Club.
Modulo: Genetica medica
Programma
MODULO DI GENETICA MEDICA
Inquadramento e carico delle malattie genetiche
Genetica molecolare delle malattie neuromuscolari
1. Distrofia muscolare di Duchenne e Becker
2. Sclerosi laterale amiotrofica (SLA)
Genetica molecolare delle malatie neurologiche
1. Malattia di Charcot-Marie-Tooth (CMT)
2. Ritardo mentale X-linked (XLMR)
3. Le proteine della famiglia MARK tra Alzheimer e gliomagenesi
Sindromi associate a mutazioni dinamiche
1. Sindrome dell'X fragile (FRAXA)
2. Corea di Huntington (HD)
3. Distrofia miotonica (DM1, DM2)
4. Atassia di Friedreich (FD)
5. Atassie spino-cerebellari
Imprinting genomico e sindromi correlate
1. Sindrome di Beckwith-Wiedemann
2. Sindrome di Angelman e Prader-Willi
Genetica molecolare delle malattie mitocondriali
1. Neuropatia ottica ereditaria di Leber (LHON)
2. Neuropatia, atassia e retinite pigmentosa (NARP)
Genetica molecolare delle sindromi tumorali
1. "Cancer genes"
2. Sindromi di predisposizione ai tumori: HNPCC, FAP, RTS, BS, WRN, Li-
Fraumeni
3. Instabilità genomica e tumorigenesi
4. Sindrome MVA
5. Trisomia 21 e predisposizione alla leucemia megacarioblastica
6. RNA-editing nella patologia neoplastica
Genetica molecolare delle neoplasie ematologiche
1. Basi molecolari della Leucemia Mieloide Acuta
2. Eterogeneità genetica e molecolare dei linfomi non-Hodgkin di
derivazione T linfocitaria
3. Ruolo dei miRNA nella leuchemogenesi
Al termine di ogni lezione un'ora è dedicata specificatamente a:
Applicazioni biotecnologiche in Genetica Medica e Molecolare
1. Approcci per l'identificazione di variazioni nucleotidiche
2. Specificità: un fattore importante per la rilevazione di eventi rari
3. Principi e Paradigmi nell'analisi dell'espressione genica
4. A proposito di quantificazione: sensibilità, range dinamico e
accuratezza
5. Stem Loop RT-PCR nello studio di espressione dei miRNA
6. qRT-PCR
7. Microarrays: approcci e metodologie di analisi
8. Droplet digital PCR
9. Sequenziamento: da Sanger alla "next generation"
10. La genetica molecolare a livello single molecules
11. Il principio della RCA (rolling circle amplification) e le sonde
circolari
12. mRNA detection e genotipizzazione in situ
13. in situ mRNA sequencing
14. Protein Ligation Assay: principi ed evoluzioni
Materiale didattico e bibliografia
Genetica Umana e Medica "seconda edizione" 2010-Neri G. &
Genuardi M.-Ed.Elsevier.
Test di autovalutazione e Banca immagini: www.elsevier.it/genetica-umana-medica
Periodo
Secondo trimestre
Periodo
Secondo trimestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
Via F.lli Cervi 93, 20090 Segrate MI
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
Ospedale San Paolo Via di Rudinì 8, sesto piano Blocco C
Ricevimento:
previo appuntamento da concordare via e-mail
Ricevimento:
Da stabilire per e-mail
Dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale via F.lli Cervi 93 Segrate (MI)
Ricevimento:
Previo appuntamento da concordare via e-mail
LITA, Via F.lli Cervi 93 - 20090 Segrate (MI)