Biochemistry – Biochimica

Il corso di “Biochemical Biotechnologies I” è composto dai moduli integrati “Applied Biochemistry” e “Microbial Biotechnologies: Industrial Applications”. I risultati di apprendimento del corso del corso riguardano le applicazioni biotecnologiche di enzimi, proteine e microorganismi nella ricerca di base e applicata e nell’industria. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Il corso di “Biochemical Biotechnologies ” è composto dai moduli integrati “Applied Biochemistry” e “Microbial Biotechnologies: Industrial Applications”. I risultati di apprendimento del corso riguardano le applicazioni biotecnologiche di enzimi, proteine e microorganismi nella ricerca di base e applicata e nell’industria. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate.

Applicazioni biotecnologiche degli enzimi. Produzione di enzimi e proteine ricombinanti: metodi e strategie. Ingegneria proteica: mutagenesi sito-specifica ed evoluzione in vitro. Produzione di proteine terapeutiche (ormoni, anticorpi, fattori della coagulazione). Principali tecniche di immobilizzazione delle cellule e degli enzimi. Biocatalizzatori: utilizzo di enzimi per la preparazione di composti di interesse biotecnologico (antibiotici semi-sintetici, precursori di farmaci, aromi).

Sistemi multienzimatici nella biosintesi di metaboliti secondari bioattivi. Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici. Meccanismo enzimatico delle sintetasi peptidiche. Esempi (gramicidina, surfactina, penicilline e cefalosporine). Biosintesi dei polichetidi. Meccanismo delle polichetide sintasi e analogie con la sintesi degli acidi grassi. Esempi (eritromicina, statine).

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate

Definizione di fermentazioni microbiche

Gli elementi chiave dello sviluppo della fermentazione (selezione e ottimizzazione dei ceppi, media, sviluppo del processo, scale-up).

Fisiologia, biochimica e genetica dei principali microrganismi utilizzati nelle biotecnologia microbiche

Principi di biologia sintetica e ingegneria metabolica

Biosensori

Comprensione delle principali tecniche di clonaggio ed editing genomico su microrganismi di interesse industriale

Esempi di microrganismi ottimizzati per la produzione di prodotti rilevanti per l'industria.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
N/D

presentazione orale di un articolo della letteratura scientifica attinente agli argomenti trattati nel corso

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
Non c'è un unico libro di testo di riferimento. Il materiale didattico (slide delle lezioni e articoli scientifici) è pubblicato dal docente nel sito didattico Elearning2 alla pagina web http://elearning2.uniroma1.it

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS

• Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa EditriceAmbrosiana.(2008)
• Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali. MM Bianchi. Edizioni Nuova Cultura. (2009)
• Microbiologia Industriale, Matilde Manzoni. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9
• Diapositive delle lezioni (consultabili sulla piattaforma E-learning)
• Articoli scientifici

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Verrà fornita dal docente nel corso delle lezioni

Il corso di “Biochemical Biotechnologies I” è composto dai moduli integrati “Applied Biochemistry” e “Microbial Biotechnologies: Industrial Applications”. I risultati di apprendimento del corso del corso riguardano le applicazioni biotecnologiche di enzimi, proteine e microorganismi nella ricerca di base e applicata e nell’industria. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

APPLIED BIOCHEMISTRY
Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate.

Applicazioni biotecnologiche degli enzimi. Produzione di enzimi e proteine ricombinanti: metodi e strategie. Ingegneria proteica: mutagenesi sito-specifica ed evoluzione in vitro. Produzione di proteine terapeutiche (ormoni, anticorpi, fattori della coagulazione). Principali tecniche di immobilizzazione delle cellule e degli enzimi. Biocatalizzatori: utilizzo di enzimi per la preparazione di composti di interesse biotecnologico (antibiotici semi-sintetici, precursori di farmaci, aromi).

Sistemi multienzimatici nella biosintesi di metaboliti secondari bioattivi. Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici. Meccanismo enzimatico delle sintetasi peptidiche. Esempi (gramicidina, surfactina, penicilline e cefalosporine). Biosintesi dei polichetidi. Meccanismo delle polichetide sintasi e analogie con la sintesi degli acidi grassi. Esempi (eritromicina, statine).

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate

Definizione di fermentazioni microbiche

Gli elementi chiave dello sviluppo della fermentazione (selezione e ottimizzazione dei ceppi, media, sviluppo del processo, scale-up).

Fisiologia, biochimica e genetica dei principali microrganismi utilizzati nelle biotecnologia microbiche

Principi di biologia sintetica e ingegneria metabolica

Biosensori

Comprensione delle principali tecniche di clonaggio ed editing genomico su microrganismi di interesse industriale

Esempi di microrganismi ottimizzati per la produzione di prodotti rilevanti per l'industria.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
N/D

MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate.

Applicazioni biotecnologiche degli enzimi. Produzione di enzimi e proteine ricombinanti: metodi e strategie. Ingegneria proteica: mutagenesi sito-specifica ed evoluzione in vitro. Produzione di proteine terapeutiche (ormoni, anticorpi, fattori della coagulazione). Principali tecniche di immobilizzazione delle cellule e degli enzimi. Biocatalizzatori: utilizzo di enzimi per la preparazione di composti di interesse biotecnologico (antibiotici semi-sintetici, precursori di farmaci, aromi).

Sistemi multienzimatici nella biosintesi di metaboliti secondari bioattivi. Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici. Meccanismo enzimatico delle sintetasi peptidiche. Esempi (gramicidina, surfactina, penicilline e cefalosporine). Biosintesi dei polichetidi. Meccanismo delle polichetide sintasi e analogie con la sintesi degli acidi grassi. Esempi (eritromicina, statine).

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate

Definizione di fermentazioni microbiche

Gli elementi chiave dello sviluppo della fermentazione (selezione e ottimizzazione dei ceppi, media, sviluppo del processo, scale-up).

Fisiologia, biochimica e genetica dei principali microrganismi utilizzati nelle biotecnologia microbiche

Principi di biologia sintetica e ingegneria metabolica

Biosensori

Comprensione delle principali tecniche di clonaggio ed editing genomico su microrganismi di interesse industriale

Esempi di microrganismi ottimizzati per la produzione di prodotti rilevanti per l'industria.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
N/D

APPLIED BIOCHEMISTRY
presentazione orale di un articolo della letteratura scientifica attinente agli argomenti trattati nel corso

MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
presentazione orale di un articolo della letteratura scientifica attinente agli argomenti trattati nel corso

APPLIED BIOCHEMISTRY
Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
Non c'è un unico libro di testo di riferimento. Il materiale didattico (slide delle lezioni e articoli scientifici) è pubblicato dal docente nel sito didattico Elearning2 alla pagina web http://elearning2.uniroma1.it

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS

• Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa EditriceAmbrosiana.(2008)
• Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali. MM Bianchi. Edizioni Nuova Cultura. (2009)
• Microbiologia Industriale, Matilde Manzoni. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9
• Diapositive delle lezioni (consultabili sulla piattaforma E-learning)
• Articoli scientifici

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Verrà fornita dal docente nel corso delle lezioni

MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
Non c'è un unico libro di testo di riferimento. Il materiale didattico (slide delle lezioni e articoli scientifici) è pubblicato dal docente nel sito didattico Elearning2 alla pagina web http://elearning2.uniroma1.it

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS

• Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa EditriceAmbrosiana.(2008)
• Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali. MM Bianchi. Edizioni Nuova Cultura. (2009)
• Microbiologia Industriale, Matilde Manzoni. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9
• Diapositive delle lezioni (consultabili sulla piattaforma E-learning)
• Articoli scientifici

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Verrà fornita dal docente nel corso delle lezioni

Il corso si articola in due moduli: "Molecular Biology Techniques" (3 CFU) e "Protein Purification and Characterization" (6 CFU). Al termine del corso e dopo il superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze riportate per ogni singolo modulo. In generale sarà in grado di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche e di impostare un esperimento partendo dalla consultazione della letteratura fino all’esecuzione sul bancone del laboratorio. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i risultati degli esperimenti biochimici attraverso l’interpretazione e la discussione dei risultati sperimentali. Le capacità critiche e di giudizio degli studenti saranno sviluppate grazie a numerose esercitazioni in classe in cui saranno svolti esercizi numerici e di ricerca in banche dati, e numerose esperienze pratiche di laboratorio (a partire dal clonaggio di frammenti di DNA prodotti per PCR fino alla purificazione e alla caratterizzazione di proteine con attività enzimatica). Le capacità di comunicazione saranno esercitate durante le lezioni teoriche e pratiche, che prevedono momenti di discussione aperta. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze acquisite per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca. Gli obiettivi generali e gli obiettivi specifici dei moduli sono illustrati in dettaglio negli obiettivi formativi dei singoli moduli.

PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci

sperimentali, il setup dell’esperimento.

• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci sperimentali, il setup dell’esperimento.
• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Regole di sicurezza in laboratorio
• Testi di riferimento: Diapositive. Materiale sulla sicurezza in laboratorio dal sito del Dipartimento di Scienze biochimiche
• Ricerca in banche dati, allineamento di sequenze. Clonaggio in vettori di espressione, mutagenesi sito-specifica
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione delle proteine: frazionamento con solfato d'ammonio; dialisi; preparazione dei tamponi e equilibratione della colonna; cromatografia
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Raccolta e concentrazione delle frazioni. Analisi delle proteine: saggio di Bradford, SDS-PAGE e saggio enzimatico. Tabella di purificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Cristallografia delle proteine. Prove di cristallizzazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Metodi biofisici per le interazioni proteina-proteina. Esercizi sulle interazioni proteina-proteina
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Biologia sintetica e Xenobiologia
• Testi di riferimento: Dispense a lezione. Referenze a lavori scientifici

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• DNA ricombinante, plasmidi, enzimi di restrizione, elettroforesi su gel
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, gel di agarosio, spettrofotometria,, PCR, enzimi di modificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Southern, Northern e Western Blots. Sequenziamento del DNA: Maxam & Gilbert, Sanger sequencing method, Next Generation Sequencing
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Gene editing, CRISPR/Cas9
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, digestione con enzimi di restrizione, preparazione di un frammento di DNA mediante PCR
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale
• Ligazione di un frammento di DNA in un vettore, trasformazione di cellule competenti batteriche, PCR da colonia
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale

MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci

sperimentali, il setup dell’esperimento.

• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci sperimentali, il setup dell’esperimento.
• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Regole di sicurezza in laboratorio
• Testi di riferimento: Diapositive. Materiale sulla sicurezza in laboratorio dal sito del Dipartimento di Scienze biochimiche
• Ricerca in banche dati, allineamento di sequenze. Clonaggio in vettori di espressione, mutagenesi sito-specifica
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione delle proteine: frazionamento con solfato d'ammonio; dialisi; preparazione dei tamponi e equilibratione della colonna; cromatografia
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Raccolta e concentrazione delle frazioni. Analisi delle proteine: saggio di Bradford, SDS-PAGE e saggio enzimatico. Tabella di purificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Cristallografia delle proteine. Prove di cristallizzazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Metodi biofisici per le interazioni proteina-proteina. Esercizi sulle interazioni proteina-proteina
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Biologia sintetica e Xenobiologia
• Testi di riferimento: Dispense a lezione. Referenze a lavori scientifici

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• DNA ricombinante, plasmidi, enzimi di restrizione, elettroforesi su gel
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, gel di agarosio, spettrofotometria,, PCR, enzimi di modificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Southern, Northern e Western Blots. Sequenziamento del DNA: Maxam & Gilbert, Sanger sequencing method, Next Generation Sequencing
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Gene editing, CRISPR/Cas9
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, digestione con enzimi di restrizione, preparazione di un frammento di DNA mediante PCR
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale
• Ligazione di un frammento di DNA in un vettore, trasformazione di cellule competenti batteriche, PCR da colonia
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale

PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Modalità d’esame:

Durante il corso, gli studenti e le studentesse saranno suddivisi in gruppi di 3–4 persone. Ogni gruppo lavorerà insieme durante tutte le sessioni di laboratorio e dovrà mantenere un registro di laboratorio con tutte le esperienze effettuate. Al termine delle attività di laboratorio, ogni gruppo dovrà redigere un relazione di laboratorio in cui gli esperimenti saranno descritti, analizzati e discussi. La relazione dovrà essere consegnata ai docenti una settimana prima dell’esame. L’esame finale comprenderà la discussione di questa relazione.

Inoltre, l’esame sarà composto da altre due parti: scritta e orale.

Prova scritta:

• Esercizi su progettazione di primer per PCR, clonaggio, digestione con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosi
• Esercizi su preparazione di soluzioni e diluizioni
• Esercizi sulla misurazione di concentrazioni mediante spettrofotometria
• Domande a scelta multipla su argomenti vari

Prova orale:

• Breve presentazione (2–3 diapositive) su un argomento trattato durante le esperienze di laboratorio (ad esempio, una metodologia)
• La presentazione sarà seguita da domande relative all’argomento trattato, che potranno riguardare anche l’intero programma del corso

MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Modalità d’esame:

Durante il corso, gli studenti e le studentesse saranno suddivisi in gruppi di 3–4 persone. Ogni gruppo lavorerà insieme durante tutte le sessioni di laboratorio e dovrà mantenere un registro di laboratorio con tutte le esperienze effettuate. Al termine delle attività di laboratorio, ogni gruppo dovrà redigere un relazione di laboratorio in cui gli esperimenti saranno descritti, analizzati e discussi. La relazione dovrà essere consegnata ai docenti una settimana prima dell’esame. L’esame finale comprenderà la discussione di questa relazione.

Inoltre, l’esame sarà composto da altre due parti: scritta e orale.

Prova scritta:

• Esercizi su progettazione di primer per PCR, clonaggio, digestione con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosi
• Esercizi su preparazione di soluzioni e diluizioni
• Esercizi sulla misurazione di concentrazioni mediante spettrofotometria
• Domande a scelta multipla su argomenti vari

Prova orale:

• Breve presentazione (2–3 diapositive) su un argomento trattato durante le esperienze di laboratorio (ad esempio, una metodologia)
• La presentazione sarà seguita da domande relative all’argomento trattato, che potranno riguardare anche l’intero programma del corso

PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design

degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
N/D
Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
N/D

MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design

degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
N/D
Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
N/D

Il corso di “Bioorganic Chemistry” è un corso integrato interdisciplinare che si compone di due moduli: “Biorganic Reaction Mechanisms” e “Enzyme catalysis”. I risultati di apprendimento del corso sono la conoscenza e comprensione dei principali meccanismi delle reazioni metaboliche e il meccanismo d’azione degli enzimi che le catalizzano, integrando competenze di chimica organica e biochimica. Gli Obiettivi Generali e gli Obiettivi Specifici di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

ENZYME CATALYSIS
Modulo: ENZYME CATALYSIS
PARTE 1) Introduzione alla catalisi enzimatica

Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)

Cenni storici sull’enzimologia. Teoria dello stato di transizione. Meccanismi di catalisi enzimatica. Anticorpi catalitici. Proprietà del sito attivo. Nomenclatura degli enzimi. Fondamenti di cinetica chimica. Cinetica allo stato stazionario. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica: inibizione competitiva, incompetitiva e mista, equazioni, grafici e parametri cinetici. Dipendenza dell’attività enzimatica dal pH. Misura delle cinetiche rapide. Metodi: la spettroscopia stopped-flow e T-jump. La Protein Data Bank e programmi di grafica e visualizzazione delle macromolecole (Pymol). Interpretazione della struttura ai fini del meccanismo di reazione.

La logica Biochimica (2 ore)

Meccanismo delle 6 più comuni reazioni biochimiche: 1) sostituzioni nucleofile alchiliche; 2) sostituzioni nucleofile aciliche; 3) addizioni nucleofile; 4) eliminazioni; 5) addizioni elettrofile 6) reazioni redox.

PARTE 2) Rapporti struttura-funzione di alcuni enzimi rappresentativi delle principali classe di reazione organiche.

Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)

Esempi biochimici di meccanismo SN1. La geraniolo sintasi: reazione catalizzata. Esempi biochimici di meccanismo SN2: La feniletanolamina N-metil tranferasi (PNMT). Reazione catalizzata. Catecolamine. Produzione della SAM nel metabolismo. Substrati e analoghi di substrato. Caratterizzazione cinetica di forme mutanti dell’enzima. Strutture cristallografiche dell’enzima in complesso con vari ligandi. Meccanismo catalitico della PNMT. Design di analoghi dello stato di transizione della reazione catalizzata dalla PNMT. Caratterizzazione cinetica di analoghi di substrato e dello stato di transizione, con forme WT e mutanti dell’enzima. Caratterizzazione cristallografica. Misura del legame tramite Isothermal Titration Calorimetry. Cooperatività negativa. Altri esempi di inibitori analoghi dello stato di transizione: prolina racemasi e proteasi dell’HIV.

Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)

Confronto con le sostituzioni nucleofile aciliche. Le proteasi a serina. Specificità di substrato. Meccanismo di reazione. Organofosfati. Acetilcolinesterasi. Meccanismo catalitico. Studi sul meccanismo: mutagenesi, inibitore della proteasi, X-ray snapshots. Lipasi pancreatica e colipasi. Strutture cristallografiche. Meccanismo catalitico e attivazione della lipasi.

Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore).

Meccanismo delle deidrogenasi. Gli enzimi PLP-dipendenti, ruolo del PLP nella catalisi e meccanismo stereochimico. Le aminotrasferasi. Zuccheri: formazione di emiacetali e acetali. Aldolasi, struttura, meccanismo catalitico e stereoselettività. Lisozima, struttura cristallografica, natura dei substrati e, subsiti di legame e specificità di substrato. Meccanismo catalitico e studi tramite spettrometria di massa e cristallografia.

Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)

Enolasi: struttura, ruolo degli ioni metallici e del magnesio nel legame del substrato e nella catalisi. Inibizione da fluoruro e fosfato. Studio del meccanismo catalitico tramite misure del Kinetic Isotope Effect. Squalene. Vibrational Zero Point Energy. Spettroscopia negli infrarossi. Dettagli del meccanismo catalitico. Addizioni elettrofile. La squalene epossidasi (SQLE) e la biosintesi dello squalene. Paramagnetismo dell’ossigeno. Meccanismo della SQLE.

Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Installazione del programma e dell’App “curve fitting”. Creazione di matrici e inserimento dei dati da un file Excel. Creazione di grafici. Analisi dei dati tramite l’App “Curve fitting”: scrittura dell’equazione di Michaelis-Menten e interpretazione dei risultati. Esercitazione con dati sperimentali di cinetica stato stazionario. Reazione catalizzata dalla beta-galattosidasi con l’analogo ONPG. Analisi con equazione di Michels-Menten utilizzando MatLab. Determinazione dei parametri cinetici. Inibizione della beta-galattosidasi da parte dell’IPTG. Determinazione dei valori di Vmax e Km apparenti e della costante di inibizione (Ki).

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Introduzione:

Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.

