ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| BIOTECNOLOGIE CELLULARI | BIO/06 | LEZIONI | 56 |
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Stiamo entrando in una nuova era in cui l'applicazione delle Biotecnologie Cellulari avrà un ruolo fondamentale. In questo corso verranno esaminati gli strumenti di base ed innovativi per studi e applicazioni cellulari in termini di potenziali approcci terapeutici. Argomenti come imaging, modificazioni del genoma, metodi di studio e isolamento a singola cellula, cellule staminali, riprogrammazione somatica e organoidi saranno valutati criticamente. Particolare enfasi sarà data al ruolo unico delle cellule staminali per il modeling delle patologie e nelle applicazioni cliniche.
We are entering into a new era in which application of Cell Biotechnology will play a critical role. In this course, basic and innovative tools for cell studies and applications will be examined also in terms of potential therapeutic approaches. Imaging, genome editing, single-cell study and isolation, stem cells, somatic reprogramming, and organoids will be critically evaluated. Special emphasis will be given to the unique role of stem cells in disease modeling and clinical applications.
Le modalità di verifica delle conoscenze richiamano la partecipazione attiva alle lezioni frontali e al laboratorio tramite l’interazione diretta tra docente e studenti, così da favorire momenti di commento e approfondimento degli argomenti esposti. Per la verifica in tempo reale dell’efficacia dell’apprendimento e per suscitare interesse di approfondimento della materia, il docente propone alle studentesse e agli studenti domande inerenti all’argomento oggetto della lezione.
The students’ knowledge will be through the active participation in frontal lessons and lab activity and by direct interaction between teacher and students to favor comments and in-depth analysis of the topics presented. For real-time verification of the effectiveness of learning and to arouse interest in the discipline, the teacher presents questions about the topics of the lessons.
Lo studente sarà in grado di valutare criticamente gli strumenti biotecnologici disponibili al giorno d'oggi. Inoltre, sarà in grado di sviluppare una logica per selezionare la strategia appropriata per progettare un esperimento, indagare su una questione biologica, indurre / modificare un destino specifico della cellula. L’attività pratica durante le sessioni di laboratorio fornirà un'introduzione alla coltura cellulare e alle metodologie di imaging.
The student will be able to critically evaluate the biotechnological tools available nowadays. He/she will be able to develop a rationale to select the appropriate strategy to design an experiment, investigate a biological question, induce/change a specific cell fate. Practice during laboratory sessions will provide an introduction to cell culture and imaging methodologies.
Sarà possibile accertarsi dell'acquisizione delle capacità sopracitate tramite la modalità interattiva di svolgimento delle lezioni frontali e nel corso delle sessioni di laboratorio previste che dovrebbero fornire elementi tangibili e di esperienza diretta nell'ambito delle biotecnologie cellulari.
It will be possible to assess the acquisition of the skills during interactive frontal lessons and planned laboratory activity which should provide tangible elements and direct experience in cell biotechnology.
Lo studente sarà guidato a valutare l'efficienza e la complessità di metodologie e approcci sperimentali. Svilupperà la capacità critica di valutare le tecnologie cellulari nello studio della funzione genica, modeling della patologia o approcci terapeutici.
The student will be driven to evaluate the efficiency and complexity of methodologists and experimental approaches. He/she will develop the critical ability to evaluate cell technologies in gene function study, disease modeling or therapeutic approaches.
Il grado di conseguimento dei comportamenti sarà osservato durante il corso, anche attraverso gli interventi in aula, e in particolare nell'ambito delle attività di laboratorio.
The degree of attainment of the behaviours will be observed during the course, including through classroom interventions and, particularly, during lab activities.
Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3).
Propedeucità: Matematica, Chimica generale, Chimica Organica, Fisica, Biologia Cellulare ed Animale.
Si consiglia una buona conoscenza della biologia molecolare e della genetica.
Students are invited to verify the existence of any prerequisites by consulting the Regulations of the Study Program relating to their year of enrolment. An exam taken in violation of the propaedeutic rules is void (University teaching regulations, art. 24, paragraph 3).
Prerequisites: Mathematics, General Chemistry, Organic Chemistry, Physics, Cellular and Animal Biology.
Knowledge of molecular biology and genetics is recommended.
La frequenza del corso è fortemente consigliata per gli studenti che intendono proseguire gli studi nel corso di Laurea Magistrale in biologia cellulare, molecolare, biomedicina, biotecnologie e neuroscienze. LMx.
Attendance of the course is strongly recommended for students who intend to continue their studies in the Master's Degree course in cell biology, molecular biology, biomedicine, biotecnology and neuroscience.
Il corso si svolgerà nella maggioranza dei casi in forma di lezioni frontali; sono anche previste lezioni in forma seminariale e laboratori. In questa sede gli studenti potranno presentare e discutere delle relazioni e svolgere esperimenti.
Il corso sarà tenuto in lingua italiana.
The module will take the form of frontal lessons supported by seminars with practical applications. Here students will be able to present and discuss reports and perfom experiments. The course will be held in Italian.
Introduzione storica alle biotecnologie
Tecniche di indagine
Microscopia ottica, in epifluorescenza e confocale. Tecniche di immunorivelazione e bioluminescenza. Geni reporter e marcatori selezionabili. Principi e applicazioni della citometria a flusso. Analisi trascrizionale a singola cellula.
Coltura cellulare e manipolazione
Colture primarie. Senescenza replicativa. Linee cellulari stabilizzate/immortalizzate. Crioconservazione. Metodi di trasferimento genico. Promotori costitutivi ed inducibili. Vettori virali.
