ID:
SCV0417
Durata (ore):
52
CFU:
6
SSD:
GENETICA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 20/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il Corso di Tecnologie del DNA ricombinante è volto a fornire allo studente la conoscenza delle basi teoriche delle principali tecnologie di ingegneria genetica e degli approcci sperimentali basati sulle medesime. Il Corso è strutturato su due moduli didattici distinti, costituiti da lezioni frontali e da attività di laboratorio didattico. Le lezioni in aula forniranno agli studenti una panoramica molto ampia delle innumerevoli tecnologie del DNA ricombinante sviluppate nelle ultime quattro decadi, abbinate al costante riferimento ai problemi biologici per la risoluzione dei quali sono state concepite e perfezionate. Il modulo di laboratorio didattico fornirà agli studenti la possibilità di effettuare autonomamente un piano sperimentale predefinito e relativo ad una tematica di genetica molecolare, in un moderno laboratorio di biologia molecolare ottimamente equipaggiato. In virtù dell’assiduo e continuo supporto tecnologico fornito dalle attuali metodiche del DNA ricombinante in tutti i campi delle moderne biotecnologie, il corso in questione rappresenta una fonte imprescindibile di conoscenza in totale coerenza con le finalità del corso di laurea in Biotecnologie e Scienze Biologiche.
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. Dimostrare competenze teoriche e pratiche nell’ambito delle principali tecnologie del DNA ricombinante
2. Elaborare un piano sperimentale nell’ambito della moderna ricerca in campo genetico e biologico-molecolare sulla base della conoscenza delle principali tecniche di manipolazione genetica.
3. Effettuare ricerche bibliografiche e sintetizzare le informazioni reperite in forma di presentazione orale
4. Conseguire una consapevole autonomia di giudizio e adeguate competenze e strumenti per la comunicazione con riferimento agli approcci sperimentali e principali acquisizioni scientifiche nell’ambito delle scienze genomiche.
5. Elaborare e sostenere argomentazioni nel campo di studi relativo all’insegnamento stesso, sotto forma di competenza e padronanza della materia di studio tali da effettuare un ragionamento critico e risolvere problematiche relative alla disciplina inerente il corso.
Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
1. Dimostrare competenze teoriche e pratiche nell’ambito delle principali tecnologie del DNA ricombinante
2. Elaborare un piano sperimentale nell’ambito della moderna ricerca in campo genetico e biologico-molecolare sulla base della conoscenza delle principali tecniche di manipolazione genetica.
3. Effettuare ricerche bibliografiche e sintetizzare le informazioni reperite in forma di presentazione orale
4. Conseguire una consapevole autonomia di giudizio e adeguate competenze e strumenti per la comunicazione con riferimento agli approcci sperimentali e principali acquisizioni scientifiche nell’ambito delle scienze genomiche.
5. Elaborare e sostenere argomentazioni nel campo di studi relativo all’insegnamento stesso, sotto forma di competenza e padronanza della materia di studio tali da effettuare un ragionamento critico e risolvere problematiche relative alla disciplina inerente il corso.
Prerequisiti
Si richiedono conoscenze approfondite di Citologia e Istologia, Biologia Molecolare e Genetica. E’ inoltre richiesta una buona conoscenza della lingua inglese, per comprendere testi e pubblicazioni suggeriti agli studenti come letture di approfondimento e per la comprensione di filmati proiettati nel corso delle lezioni.
Metodi didattici
Il corso prevede sia lezioni frontali (5 CFU) che esercitazioni di laboratorio (1 CFU). Nelle ore di lezione frontale il trattamento degli argomenti è svolto con l’ausilio di presentazioni Power Point proiettate in aula, integrate dalla proiezione di filmati didattici. Un’apposita sezione di domande “brain training” sarà caricata a cadenza regolare sulla piattaforma elearning per fornire allo studente uno strumento di autovalutazione periodica del proprio livello di conoscenza e apprendimento degli argomenti trattati a lezione. Il modulo di esercitazioni di laboratorio si terrà in uno dei laboratori didattici situati presso il Dipartimento di Biotecnologie e Scienze della Vita, in via JH Dunant 3 a Varese. Nel corso del modulo di laboratorio, ad ogni studente sarà assegnata una postazione per lo svolgimento autonomo degli esperimenti. Verrà inoltre fornito ad ogni studente un fascicolo per ogni singola esercitazione da svolgere. Nel corso del modulo di laboratorio è assicurata l’assistenza continua in aula da parte del docente e di uno o più esercitatori. Si ricorda agli studenti che la frequenza dei laboratori didattici è obbligatoria e che è consentita l’assenza solo per un numero di ore non superiori al 25% dello svolgimento del programma didattico di laboratorio. Gli studenti dovranno presentarsi alle lezioni di laboratorio didattico muniti di camice da laboratorio. Inoltre, gli studenti che presentino allergie o intolleranze a farmaci o altre molecole che possano essere presenti in un laboratorio di ricerca devono tassativamente informarne il docente prima dell’inizio del modulo didattico di laboratorio.