Reazioni organiche e meccanismi biochimici:

Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - squalene epossidasi;

Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - IPP isomerasi; SAM nella metiltransferasi;

Eliminazioni - -eliminazione - enolasi nella biosintesi del fosfoenolpiruvato;

Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - Lipasi pancreatica; chimotripsina;

Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - enzimi PLP-dipendenti, saccarosio sintasi, aldolasi di tipo I e II

Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - -cheto tioestere riduttasi, -carotene diossigenasi nella biosintesi della vit. A

Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonica - azione della TPP nella decarbossilazione del piruvato

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)
• La logica Biochimica (2 ore)
• Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)
• Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)
• Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore)
• Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)
• Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS

• Introduzione - 3 ore -Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.
• Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - 3 ore
• Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - 2 ore
• Eliminazioni - beta-eliminazione - 2 ore
• Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - 5 ore
• Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - 2 ore
• Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - 3 ore
• Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonic - 1 ora
• Esempi di meccanismi di interesse biologico con particolare attenzione ai meccanismi molecolari. PLP nelle transaminasi. Citrato sintasi nel ciclo di Krebbs. Meccanismo dell'elongasi (esempio di aldolica, decarbossilazione, riduzione, eliminazione, Reazione mediante carbeni N-eterociclici, Umpolung. Reazioni catalizzate da tiamina pirofosfato. Piruvato decarbossilasi. Alfa-chetoglutarato deidrogenasi.). - 3 ore

BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Modulo: ENZYME CATALYSIS
PARTE 1) Introduzione alla catalisi enzimatica

Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)

Cenni storici sull’enzimologia. Teoria dello stato di transizione. Meccanismi di catalisi enzimatica. Anticorpi catalitici. Proprietà del sito attivo. Nomenclatura degli enzimi. Fondamenti di cinetica chimica. Cinetica allo stato stazionario. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica: inibizione competitiva, incompetitiva e mista, equazioni, grafici e parametri cinetici. Dipendenza dell’attività enzimatica dal pH. Misura delle cinetiche rapide. Metodi: la spettroscopia stopped-flow e T-jump. La Protein Data Bank e programmi di grafica e visualizzazione delle macromolecole (Pymol). Interpretazione della struttura ai fini del meccanismo di reazione.

La logica Biochimica (2 ore)

Meccanismo delle 6 più comuni reazioni biochimiche: 1) sostituzioni nucleofile alchiliche; 2) sostituzioni nucleofile aciliche; 3) addizioni nucleofile; 4) eliminazioni; 5) addizioni elettrofile 6) reazioni redox.

PARTE 2) Rapporti struttura-funzione di alcuni enzimi rappresentativi delle principali classe di reazione organiche.

Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)

Esempi biochimici di meccanismo SN1. La geraniolo sintasi: reazione catalizzata. Esempi biochimici di meccanismo SN2: La feniletanolamina N-metil tranferasi (PNMT). Reazione catalizzata. Catecolamine. Produzione della SAM nel metabolismo. Substrati e analoghi di substrato. Caratterizzazione cinetica di forme mutanti dell’enzima. Strutture cristallografiche dell’enzima in complesso con vari ligandi. Meccanismo catalitico della PNMT. Design di analoghi dello stato di transizione della reazione catalizzata dalla PNMT. Caratterizzazione cinetica di analoghi di substrato e dello stato di transizione, con forme WT e mutanti dell’enzima. Caratterizzazione cristallografica. Misura del legame tramite Isothermal Titration Calorimetry. Cooperatività negativa. Altri esempi di inibitori analoghi dello stato di transizione: prolina racemasi e proteasi dell’HIV.

Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)

Confronto con le sostituzioni nucleofile aciliche. Le proteasi a serina. Specificità di substrato. Meccanismo di reazione. Organofosfati. Acetilcolinesterasi. Meccanismo catalitico. Studi sul meccanismo: mutagenesi, inibitore della proteasi, X-ray snapshots. Lipasi pancreatica e colipasi. Strutture cristallografiche. Meccanismo catalitico e attivazione della lipasi.

Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore).

Meccanismo delle deidrogenasi. Gli enzimi PLP-dipendenti, ruolo del PLP nella catalisi e meccanismo stereochimico. Le aminotrasferasi. Zuccheri: formazione di emiacetali e acetali. Aldolasi, struttura, meccanismo catalitico e stereoselettività. Lisozima, struttura cristallografica, natura dei substrati e, subsiti di legame e specificità di substrato. Meccanismo catalitico e studi tramite spettrometria di massa e cristallografia.

Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)

Enolasi: struttura, ruolo degli ioni metallici e del magnesio nel legame del substrato e nella catalisi. Inibizione da fluoruro e fosfato. Studio del meccanismo catalitico tramite misure del Kinetic Isotope Effect. Squalene. Vibrational Zero Point Energy. Spettroscopia negli infrarossi. Dettagli del meccanismo catalitico. Addizioni elettrofile. La squalene epossidasi (SQLE) e la biosintesi dello squalene. Paramagnetismo dell’ossigeno. Meccanismo della SQLE.

Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Installazione del programma e dell’App “curve fitting”. Creazione di matrici e inserimento dei dati da un file Excel. Creazione di grafici. Analisi dei dati tramite l’App “Curve fitting”: scrittura dell’equazione di Michaelis-Menten e interpretazione dei risultati. Esercitazione con dati sperimentali di cinetica stato stazionario. Reazione catalizzata dalla beta-galattosidasi con l’analogo ONPG. Analisi con equazione di Michels-Menten utilizzando MatLab. Determinazione dei parametri cinetici. Inibizione della beta-galattosidasi da parte dell’IPTG. Determinazione dei valori di Vmax e Km apparenti e della costante di inibizione (Ki).

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Introduzione:

Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.

Reazioni organiche e meccanismi biochimici:

Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - squalene epossidasi;

Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - IPP isomerasi; SAM nella metiltransferasi;

Eliminazioni - -eliminazione - enolasi nella biosintesi del fosfoenolpiruvato;

Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - Lipasi pancreatica; chimotripsina;

Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - enzimi PLP-dipendenti, saccarosio sintasi, aldolasi di tipo I e II

Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - -cheto tioestere riduttasi, -carotene diossigenasi nella biosintesi della vit. A

Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonica - azione della TPP nella decarbossilazione del piruvato

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)
• La logica Biochimica (2 ore)
• Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)
• Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)
• Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore)
• Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)
• Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS

• Introduzione - 3 ore -Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.
• Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - 3 ore
• Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - 2 ore
• Eliminazioni - beta-eliminazione - 2 ore
• Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - 5 ore
• Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - 2 ore
• Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - 3 ore
• Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonic - 1 ora
• Esempi di meccanismi di interesse biologico con particolare attenzione ai meccanismi molecolari. PLP nelle transaminasi. Citrato sintasi nel ciclo di Krebbs. Meccanismo dell'elongasi (esempio di aldolica, decarbossilazione, riduzione, eliminazione, Reazione mediante carbeni N-eterociclici, Umpolung. Reazioni catalizzate da tiamina pirofosfato. Piruvato decarbossilasi. Alfa-chetoglutarato deidrogenasi.). - 3 ore

ENZYME CATALYSIS
La valutazione dello studente consisterà in una prova orale sugli argomenti trattati a lezione in entrambi i moduli del corso

BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
La valutazione dello studente consisterà in una prova orale sugli argomenti trattati a lezione in entrambi i moduli del corso

ENZYME CATALYSIS
Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Organic Chemistry of Biological Pathways is a textbook by John E. McMurry and Tadhg P. Begley, published by Roberts & Company Publishers.
• Diapositive delle lezioni disponibile tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Chimica bio-organica; McMurry, Begley; Zanichelli (versione italiana, versione inglese del testo specificata nella sezione in inglese della pagina)

Modulo: ENZYME CATALYSIS
La bibliografia di riferimento (cartella Scientific articles) e il materiale didattico sulle esercitazioni con MatLab (cartella Matlab analyses) sono forniti dal docente tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
N/D

BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Organic Chemistry of Biological Pathways is a textbook by John E. McMurry and Tadhg P. Begley, published by Roberts & Company Publishers.
• Diapositive delle lezioni disponibile tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Chimica bio-organica; McMurry, Begley; Zanichelli (versione italiana, versione inglese del testo specificata nella sezione in inglese della pagina)

Modulo: ENZYME CATALYSIS
La bibliografia di riferimento (cartella Scientific articles) e il materiale didattico sulle esercitazioni con MatLab (cartella Matlab analyses) sono forniti dal docente tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
N/D

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle tematiche sotto riportate. Lo studente sarà in grado di descrivere la struttura di una collezione di enzimi, rappresentativi dei principali meccanismi di reazione della chimica bio-organica e delle classi enzimatiche, utilizzando programmi di visualizzazione e analisi interattive di macromolecole biologiche. Lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura dei siti attivi degli enzimi rappresentativi, il loro meccanismo di azione e di accelerazione della velocità di reazione, utilizzando le principali metodiche di indagine cinetica sperimentali.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

attraverso le lezioni ed esercitazioni lo studente dovrà conoscere e comprendere il rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di enzimi coinvolti nelle reazioni metaboliche della cellula; dovrà comprendere la base strutturale della accelerazione della velocità; dovrà essere in grado di accedere alle banche dati delle strutture delle macromolecole biologiche;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

lo studente sarà in grado di utilizzare i principali paradigmi teorici per interpretare i meccanismi di reazione degli enzimi, e di applicare le conoscenze acquisite per la predizione delle principali caratteristiche meccanicistiche di enzimi nuovi;

c) autonomia di giudizio:

lo studente dovrà essere in grado di descrivere in piena autonomia il meccanismo di una reazione chimica catalizzata da un enzima, evidenziandone le caratteristiche distintive e suggerendo gli esperimenti atti a dimostrarne il meccanismo;

d) abilità comunicative:

lo studente dovrà avere la capacità di presentare e spiegare i meccanismi di azione degli enzimi, basati sul rapporto struttura-funzione determinato sperimentalmente, ed utilizzando correttamente e con rigore il linguaggio scientifico e tecnico;

e) capacità di apprendimento:

lo studente sarà in grado di esaminare in senso critico gli argomenti di corso, di proporre strategie sperimentali nuove ed indipendenti ove possibile, di aggiornarsi tramite la consultazione delle banche dati bibliografiche e strutturali (es. PubMed e RCSB Protein Data Bank).