Ingegneria tessutale. Sistemi cellulari innovativi: organoidi.
Tecnologie di genome editing
Silenziamento genico post-trascrizionale. Gene targeting: knock-in e knock-out genico. Il sistema CRISPR/Cas e applicazioni in modelli cellulari staminali. Medicina di precisione.
Transgenesi condizionale: il sistema Cre/loxP.
Cellule staminali
Generalità sulle cellule staminali e definizioni. Cellule staminali embrionali. Criteri di pluripotenza.
Patterning molecolare verso un destino cellulare specifico. Esempi di differenziamento verso cardiomiociti e isole beta-pancreatiche. Induzione neurale e differenziamento terminale verso sottotipi neuronali. Generazione di neuroni dopaminergici in vitro per terapia cellulare sostitutiva.
Cellule staminali somatiche/adulte, biologia e potenziali applicazioni terapeutiche.
Meccanismi di riprogrammazione: cellule iPS. Riprogrammazione somatica diretta.
Laboratorio
Introduzione alla pratica di laboratorio per la coltura cellulare e trasferimento genico. Tecniche di fissazione e immunofluorescenza indiretta. Imaging mediante microscopia a fluorescenza.
Historical introduction to biotechnology
Investigation techniques
Optical, epifluorescence and confocal microscopy. Immuno-detection techniques and bioluminescence. Reporter genes and selectable markers. Principles and applications of flow cytometry. Single-cell transcriptional analysis.
Cell culture and manipulation
Primary culture. Replicative senescence. Stabilized / immortalized cell lines. Cryopreservation. Gene transfer methods. Constitutive and inducible promoters. Viral vectors. Tissue engineering. Innovative cell systems: organoids.
Genome editing technologies
Post-transcriptional gene silencing. Gene targeting: knock-in and knock-out. The CRISPR/Cas system and applications in stem cell models. Precision Medicine. Conditional transgenesis: the Cre/loxP system.
Stem cells
General information on stem cells and definitions. Embryonic stem cells. Pluripotency criteria. Molecular patterning towards a specific cell fate. Examples of differentiation towards cardiomyocytes and beta-pancreatic islets. Neural induction and terminal differentiation towards neuronal subtypes. Generation of dopaminergic neurons in vitro for cell therapy. Somatic/adult stem cells, biology and potential therapeutic applications.
Reprogramming mechanisms: iPS cells. Direct somatic reprogramming.
Laboratory
Introduction to laboratory practice for cell culture and gene transfer. Fixation techniques and indirect immunofluorescence. Imaging by fluorescence microscopy.
Dato che gran parte del materiale di questa classe sarà di frontiera, non esiste un libro di testo completo che copra adeguatamente tutti gli argomenti. Di conseguenza, un importante materiale di riferimento è rappresentato dalla Lezione stessa. Le diapositive delle lezioni saranno disponibili sulla piattaforma e-learning insieme a recensioni e articoli selezionati.
Come riferimento generale per la biologia cellulare e le biotecnologie, sono suggeriti i seguenti libri di testo:
Given that much of the material in this class will be contemporary, there is no comprehensive textbook that adequately covers all topics. As a result, an important reference material will be the Lecture slides themselves. Lecture slides will be available on e-learning together with select reviews and articles.
For a good general resource covering Cell Biology and Biotechnology, the following Text books are suggested:
Non vi sono indicazioni specifiche per i non frequentanti; le modalità d’esame e il programma rimangono invariati. Si ricorda come lo strumento del ricevimento sia a disposizione per il chiarimento di argomenti complessi, dei metodi più efficaci per lo studio della materia, o per eventuali altri approfondimenti
Tutte le informazioni e il materiale didattico saranno forniti sul sito web del corso.
There are no specific indications for nonattending students; the examination procedures and the program remain unchanged. We remind you that office hours are there for the student to ask clarification of complex topics, the most effective methods for the study of the subject, or for any other insights.
All the information and didactic material are provided on the website of the course.
https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=2880
La prova d’esame si svolge in forma orale. Lo studente dovrà rispondere correttamente alle domande proposte dalla commissione d’esame, dimostrando una adeguata capacità di collegamento delle tematiche affrontate durante il corso.
The exam is oral. The student must answer correctly to the questions proposed by the examination board, demonstrating an adequate ability to make connections between the key themes addressed in the module.
Unimap: https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=2090341::::&ri=032903
Esami: https://esami.unipi.it/esami/findcourse.php?id=39555
Pagina Docente: https://people.unipi.it/marco_onorati/
Unimap: https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=2090341::::&ri=032903
Commissione d'esame
Presidente: Prof. Marco Onorati
Membri: Dott.ssa Claudia Dell'Amico, Dott.ssa Marilyn Marlene Angulo Salavarria
Supplenti: Prof.ssa Michela Ori, Dott. Andrea Cerase, Dott. Matteo Baggiani
Nella piattaforma moodle saranno caricati tutti gli approfondimenti che tratteremo durante le lezioni. Sarà inoltre utilizzata anche per dare accesso comunicazioni agli studenti e iscrizione ai laboratori. E' quindi importante non rimandare il primo accesso.
Examination Committee
President: Prof. Marco Onorati
Members: Dr. Claudia Dell'Amico, Dr. Marilyn Marlene Angulo Salavarria
Substitutes: Prof. Michela Ori, Dr. Andrea Cerase, Dr. Matteo Baggiani
All the background reading and materials used during lessons will be uploaded onto Moodle. This platform will also be used share information with the students and subscribe at the laboratory. It is important not to postpone the first access.