Verifica Apprendimento
L’apprendimento viene verificato mediante un approfondito colloquio orale, della durata di circa 20/25 minuti, finalizzato all’accertamento dell’acquisizione da parte dello studente delle conoscenze e delle abilità attese sulla base del contenuto del syllabus.
Il giudizio finale terrà conto del livello di conoscenza acquisita dallo studente in relazione al contenuto del corso e dell’esattezza e della qualità delle risposte (50% del voto finale), della capacità di motivare adeguatamente le affermazioni sostenute e al tempo stesso di sostenere adeguatamente la discussione sugli argomenti in esame (30% del voto finale), e dell’abilità comunicativa mostrata durante il colloquio (20% del voto finale). Nel corso dell’esame potranno essere poste allo studente domande relative al modulo didattico di laboratorio. La valutazione complessiva comporta l’attribuzione di un voto finale espresso in trentesimi e definito sulla base dei criteri sopra descritti. L’esame sarà valutato come superato al conseguimento di un punteggio pari ad almeno 18/30i.
Il giudizio finale terrà conto del livello di conoscenza acquisita dallo studente in relazione al contenuto del corso e dell’esattezza e della qualità delle risposte (50% del voto finale), della capacità di motivare adeguatamente le affermazioni sostenute e al tempo stesso di sostenere adeguatamente la discussione sugli argomenti in esame (30% del voto finale), e dell’abilità comunicativa mostrata durante il colloquio (20% del voto finale). Nel corso dell’esame potranno essere poste allo studente domande relative al modulo didattico di laboratorio. La valutazione complessiva comporta l’attribuzione di un voto finale espresso in trentesimi e definito sulla base dei criteri sopra descritti. L’esame sarà valutato come superato al conseguimento di un punteggio pari ad almeno 18/30i.
Contenuti
LEZIONI FRONTALI (5 CFU, 40 ORE)
• Il DNA come molecola informazionale
• Strategie di clonaggio molecolare: riepilogo
• Strategie di clonaggio di seconda generazione
• Vettori di clonaggio plasmidici di seconda e terza generazione.
• Vettori di clonaggio lambda e P1, cosmidi, vettori PAC, YACs e BACs. Vettori virali.
• Cromosomi artificiali
• Saggi di ibridazione: teoria
• Applicazioni dei saggi di ibridazione-1: Southern, northern e zoo blot. Ibridazione su colonie ricombinanti
• Applicazioni dei saggi di ibridazione-2: FISH, RNA ISH, CGH, ibridazione su microarray
• Applicazioni della PCR: mutation screening e detection, screening di librerie, RT-PCR, clonaggio mediante PCR, DOP-PCR.
• Real-time PCR e Digital PCR: aspetti teorici e applicazioni
• Amplificazione del genoma tramite PCR: DOP-WGA e Multiple Displacement Amplification (MDA)
• Introduzione alle librerie genomiche. Modalità di costruzione, complessità di una libreria. Librerie a cDNA
• Approcci di mutagenesi.
• Saggi di trasferimento genico in cellule eucariotiche
• Metodi per la definizione delle regioni regolative di un gene: Siti di ipersensibilità alla DNasi, saggi di trasferimento genico con geni reporter, DNA footprinting, Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), Chromatin conformation Capture (CCC)
• Introduzione alle tecniche di NGS. RNA-Sequencing.
Introduzione agli organismi transgenici. Metodi per la produzione e l’analisi di organismi transgenici murini
• Sistemi transgenici ad espressione regolata.
• Approcci di gene targeting. Gene “knock-out” e “knock-in” in sistemi modello murini. Analisi del fenotipo e metodi per il gene “knock-out”
• Ingegneria cromosomica
• Saggi di RNA interference
• Tecniche di genome editing: zinc-finger nucleasi, TALEN e CRISPR/Cas9
• Mappe genetiche e marcatori molecolari
• Tecniche di DNA profiling
MODULO DI LABORATORIO DIDATTICO (1 CFU, 16 ore)
l modulo di laboratorio è strutturato in 3 lezioni da 4 ore ciascuna. La prima parte del modulo verterà sull’utilizzo di un costrutto di DNA ricombinante preparato in precedenza nel modulo di laboratorio dell’insegnamento di Biologia molecolare. Mediante tecnologie del DNA ricombinante, la sequenza codificante per un gene di interesse è stata subclonata in un vettore di espressione per cellule di mammifero. Nel modulo di laboratorio di Tecnologie del DNA ricombinante il costrutto in questione verrà introdotto in cellule umane in coltura mediante trasfezione transiente e l’espressione del gene di interesse verrà valutata sia mediante analisi con microscopia a fluorescenza delle cellule trasfettate che tramite un esperimento real-time PCR. In parallelo, sarà effettuata la profilazione genetica mediante PCR su campioni di DNA umano ai fini di simulare una procedura di gene profiling a scopi forensi. Successivamente, verrà simulata un’indagine forense mediante la genotipizzazione di un campione di DNA e il suo successivo confronto con diversi profili genetici.