Modulo Bioorganic reaction mechanisms

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle aree sotto riportate. In generale sarà in grado di descrivere la struttura e reattività dei principali gruppi funzionali dei composti organici ed in particolare di quelli presenti nelle molecole biologiche. Sulla base delle conoscenze acquisite lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura chimica dei composti organici, la loro reattività e descrivere i meccanismi di reazione in cui i composti sono coinvolti, sia in applicazione delle più comuni metodologie chimico-organiche, sia con una diretta correlazione ad esempi di meccanismi biochimici in cui le stesse reazioni sono catalizzate da processi enzimatici. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze appena descritte per la comprensione e l’interpretazione su base chimico-organica dei principali processi biochimici coinvolti in tutti gli ambiti della biochimica e di altre discipline.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza e comprensione del rapporto tra struttura molecolare e reattività dei principali gruppi funzionali coinvolti in reazioni organiche e processi biochimici; comprensione della logica chimica nei meccanismi di reazione;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di interpretare e spiegare i meccanismi di reazione delle principali reazioni organiche; capacità di applicare le conoscenze a processi enzimatici che coinvolgono tali meccanismi di reazione;

c) autonomia di giudizio:

saper interpretare autonomamente il meccanismo di una reazione organica; saper individuare tali meccanismi nei processi biochimici; saper valutare la reattività delle molecole organiche e delle principali molecole biologiche in base alla presenza di gruppi funzionali;

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare i meccanismi delle reazioni organiche con termini appropriati e con rigore logico; saper riprodurre le principali strutture molecolari di molecole organiche e delle principali molecole biologiche;

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della chimica bioorganica e della biochimica; acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline chimico-biologiche.

Modulo Enzyme mechanisms

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle tematiche sotto riportate. Lo studente sarà in grado di descrivere la struttura di una collezione di enzimi, rappresentativi dei principali meccanismi di reazione della chimica bio-organica e delle classi enzimatiche, utilizzando programmi di visualizzazione e analisi interattive di macromolecole biologiche. Lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura dei siti attivi degli enzimi rappresentativi, il loro meccanismo di azione e di accelerazione della velocità di reazione, utilizzando le principali metodiche di indagine cinetica sperimentali.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

attraverso le lezioni ed esercitazioni lo studente dovrà conoscere e comprendere il rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di enzimi coinvolti nelle reazioni metaboliche della cellula; dovrà comprendere la base strutturale della accelerazione della velocità; dovrà essere in grado di accedere alle banche dati delle strutture delle macromolecole biologiche;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

lo studente sarà in grado di utilizzare i principali paradigmi teorici per interpretare i meccanismi di reazione degli enzimi, e di applicare le conoscenze acquisite per la predizione delle principali caratteristiche meccanicistiche di enzimi nuovi;

c) autonomia di giudizio:

lo studente dovrà essere in grado di descrivere in piena autonomia il meccanismo di una reazione chimica catalizzata da un enzima, evidenziandone le caratteristiche distintive e suggerendo gli esperimenti atti a dimostrarne il meccanismo;

d) abilità comunicative:

lo studente dovrà avere la capacità di presentare e spiegare i meccanismi di azione degli enzimi, basati sul rapporto struttura-funzione determinato sperimentalmente, ed utilizzando correttamente e con rigore il linguaggio scientifico e tecnico;

e) capacità di apprendimento:

lo studente sarà in grado di esaminare in senso critico gli argomenti di corso, di proporre strategie sperimentali nuove ed indipendenti ove possibile, di aggiornarsi tramite la consultazione delle banche dati bibliografiche e strutturali (es. PubMed e RCSB Protein Data Bank).

Modulo: ENZYME CATALYSIS
PARTE 1) Introduzione alla catalisi enzimatica

Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)

Cenni storici sull’enzimologia. Teoria dello stato di transizione. Meccanismi di catalisi enzimatica. Anticorpi catalitici. Proprietà del sito attivo. Nomenclatura degli enzimi. Fondamenti di cinetica chimica. Cinetica allo stato stazionario. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica: inibizione competitiva, incompetitiva e mista, equazioni, grafici e parametri cinetici. Dipendenza dell’attività enzimatica dal pH. Misura delle cinetiche rapide. Metodi: la spettroscopia stopped-flow e T-jump. La Protein Data Bank e programmi di grafica e visualizzazione delle macromolecole (Pymol). Interpretazione della struttura ai fini del meccanismo di reazione.

La logica Biochimica (2 ore)

Meccanismo delle 6 più comuni reazioni biochimiche: 1) sostituzioni nucleofile alchiliche; 2) sostituzioni nucleofile aciliche; 3) addizioni nucleofile; 4) eliminazioni; 5) addizioni elettrofile 6) reazioni redox.

PARTE 2) Rapporti struttura-funzione di alcuni enzimi rappresentativi delle principali classe di reazione organiche.

Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)

Esempi biochimici di meccanismo SN1. La geraniolo sintasi: reazione catalizzata. Esempi biochimici di meccanismo SN2: La feniletanolamina N-metil tranferasi (PNMT). Reazione catalizzata. Catecolamine. Produzione della SAM nel metabolismo. Substrati e analoghi di substrato. Caratterizzazione cinetica di forme mutanti dell’enzima. Strutture cristallografiche dell’enzima in complesso con vari ligandi. Meccanismo catalitico della PNMT. Design di analoghi dello stato di transizione della reazione catalizzata dalla PNMT. Caratterizzazione cinetica di analoghi di substrato e dello stato di transizione, con forme WT e mutanti dell’enzima. Caratterizzazione cristallografica. Misura del legame tramite Isothermal Titration Calorimetry. Cooperatività negativa. Altri esempi di inibitori analoghi dello stato di transizione: prolina racemasi e proteasi dell’HIV.

Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)

Confronto con le sostituzioni nucleofile aciliche. Le proteasi a serina. Specificità di substrato. Meccanismo di reazione. Organofosfati. Acetilcolinesterasi. Meccanismo catalitico. Studi sul meccanismo: mutagenesi, inibitore della proteasi, X-ray snapshots. Lipasi pancreatica e colipasi. Strutture cristallografiche. Meccanismo catalitico e attivazione della lipasi.

Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore).

Meccanismo delle deidrogenasi. Gli enzimi PLP-dipendenti, ruolo del PLP nella catalisi e meccanismo stereochimico. Le aminotrasferasi. Zuccheri: formazione di emiacetali e acetali. Aldolasi, struttura, meccanismo catalitico e stereoselettività. Lisozima, struttura cristallografica, natura dei substrati e, subsiti di legame e specificità di substrato. Meccanismo catalitico e studi tramite spettrometria di massa e cristallografia.

Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)

Enolasi: struttura, ruolo degli ioni metallici e del magnesio nel legame del substrato e nella catalisi. Inibizione da fluoruro e fosfato. Studio del meccanismo catalitico tramite misure del Kinetic Isotope Effect. Squalene. Vibrational Zero Point Energy. Spettroscopia negli infrarossi. Dettagli del meccanismo catalitico. Addizioni elettrofile. La squalene epossidasi (SQLE) e la biosintesi dello squalene. Paramagnetismo dell’ossigeno. Meccanismo della SQLE.

Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Installazione del programma e dell’App “curve fitting”. Creazione di matrici e inserimento dei dati da un file Excel. Creazione di grafici. Analisi dei dati tramite l’App “Curve fitting”: scrittura dell’equazione di Michaelis-Menten e interpretazione dei risultati. Esercitazione con dati sperimentali di cinetica stato stazionario. Reazione catalizzata dalla beta-galattosidasi con l’analogo ONPG. Analisi con equazione di Michels-Menten utilizzando MatLab. Determinazione dei parametri cinetici. Inibizione della beta-galattosidasi da parte dell’IPTG. Determinazione dei valori di Vmax e Km apparenti e della costante di inibizione (Ki).

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Introduzione:

Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.

Reazioni organiche e meccanismi biochimici:

Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - squalene epossidasi;

Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - IPP isomerasi; SAM nella metiltransferasi;

Eliminazioni - -eliminazione - enolasi nella biosintesi del fosfoenolpiruvato;

Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - Lipasi pancreatica; chimotripsina;

Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - enzimi PLP-dipendenti, saccarosio sintasi, aldolasi di tipo I e II

Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - -cheto tioestere riduttasi, -carotene diossigenasi nella biosintesi della vit. A

Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonica - azione della TPP nella decarbossilazione del piruvato

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)
• La logica Biochimica (2 ore)
• Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)
• Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)
• Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore)
• Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)
• Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS

• Introduzione - 3 ore -Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.
• Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - 3 ore
• Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - 2 ore
• Eliminazioni - beta-eliminazione - 2 ore
• Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - 5 ore
• Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - 2 ore
• Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - 3 ore
• Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonic - 1 ora
• Esempi di meccanismi di interesse biologico con particolare attenzione ai meccanismi molecolari. PLP nelle transaminasi. Citrato sintasi nel ciclo di Krebbs. Meccanismo dell'elongasi (esempio di aldolica, decarbossilazione, riduzione, eliminazione, Reazione mediante carbeni N-eterociclici, Umpolung. Reazioni catalizzate da tiamina pirofosfato. Piruvato decarbossilasi. Alfa-chetoglutarato deidrogenasi.). - 3 ore

La valutazione dello studente consisterà in una prova orale sugli argomenti trattati a lezione in entrambi i moduli del corso

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Organic Chemistry of Biological Pathways is a textbook by John E. McMurry and Tadhg P. Begley, published by Roberts & Company Publishers.
• Diapositive delle lezioni disponibile tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Chimica bio-organica; McMurry, Begley; Zanichelli (versione italiana, versione inglese del testo specificata nella sezione in inglese della pagina)

Modulo: ENZYME CATALYSIS
La bibliografia di riferimento (cartella Scientific articles) e il materiale didattico sulle esercitazioni con MatLab (cartella Matlab analyses) sono forniti dal docente tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
N/D

Il corso è composto da due moduli: “Biophysical Methods” (3 CFU) e “Macromolecules” (6 CFU). I risultati di apprendimento dei moduli sono fortemente integrati, in modo che ogni aspetto riguardante la struttura e funzione delle macromolecole sia affrontato sia dal punto di vista biofisico-metodologico che da quello strutturale e funzionale. Per questo motivo, gli obiettivi formativi dei moduli sono identici.

