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, isolamento a singola cellula, coltura di cellule staminali e riprogrammazione somatica saranno valutati criticamente. Particolare enfasi sarà data al ruolo unico delle cellule staminali per il modeling della patologia 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 isolation, stem cell culture, somatic reprogramming, will be critically evaluated. Special emphasis will be given to the unique role of stem cells in disease modeling and clinical applications.
Durante l'esame lo studente sarà valutato sulla base delle sue conoscenze e della comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, con particolare attenzione alla capacità di collegare diversi argomenti in una visione organica.
During the examination the student will be assessed on his/her knowledge and deep critical understanding of the topics presented during the course with a focus on the student's ability to link different topics in a comprehensive view.
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.
Esame orale, con discussione critica degli argomenti analizzati durante le lezioni.
Oral exam, with critical discussion of the topics analyzed during the class.
Capacità critica di valutare le tecnologie cellulari nello studio della funzione genica, modeling della patologia o approcci terapeutici.
Critical ability to evaluate cell technologies in gene function study, disease modeling or therapeutic approaches.
Le abilità acquisite saranno valutate durante discussione nelle lezioni e all'esame finale.
Acquired skills will be tested during discussion on lectures and final exam.
Si richiede una buona conoscenza della biologia cellulare, molecolare e della genetica.
Knowledge of cell, molecular biology and genetics is recommended.
Lezioni frontali e attività di laboratorio.
Face to face lessons and laboratory activity.
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 contemporaneo, 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:
Tutte le informazioni e il materiale didattico saranno forniti sul sito web del corso.
All the information and didactic material will be provided on the website of the course.
https://polo3.elearning.unipi.it/course/view.php?id=2880
Esame orale.
Oral exam.
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