E' inoltre prevista un'esperienza di laboratorio virtuale incentrata su argomenti inerenti al corso tramite l'utilizzo di visori in 3D.
• Il DNA come molecola informazionale
• Strategie di clonaggio molecolare: riepilogo
• Strategie di clonaggio di seconda generazione
• Vettori di clonaggio plasmidici di seconda e terza generazione.
• Vettori di clonaggio lambda e P1, cosmidi, vettori PAC, YACs e BACs. Vettori virali.
• Cromosomi artificiali
• Saggi di ibridazione: teoria
• Applicazioni dei saggi di ibridazione-1: Southern, northern e zoo blot. Ibridazione su colonie ricombinanti
• Applicazioni dei saggi di ibridazione-2: FISH, RNA ISH, CGH, ibridazione su microarray
• Applicazioni della PCR: mutation screening e detection, screening di librerie, RT-PCR, clonaggio mediante PCR, DOP-PCR.
• Real-time PCR e Digital PCR: aspetti teorici e applicazioni
• Amplificazione del genoma tramite PCR: DOP-WGA e Multiple Displacement Amplification (MDA)
• Introduzione alle librerie genomiche. Modalità di costruzione, complessità di una libreria. Librerie a cDNA
• Approcci di mutagenesi.
• Saggi di trasferimento genico in cellule eucariotiche
• Metodi per la definizione delle regioni regolative di un gene: Siti di ipersensibilità alla DNasi, saggi di trasferimento genico con geni reporter, DNA footprinting, Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), Chromatin conformation Capture (CCC)
• Introduzione alle tecniche di NGS. RNA-Sequencing.
Introduzione agli organismi transgenici. Metodi per la produzione e l’analisi di organismi transgenici murini
• Sistemi transgenici ad espressione regolata.
• Approcci di gene targeting. Gene “knock-out” e “knock-in” in sistemi modello murini. Analisi del fenotipo e metodi per il gene “knock-out”
• Ingegneria cromosomica
• Saggi di RNA interference
• Tecniche di genome editing: zinc-finger nucleasi, TALEN e CRISPR/Cas9
• Mappe genetiche e marcatori molecolari
• Tecniche di DNA profiling
MODULO DI LABORATORIO DIDATTICO (1 CFU, 16 ore)
l modulo di laboratorio è strutturato in 3 lezioni da 4 ore ciascuna. La prima parte del modulo verterà sull’utilizzo di un costrutto di DNA ricombinante preparato in precedenza nel modulo di laboratorio dell’insegnamento di Biologia molecolare. Mediante tecnologie del DNA ricombinante, la sequenza codificante per un gene di interesse è stata subclonata in un vettore di espressione per cellule di mammifero. Nel modulo di laboratorio di Tecnologie del DNA ricombinante il costrutto in questione verrà introdotto in cellule umane in coltura mediante trasfezione transiente e l’espressione del gene di interesse verrà valutata sia mediante analisi con microscopia a fluorescenza delle cellule trasfettate che tramite un esperimento real-time PCR. In parallelo, sarà effettuata la profilazione genetica mediante PCR su campioni di DNA umano ai fini di simulare una procedura di gene profiling a scopi forensi. Successivamente, verrà simulata un’indagine forense mediante la genotipizzazione di un campione di DNA e il suo successivo confronto con diversi profili genetici.
E' inoltre prevista un'esperienza di laboratorio virtuale incentrata su argomenti inerenti al corso tramite l'utilizzo di visori in 3D.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Il docente è disponibile ad approfondire con gli studenti argomenti trattati a lezione o aspetti organizzativi inerenti al corso previo appuntamento telefonico o via e-mail. Gli studenti sono gentilmente pregati di rivolgersi alle sedi competenti per questioni inerenti all’organizzazione generale del corso di studio.
Telefono: ++39-0332-421512.
Indirizzo email: francesco.acquati@uninsubria.it.
Telefono: ++39-0332-421512.
Indirizzo email: francesco.acquati@uninsubria.it.
Corsi
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BIOTECNOLOGIE
Laurea
3 anni
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Docenti di ruolo di IIa fascia
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