Vedi sezione inglese

Modulo: MACROMOLECULES
Biologia strutturale: Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia Elettronica (SEM, TEM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X, Light scattering.

Interazioni molecolari: surface plasmon resonance SPR – biolayer interferometry BLI

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il corso comprende esercitazioni di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X e su altre tecniche trattate.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Interazioni intermolecolari: Teoria e tecniche (SAXS, Calorimetria, Fluorescenza, CD)

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: teoria, strumentazione, raccolta ed analisi dei dati. Il corso può comprendere esercitazioni di laboratorio - numeriche o sperimentali - sulla tecniche trattate.

Modulo: MACROMOLECULES

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni

disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Vedi sezione inglese

Modulo: MACROMOLECULES
PDF delle lezioni

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Cantor e Schimmel Biophysical Chemistry II

Mike Williamson, How proteins work; Garland Science

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Mike Williamson - How proteins work; Garland Science

James A. Goodrich, Jennifer F. Kugel – Binding and kinetics for molecular biologists; Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York

Modulo: MACROMOLECULES
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Obiettivi Generali
Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle aree sotto riportate. In generale sarà in grado di: descrivere la struttura e la funzione delle principali classi di macromolecole biologiche; spiegare le principali vie metaboliche in termini di regolazione e interconnessione; identificare i meccanismi di adattamento delle funzioni cellulari in condizioni fisiologiche e patologiche. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave biochimica, descrivendone le basi molecolari in termini di strutture e reazioni biochimiche. Le capacità di comunicazione degli studenti saranno sviluppate grazie alla possibilità di presentare e discutere in aula un lavoro scientifico inerente il programma del corso. L’utilizzo di concetti studiati a lezione sarà cruciale per l’apprendimento di quelle capacità critiche e di giudizio necessarie per valutare gli approcci sperimentali principalmente utilizzati nella ricerca biochimica. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze appena descritte per la comprensione di altre discipline e per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca.
Obiettivi specifici
a) conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenze avanzate dell’organizzazione strutturale e funzionale della cellula acquisizione degli elementi fondamentali alla base dei meccanismi molecolari di regolazione dei processi cellulari conoscenza dei meccanismi molecolari che regolano l'omeostasi cellulare. Riparazione e ricombinazione del DNA. Ciclo cellulare. Cancro. Apoptosi. Comprensione della complessità dei pathways informazionali della cellula e delle implicazioni del loro malfunzionamento nella genesi di patologie metaboliche;
b) capacità di applicare conoscenza e comprensione: saper applicare le conoscenze acquisite per interpretare e spiegare i fenomeni biologici in chiave informazionale; saper comprendere e collegare le principali vie di segnalazione intracellulare mediante la regolazione delle molecole informazionali;
c) autonomia di giudizio: saper individuare e discutere i fenomeni biologici in chiave molecolare; saper identificare e valutare le alterazioni cellulari e metaboliche delle molecole informazionali in risposta a segnalazioni fisiologiche e patologiche;
d) abilità comunicative: saper illustrare e spiegare i meccanismi molecolari alla base del funzionamento della cellula con termini appropriati e con rigore logico; saper riassumere e collegare le principali strategie di biosegnalazione; saper descrivere il funzionamento dei principali processi cellulari a livello molecolare;
e) capacità di apprendimento: acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente e con spirito critico nell’approfondimento della biochimica cellulare; acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche; capacità di apprendere rapidamente e applicare le conoscenze biomolecolari in contesti lavorativi di pianificazione delle attività di ricerca;

STRUTTURA DELLA CELLULA

MEMBRANE BIOLOGICHE

Proprietà generali dei doppi strati lipidici, struttura e composizione delle membrane biologiche, fluidità di membrana e curvatura. Proteine di membrana, glicoproteine e glicolipidi. Microdomini. Alterazioni patologiche dell’architettura di membrana. Trasporto e permeabilizzazione di membrana e, trasporto attivo e passivo, endocitosi, trasportatori ABC e CFTR, tossine e ionofori.

MATRICE EXTRACELLULARE DEL TESSUTO CONNETTIVO

Struttura e funzione del collagene, proteoglicani, acido ialuronico e fibronectina. Degradazione della matrice extracellulare. Patologie associate ad alterazioni della biosintesi del collagene.

Il citoscheletro. struttura e funzione

MECCANISMI DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE (MESSAGGERI EXTRACELLULARI ED INTRACELLULARI)

Principi generali della biosegnalazione, molecole segnale, ormoni steroidei/tiroidei/polipeptidici, catecolamine, messaggeri secondari. Recettori associati a proteine G, trasduzione del segnale mediata da AMP ciclico e fosfolipidi (inositolo trifosfato, diacilglicerlo), concetto di desensibilizzazione; il sistema endocannabinoide. Calmodulina.

Recettori con attività enzimatica. vie di segnalazione dell’ insulina e dei fattori di crescita; Recettori delle citochine, pathway di JAK/STAT. Pathway; mTOR/AMPK. Recettori Ser/Thr. Wnt Catenina, NFKB. Recettori nucleari (via di Nrf2)

Produzione e biosegnalazione mediata dall’ossido nitrico; effettori e proteine chinasi; segnalazioen delle via delle MAPK, ERK, AKT; intersezine tra le varie vie di biosegnalazione;

LA trasduzione del segnale nel cancro (oncogeni ed oncosoppressori). Trafficking e struttura delle membrana per il controllo dell’omeostasi cellulare ETC

MECCANISMI DI CONTROLLO DELLA PROLIFERAZIONE CELLULARE

Metabolismo dei nucleotidi: sintesi e degradazione, implicazioni patologiche

Ciclo cellulare: proteine coinvolte (cicline, CDK); ruolo di Rb e di E2F; controllo del ciclo cellulare, check points, inibitori e ruolo di p53. Meccanismi di riparo del DNA.

Morte cellulare: necrosi e apoptosi; proteine ​​coinvolte nel meccanismo apoptotico (iniziatori, regolatori ed effettori); via estrinseca ed intrinseca dell'apoptosi; ruolo fisiologico dell'apoptosi. Altri tipi di morte cellulare.

MECCANISMI DI DIFESA

Risposta all’infezione virale (incluso coronavirus Sarc-cov-2), attivazione dell’inflammasoma. “Pathogen Associated Molecular Patterns”PAMPs -TLR4. Mediatori dell’infiammazione: prostaglandine, leucotrieni-Farmaci anti-infiammatori. Produzione di peptidi bioattivi. Coagulazione. Immunoglobuline.

METABOLISMO E ADATTAMENTO METABOLICO

METABOLISMO ENERGETICO E DEI NUTRIENTI: fegato, tessuto adiposo e muscolare; biochimica del digiuno; detossificazione e metabolismo dell’alcool: il citocromo p450; alterazioni metaboliche e insulino-resistenza.

METABOLISMO DELLE CELLULE CANCEROSE

Mutazioni, oncogeni e soppressori tumorali. Resistenza all'apoptosi. Il processo di metastatizzazione. Il cancro del colon-retto come modello di mutazioni sequenziali. Principali terapie antitumorali. Principali alterazioni metaboliche nel cancro, effetto Warburg e metabolismo degli aminoacidi, adattamenti metabolici metastasi Vs tumore primario.

La leucemia linfoide cronica e principali meccanismi alterati: mutazioni, miRNA, apoptosi, trasduzione del segnale, regolazione trascrizionale, ciclo ccellulare, riprogrammazione metabolica, ciclo cellulare.

BIOCHIMCA DEL SISTEMA NERVOSO:

Neuroni, astrociti e glia: aspetti metabolici. Lattato come metabolita principale. L'ipotesi di trasferimento del lattato tra astrociti e neuroni. La glicolisi e la produzione di lattato supportano l'attività neuronale. L'effetto dell'ipoglicemia sul metabolismo energetico cerebrale. Diabete e difetti del metabolismo energetico nel cervello. Malattie neurodegenerative: meccanismi patologici associati a difetti del metabolismo energetico.

Meccanismo della visione: ruolo della Vitamina A

• - Testi di riferimento: come riportato
• citocheletro
• Testi di riferimento: capitoli rilevanti dai testi indicati, slide disponibili sul sito e-learning
• trasduzione del segnale
• Testi di riferimento: come riportato
• trasduzione del segnale
• Testi di riferimento: come riportato
• meccanismo della visione
• Testi di riferimento: come riportato
• matrice extarcellulare
• Testi di riferimento: come riportato
• trasduzione del segnale RTKs
• Testi di riferimento: come riportato
• metabolismod ei nucleotidi
• Testi di riferimento: come riportato
• brain energy metabolism 1
• Testi di riferimento: come riportato
• brain energy metabolism 2
• Testi di riferimento: come riportato
• Alzheimer disease
• Testi di riferimento: come riportato
• molecular mechanisms of neurodegeneration
• Introduzione DNA
• DNA organizzazione

La prova d'esame è basta sulla discussione orale degli argomenti del corso

1) DL Nelson & MM Cox - Lehninger Principles of Biochemistry

2) D. Voet, JG Voet, CW Pratt - Fundamentals of Biochemsitry- Life at the Molecular Level

3) G. Meisenberg W H. Simmons - Principles of MEDICAL BIOCHEMISTRY (Elsevier)

Obiettivi Generali
Il corso si propone di fornire agli studenti sia conoscenze di base che avanzate nel campo della Biochimica Computazionale, con un focus particolare sull’analisi e la comprensione della struttura delle proteine. L’obiettivo è integrare aspetti teorici e pratici, dedicando circa metà del percorso formativo all’addestramento pratico con strumenti computazionali e software open source. Al termine del corso, lo studente sarà in grado di utilizzare in modo consapevole ed efficace le tecniche di modellizzazione, simulazione e analisi strutturale, interpretando criticamente i risultati ottenuti e contribuendo allo sviluppo di approcci innovativi in ambito biochimico.
Obiettivi Specifici
a) Conoscenza e capacità di comprensione:
Comprendere i principi teorici delle metodologie computazionali applicate allo studio della struttura proteica.
Conoscere le principali tecniche di modellizzazione molecolare, simulazione e analisi delle interazioni.
Approfondire la conoscenza delle caratteristiche strutturali e funzionali delle proteine e dei complessi macromolecolari associati.
b) Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Utilizzare software open source e strumenti computazionali per l’analisi, modellizzazione e simulazione delle strutture proteiche.
Applicare metodologie avanzate per risolvere problemi specifici nel campo della Biochimica Computazionale.
Interpretare e valutare criticamente i dati ottenuti da analisi strutturali in un contesto biologico.
c) Autonomia di giudizio:
Saper condurre autonomamente studi di modellizzazione e simulazione della struttura delle proteine.
Selezionare il metodo computazionale più adeguato in funzione della problematica biochimica affrontata.
Valutare in maniera critica i risultati e le tecniche adottate, integrando eventuali nuovi approcci derivanti dalla ricerca corrente.
d) Abilità comunicative:
Comunicare efficacemente i risultati delle analisi computazionali sia in forma scritta che orale.
Presentare dati complessi utilizzando una terminologia appropriata e un rigore metodologico.
Condividere le proprie competenze e i risultati ottenuti in contesti di ricerca, presentazioni scientifiche e collaborazione interdisciplinare.
e) Capacità di apprendimento:
Sviluppare la capacità di integrare continuamente nuove scoperte e metodologie nel campo della Biochimica Computazionale.
Acquisire gli strumenti cognitivi necessari per approfondire autonomamente le tecniche avanzate di analisi e simulazione della struttura proteica.
Essere preparati ad aggiornarsi costantemente in linea con l’evoluzione delle tecniche di modellizzazione e simulazione molecolare.

Aminoacidi: proprietà e struttura chimico-fisiche

Visualizzazione di macromolecole con visualizzatori molecolari

Database di sequenze proteiche

Allineamenti di sequenza proteica

Il legame peptidico in vitro e in vivo

Struttura secondaria

Struttura terziaria - Stabilità proteica e folding

Domini, motivi, moduli e ripetizioni - Struttura quaternaria

Microscopia elettronica e cristallografia a raggi X.

Risonanza magnetica nucleare delle proteine

Predizione della struttura proteica

Dinamica molecolare e drug design

Esempi selezionati di meccanismi proteici

• -Introduction
• Testi di riferimento: -
• -Pymol
• -Structural Biology
• -Homology Sequence Alignments
• -Protein Sctructure Prediction
• -Drug design

Prova finale: Esercizi al PC + esame orale

C. I. Branden, J. Tooze. Introduction to protein

structure. Garland science

David Whitford, PROTEINS STRUCTURE AND

FUNCTION (Wiley)

http://books.google.it/books?id=qbHLkxbXY4YC

Fondamenti di Biochimica Voet D & Voet JG.

(Zanichelli)

"Struttura e Funzione delle Proteine” Petsko & Ringe

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=4942

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle tematiche sotto riportate. Lo studente sarà in grado di descrivere la struttura di una collezione di enzimi, rappresentativi dei principali meccanismi di reazione della chimica bio-organica e delle classi enzimatiche, utilizzando programmi di visualizzazione e analisi interattive di macromolecole biologiche. Lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura dei siti attivi degli enzimi rappresentativi, il loro meccanismo di azione e di accelerazione della velocità di reazione, utilizzando le principali metodiche di indagine cinetica sperimentali.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

attraverso le lezioni ed esercitazioni lo studente dovrà conoscere e comprendere il rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di enzimi coinvolti nelle reazioni metaboliche della cellula; dovrà comprendere la base strutturale della accelerazione della velocità; dovrà essere in grado di accedere alle banche dati delle strutture delle macromolecole biologiche;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

lo studente sarà in grado di utilizzare i principali paradigmi teorici per interpretare i meccanismi di reazione degli enzimi, e di applicare le conoscenze acquisite per la predizione delle principali caratteristiche meccanicistiche di enzimi nuovi;

c) autonomia di giudizio:

lo studente dovrà essere in grado di descrivere in piena autonomia il meccanismo di una reazione chimica catalizzata da un enzima, evidenziandone le caratteristiche distintive e suggerendo gli esperimenti atti a dimostrarne il meccanismo;

d) abilità comunicative:

lo studente dovrà avere la capacità di presentare e spiegare i meccanismi di azione degli enzimi, basati sul rapporto struttura-funzione determinato sperimentalmente, ed utilizzando correttamente e con rigore il linguaggio scientifico e tecnico;

e) capacità di apprendimento:

lo studente sarà in grado di esaminare in senso critico gli argomenti di corso, di proporre strategie sperimentali nuove ed indipendenti ove possibile, di aggiornarsi tramite la consultazione delle banche dati bibliografiche e strutturali (es. PubMed e RCSB Protein Data Bank).

Modulo Bioorganic reaction mechanisms

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle aree sotto riportate. In generale sarà in grado di descrivere la struttura e reattività dei principali gruppi funzionali dei composti organici ed in particolare di quelli presenti nelle molecole biologiche. Sulla base delle conoscenze acquisite lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura chimica dei composti organici, la loro reattività e descrivere i meccanismi di reazione in cui i composti sono coinvolti, sia in applicazione delle più comuni metodologie chimico-organiche, sia con una diretta correlazione ad esempi di meccanismi biochimici in cui le stesse reazioni sono catalizzate da processi enzimatici. In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze appena descritte per la comprensione e l’interpretazione su base chimico-organica dei principali processi biochimici coinvolti in tutti gli ambiti della biochimica e di altre discipline.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza e comprensione del rapporto tra struttura molecolare e reattività dei principali gruppi funzionali coinvolti in reazioni organiche e processi biochimici; comprensione della logica chimica nei meccanismi di reazione;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di interpretare e spiegare i meccanismi di reazione delle principali reazioni organiche; capacità di applicare le conoscenze a processi enzimatici che coinvolgono tali meccanismi di reazione;

c) autonomia di giudizio:

saper interpretare autonomamente il meccanismo di una reazione organica; saper individuare tali meccanismi nei processi biochimici; saper valutare la reattività delle molecole organiche e delle principali molecole biologiche in base alla presenza di gruppi funzionali;

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare i meccanismi delle reazioni organiche con termini appropriati e con rigore logico; saper riprodurre le principali strutture molecolari di molecole organiche e delle principali molecole biologiche;

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della chimica bioorganica e della biochimica; acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline chimico-biologiche.

Modulo Enzyme mechanisms

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze nelle tematiche sotto riportate. Lo studente sarà in grado di descrivere la struttura di una collezione di enzimi, rappresentativi dei principali meccanismi di reazione della chimica bio-organica e delle classi enzimatiche, utilizzando programmi di visualizzazione e analisi interattive di macromolecole biologiche. Lo studente sarà in grado di prevedere, in base alla struttura dei siti attivi degli enzimi rappresentativi, il loro meccanismo di azione e di accelerazione della velocità di reazione, utilizzando le principali metodiche di indagine cinetica sperimentali.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

attraverso le lezioni ed esercitazioni lo studente dovrà conoscere e comprendere il rapporto tra struttura e funzione delle principali classi di enzimi coinvolti nelle reazioni metaboliche della cellula; dovrà comprendere la base strutturale della accelerazione della velocità; dovrà essere in grado di accedere alle banche dati delle strutture delle macromolecole biologiche;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

lo studente sarà in grado di utilizzare i principali paradigmi teorici per interpretare i meccanismi di reazione degli enzimi, e di applicare le conoscenze acquisite per la predizione delle principali caratteristiche meccanicistiche di enzimi nuovi;

c) autonomia di giudizio:

lo studente dovrà essere in grado di descrivere in piena autonomia il meccanismo di una reazione chimica catalizzata da un enzima, evidenziandone le caratteristiche distintive e suggerendo gli esperimenti atti a dimostrarne il meccanismo;

d) abilità comunicative:

lo studente dovrà avere la capacità di presentare e spiegare i meccanismi di azione degli enzimi, basati sul rapporto struttura-funzione determinato sperimentalmente, ed utilizzando correttamente e con rigore il linguaggio scientifico e tecnico;

e) capacità di apprendimento:

lo studente sarà in grado di esaminare in senso critico gli argomenti di corso, di proporre strategie sperimentali nuove ed indipendenti ove possibile, di aggiornarsi tramite la consultazione delle banche dati bibliografiche e strutturali (es. PubMed e RCSB Protein Data Bank).

Modulo: ENZYME CATALYSIS
PARTE 1) Introduzione alla catalisi enzimatica

Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)

Cenni storici sull’enzimologia. Teoria dello stato di transizione. Meccanismi di catalisi enzimatica. Anticorpi catalitici. Proprietà del sito attivo. Nomenclatura degli enzimi. Fondamenti di cinetica chimica. Cinetica allo stato stazionario. Equazione di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica: inibizione competitiva, incompetitiva e mista, equazioni, grafici e parametri cinetici. Dipendenza dell’attività enzimatica dal pH. Misura delle cinetiche rapide. Metodi: la spettroscopia stopped-flow e T-jump. La Protein Data Bank e programmi di grafica e visualizzazione delle macromolecole (Pymol). Interpretazione della struttura ai fini del meccanismo di reazione.

La logica Biochimica (2 ore)

Meccanismo delle 6 più comuni reazioni biochimiche: 1) sostituzioni nucleofile alchiliche; 2) sostituzioni nucleofile aciliche; 3) addizioni nucleofile; 4) eliminazioni; 5) addizioni elettrofile 6) reazioni redox.

PARTE 2) Rapporti struttura-funzione di alcuni enzimi rappresentativi delle principali classe di reazione organiche.

Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)

Esempi biochimici di meccanismo SN1. La geraniolo sintasi: reazione catalizzata. Esempi biochimici di meccanismo SN2: La feniletanolamina N-metil tranferasi (PNMT). Reazione catalizzata. Catecolamine. Produzione della SAM nel metabolismo. Substrati e analoghi di substrato. Caratterizzazione cinetica di forme mutanti dell’enzima. Strutture cristallografiche dell’enzima in complesso con vari ligandi. Meccanismo catalitico della PNMT. Design di analoghi dello stato di transizione della reazione catalizzata dalla PNMT. Caratterizzazione cinetica di analoghi di substrato e dello stato di transizione, con forme WT e mutanti dell’enzima. Caratterizzazione cristallografica. Misura del legame tramite Isothermal Titration Calorimetry. Cooperatività negativa. Altri esempi di inibitori analoghi dello stato di transizione: prolina racemasi e proteasi dell’HIV.

Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)

Confronto con le sostituzioni nucleofile aciliche. Le proteasi a serina. Specificità di substrato. Meccanismo di reazione. Organofosfati. Acetilcolinesterasi. Meccanismo catalitico. Studi sul meccanismo: mutagenesi, inibitore della proteasi, X-ray snapshots. Lipasi pancreatica e colipasi. Strutture cristallografiche. Meccanismo catalitico e attivazione della lipasi.

Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore).

Meccanismo delle deidrogenasi. Gli enzimi PLP-dipendenti, ruolo del PLP nella catalisi e meccanismo stereochimico. Le aminotrasferasi. Zuccheri: formazione di emiacetali e acetali. Aldolasi, struttura, meccanismo catalitico e stereoselettività. Lisozima, struttura cristallografica, natura dei substrati e, subsiti di legame e specificità di substrato. Meccanismo catalitico e studi tramite spettrometria di massa e cristallografia.

Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)

Enolasi: struttura, ruolo degli ioni metallici e del magnesio nel legame del substrato e nella catalisi. Inibizione da fluoruro e fosfato. Studio del meccanismo catalitico tramite misure del Kinetic Isotope Effect. Squalene. Vibrational Zero Point Energy. Spettroscopia negli infrarossi. Dettagli del meccanismo catalitico. Addizioni elettrofile. La squalene epossidasi (SQLE) e la biosintesi dello squalene. Paramagnetismo dell’ossigeno. Meccanismo della SQLE.

Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Installazione del programma e dell’App “curve fitting”. Creazione di matrici e inserimento dei dati da un file Excel. Creazione di grafici. Analisi dei dati tramite l’App “Curve fitting”: scrittura dell’equazione di Michaelis-Menten e interpretazione dei risultati. Esercitazione con dati sperimentali di cinetica stato stazionario. Reazione catalizzata dalla beta-galattosidasi con l’analogo ONPG. Analisi con equazione di Michels-Menten utilizzando MatLab. Determinazione dei parametri cinetici. Inibizione della beta-galattosidasi da parte dell’IPTG. Determinazione dei valori di Vmax e Km apparenti e della costante di inibizione (Ki).

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Introduzione:

Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.

Reazioni organiche e meccanismi biochimici:

Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - squalene epossidasi;

Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - IPP isomerasi; SAM nella metiltransferasi;

Eliminazioni - -eliminazione - enolasi nella biosintesi del fosfoenolpiruvato;

Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - Lipasi pancreatica; chimotripsina;

Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - enzimi PLP-dipendenti, saccarosio sintasi, aldolasi di tipo I e II

Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - -cheto tioestere riduttasi, -carotene diossigenasi nella biosintesi della vit. A

Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonica - azione della TPP nella decarbossilazione del piruvato

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Generalità sugli enzimi e sulle reazioni catalizzate dagli enzimi (6 ore)
• La logica Biochimica (2 ore)
• Sostituzioni nucleofile alchiliche (4 ore)
• Sostituzioni nucleofile aciliche, meccanismo e reattività dei substrati (4 ore)
• Addizioni nucleofile, meccanismo e reattività dei substrati (2 ore)
• Alfa-beta Eliminazioni (2 ore)
• Utilizzo di MatLab per l’analisi dei dati di cinetica enzimatica (4 ore)

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS

• Introduzione - 3 ore -Panoramica sui composti organici e i diversi gruppi funzionali; gruppi funzionali presenti nelle biomolecole. Classi di biomolecole e loro principali reattività; meccanismi delle reazioni organica: principi generali. Coordinate di reazione, energia di attivazione, catalizzatori e loro ruolo nel meccanismo di reazione.
• Addizione elettrofila - epossidazione di alcheni - 3 ore
• Sostituzioni nucleofile - carbocationi nelle SN1; reazioni SN2 - 2 ore
• Eliminazioni - beta-eliminazione - 2 ore
• Addizione nucleofila al carbonile - formazione e reattività delle immine, formazione di acetali, condensazione aldolica - 5 ore
• Sostituzione nucleofila acilica - formazione e idrolisi di esteri e ammidi - 2 ore
• Ossidazioni e riduzioni - idruri metallici, ozonolisi - 3 ore
• Decarbossilazione - decarbossilazione nella sintesi malonic - 1 ora
• Esempi di meccanismi di interesse biologico con particolare attenzione ai meccanismi molecolari. PLP nelle transaminasi. Citrato sintasi nel ciclo di Krebbs. Meccanismo dell'elongasi (esempio di aldolica, decarbossilazione, riduzione, eliminazione, Reazione mediante carbeni N-eterociclici, Umpolung. Reazioni catalizzate da tiamina pirofosfato. Piruvato decarbossilasi. Alfa-chetoglutarato deidrogenasi.). - 3 ore

La valutazione dello studente consisterà in una prova orale sugli argomenti trattati a lezione in entrambi i moduli del corso

Modulo: ENZYME CATALYSIS

• Organic Chemistry of Biological Pathways is a textbook by John E. McMurry and Tadhg P. Begley, published by Roberts & Company Publishers.
• Diapositive delle lezioni disponibile tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
Chimica bio-organica; McMurry, Begley; Zanichelli (versione italiana, versione inglese del testo specificata nella sezione in inglese della pagina)

Modulo: ENZYME CATALYSIS
La bibliografia di riferimento (cartella Scientific articles) e il materiale didattico sulle esercitazioni con MatLab (cartella Matlab analyses) sono forniti dal docente tramite la piattaforma ELearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=13895

Modulo: BIOORGANIC REACTION MECHANISMS
N/D

Il corso è composto da due moduli: “Biophysical Methods” (3 CFU) e “Macromolecules” (6 CFU). I risultati di apprendimento dei moduli sono fortemente integrati, in modo che ogni aspetto riguardante la struttura e funzione delle macromolecole sia affrontato sia dal punto di vista biofisico-metodologico che da quello strutturale e funzionale. Per questo motivo, gli obiettivi formativi dei moduli sono identici.

Vedi sezione inglese

Modulo: MACROMOLECULES
Biologia strutturale: Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia Elettronica (SEM, TEM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X, Light scattering.

Interazioni molecolari: surface plasmon resonance SPR – biolayer interferometry BLI

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il corso comprende esercitazioni di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X e su altre tecniche trattate.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Interazioni intermolecolari: Teoria e tecniche (SAXS, Calorimetria, Fluorescenza, CD)

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: teoria, strumentazione, raccolta ed analisi dei dati. Il corso può comprendere esercitazioni di laboratorio - numeriche o sperimentali - sulla tecniche trattate.

Modulo: MACROMOLECULES

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni

disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Vedi sezione inglese

Modulo: MACROMOLECULES
PDF delle lezioni

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Cantor e Schimmel Biophysical Chemistry II

Mike Williamson, How proteins work; Garland Science

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Mike Williamson - How proteins work; Garland Science

James A. Goodrich, Jennifer F. Kugel – Binding and kinetics for molecular biologists; Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York

Modulo: MACROMOLECULES
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Il corso di “Biochemical Biotechnologies I” è composto dai moduli integrati “Applied Biochemistry” e “Microbial Biotechnologies: Industrial Applications”. I risultati di apprendimento del corso del corso riguardano le applicazioni biotecnologiche di enzimi, proteine e microorganismi nella ricerca di base e applicata e nell’industria. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Il corso di “Biochemical Biotechnologies ” è composto dai moduli integrati “Applied Biochemistry” e “Microbial Biotechnologies: Industrial Applications”. I risultati di apprendimento del corso riguardano le applicazioni biotecnologiche di enzimi, proteine e microorganismi nella ricerca di base e applicata e nell’industria. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate.

Applicazioni biotecnologiche degli enzimi. Produzione di enzimi e proteine ricombinanti: metodi e strategie. Ingegneria proteica: mutagenesi sito-specifica ed evoluzione in vitro. Produzione di proteine terapeutiche (ormoni, anticorpi, fattori della coagulazione). Principali tecniche di immobilizzazione delle cellule e degli enzimi. Biocatalizzatori: utilizzo di enzimi per la preparazione di composti di interesse biotecnologico (antibiotici semi-sintetici, precursori di farmaci, aromi).

Sistemi multienzimatici nella biosintesi di metaboliti secondari bioattivi. Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici. Meccanismo enzimatico delle sintetasi peptidiche. Esempi (gramicidina, surfactina, penicilline e cefalosporine). Biosintesi dei polichetidi. Meccanismo delle polichetide sintasi e analogie con la sintesi degli acidi grassi. Esempi (eritromicina, statine).

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
L’insegnamento prevede 20 ore di didattica frontale e 4 ore di esercitazioni guidate

Definizione di fermentazioni microbiche

Gli elementi chiave dello sviluppo della fermentazione (selezione e ottimizzazione dei ceppi, media, sviluppo del processo, scale-up).

Fisiologia, biochimica e genetica dei principali microrganismi utilizzati nelle biotecnologia microbiche

Principi di biologia sintetica e ingegneria metabolica

Biosensori

Comprensione delle principali tecniche di clonaggio ed editing genomico su microrganismi di interesse industriale

Esempi di microrganismi ottimizzati per la produzione di prodotti rilevanti per l'industria.

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
N/D

presentazione orale di un articolo della letteratura scientifica attinente agli argomenti trattati nel corso

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
Non c'è un unico libro di testo di riferimento. Il materiale didattico (slide delle lezioni e articoli scientifici) è pubblicato dal docente nel sito didattico Elearning2 alla pagina web http://elearning2.uniroma1.it

Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS

• Biotecnologie microbiche S. Donadio e G. Marino. Casa EditriceAmbrosiana.(2008)
• Chimica e biotecnologia delle fermentazioni industriali. MM Bianchi. Edizioni Nuova Cultura. (2009)
• Microbiologia Industriale, Matilde Manzoni. Casa Editrice Ambrosiana. ISBN 88-408-1320-9
• Diapositive delle lezioni (consultabili sulla piattaforma E-learning)
• Articoli scientifici

Modulo: APPLIED BIOCHEMISTRY
N/D
Modulo: MICROBIAL BIOTECHNOLOGIES: INDUSTRIAL APPLICATIONS
Verrà fornita dal docente nel corso delle lezioni

L’insegnamento di “Microorganism and Plant Biochemistry” si articola in due moduli integrati: “Microorganism Biochemistry and Physiology” e “Plant Biochemistry and Physiology”. Lo scopo del corso è di integrare e approfondire le conoscenze e competenze generali di biochimica e metabolismo, che gli studenti hanno precedentemente acquisito, con competenze specifiche nel campo della biochimica e fisiologia delle piante e dei microorganismi, che sono alla base delle moderne biotecnologie utilizzate in campo industriale-ambientale e medico-farmaceutico.

PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Metabolismo secondario delle piante e significato adattativo.

Fenoli, terpenoidi, alcaloidi e altri metaboliti secondari contenenti azoto.

Aspetti biochimici e genetici del metabolismo secondario: ridondanza, sub-funzionalizzazione ed evoluzione convergente.

Approcci metodologici per la caratterizzazione delle vie metaboliche vegetali.

Introduzione all'analisi proteomica e metabolomica e loro applicazione all'identificazione di proteine ​​vegetali e metaboliti di interesse biotecnologico.

Studio delle modificazioni post-traduzionali e della proteomica dell'interazione.

Concetti generali di immunità delle piante.

Arsenale d'attacco dei fitopatogeni: studi biochimici e strutturali. Degradazione e modifica della parete cellulare.

Riconoscimento vegetale di pattern molecolari associati a patogeni, pattern molecolari associati al danno ed effettori.

Recettori di pattern-recognition e proteine ​​di resistenza: basi strutturali dell'interazione con i ligandi.

Meccanismi omeostatici nell'immunità. Esempi di elementi di trasduzione coinvolti nell'immunità.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Processi biochimici correlati alla biosintesi della parete cellulare, meccanismi di inibizione della formazione della parete mureinica

-biogenesi della membrana esterna

-capsule e polisaccaridi extracellulari

I sistemi di trasporto e sistemi di secrezione di macromolecole

Chemiotassi e chemiorecettori

Diversità e versatilità metabolica dei batteri

Meccanismo d’azione e meccanismi di resistenza intrinseca ed acquisita agli antibiotici

Chemiotrofia: batteri chemiorganotrofi e chemiolitotrofi

-metabolismo fermentativo

-metabolismo respiratorio aerobio ed anaerobio

Vie biosintetiche principali e regolazione dei sistemi catabolici e anabolici

Risposta microbica allo stress

Uso della biochimica per identificare i microrganismi

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
N/D
Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY

• - Testi di riferimento: Brock- Biologia dei microorganismi Pearson

MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Metabolismo secondario delle piante e significato adattativo.

Fenoli, terpenoidi, alcaloidi e altri metaboliti secondari contenenti azoto.

Aspetti biochimici e genetici del metabolismo secondario: ridondanza, sub-funzionalizzazione ed evoluzione convergente.

Approcci metodologici per la caratterizzazione delle vie metaboliche vegetali.

Introduzione all'analisi proteomica e metabolomica e loro applicazione all'identificazione di proteine ​​vegetali e metaboliti di interesse biotecnologico.

Studio delle modificazioni post-traduzionali e della proteomica dell'interazione.

Concetti generali di immunità delle piante.

Arsenale d'attacco dei fitopatogeni: studi biochimici e strutturali. Degradazione e modifica della parete cellulare.

Riconoscimento vegetale di pattern molecolari associati a patogeni, pattern molecolari associati al danno ed effettori.

Recettori di pattern-recognition e proteine ​​di resistenza: basi strutturali dell'interazione con i ligandi.

Meccanismi omeostatici nell'immunità. Esempi di elementi di trasduzione coinvolti nell'immunità.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Processi biochimici correlati alla biosintesi della parete cellulare, meccanismi di inibizione della formazione della parete mureinica

-biogenesi della membrana esterna

-capsule e polisaccaridi extracellulari

I sistemi di trasporto e sistemi di secrezione di macromolecole

Chemiotassi e chemiorecettori

Diversità e versatilità metabolica dei batteri

Meccanismo d’azione e meccanismi di resistenza intrinseca ed acquisita agli antibiotici

Chemiotrofia: batteri chemiorganotrofi e chemiolitotrofi

-metabolismo fermentativo

-metabolismo respiratorio aerobio ed anaerobio

Vie biosintetiche principali e regolazione dei sistemi catabolici e anabolici

Risposta microbica allo stress

Uso della biochimica per identificare i microrganismi

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
N/D
Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY

• - Testi di riferimento: Brock- Biologia dei microorganismi Pearson

PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione si basa su una prova orale. Per il modulo Plant Biochemistry, a scelta dello studente, è possibile discutere, con due presentazioni Powerpoint, una "review" e un articolo sperimentale, o in alternativa due articoli sperimentali, approvati dal docente, su argomenti attinente al programma svolto. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione si basa su una prova orale. Per il modulo Plant Biochemistry, a scelta dello studente, è possibile discutere, con due presentazioni Powerpoint, una "review" e un articolo sperimentale, o in alternativa due articoli sperimentali, approvati dal docente, su argomenti attinente al programma svolto. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Il materiale didattico è disponibile alla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

• Taiz et al. Fisiologia e sviluppo delle piante (2018) Oxford University Press. Capitolo "Interazioni biotiche"
• Buchanan et al. Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd Edition (2015), capitolo 21

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Brock (MADIGAN MICHAEL T.-MARTINKO JOHN M.) Biology of Microorganisms

or

Foundations in Microbiology (Kathleen Park TALARO, Barry CHESS)

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La bibliografia di riferimento è messa a disposizione sulla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Rassegne ed articoli specialistici messi a disposizione dal docente e disponibili sul sito elearning.

Le lezioni e il programma del corso sono disponibili sul sito elearning del corso.

https://elearning.uniroma1.it/

MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Il materiale didattico è disponibile alla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

• Taiz et al. Fisiologia e sviluppo delle piante (2018) Oxford University Press. Capitolo "Interazioni biotiche"
• Buchanan et al. Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd Edition (2015), capitolo 21

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Brock (MADIGAN MICHAEL T.-MARTINKO JOHN M.) Biology of Microorganisms

or

Foundations in Microbiology (Kathleen Park TALARO, Barry CHESS)

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La bibliografia di riferimento è messa a disposizione sulla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Rassegne ed articoli specialistici messi a disposizione dal docente e disponibili sul sito elearning.

Le lezioni e il programma del corso sono disponibili sul sito elearning del corso.

https://elearning.uniroma1.it/

L’insegnamento di “Microorganism and Plant Biochemistry” si articola in due moduli integrati: “Microorganism Biochemistry and Physiology” e “Plant Biochemistry and Physiology”. Lo scopo del corso è di integrare e approfondire le conoscenze e competenze generali di biochimica e metabolismo, che gli studenti hanno precedentemente acquisito, con competenze specifiche nel campo della biochimica e fisiologia delle piante e dei microorganismi, che sono alla base delle moderne biotecnologie utilizzate in campo industriale-ambientale e medico-farmaceutico.

MODULO MICROORGAMISM BIOCHEMISTRY

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze sui processi biochimici e fisiologici specifici delle cellule procariotiche e sarà in grado di spiegare in termini biochimici le diversità e lo stile di vita dei differenti Batteri sulla base delle proprietà strutturali e nutrizionali e sulle capacità metaboliche respiratorie e fermentative. Lo studente acquisirà conoscenze specifiche relative alle caratteristiche biochimiche dei microorganismi nella risposta fisiologica allo stress, nella capacità di adattamento e di comunicazione tra cellule. Le capacità analitiche e di apprendimento degli studenti saranno esercitate mediante l’assegnazione di lavori scientifici originali da elaborare come presentazioni orali, utili all’approfondimento dei metodi sperimentali di genetica e biochimica utilizzati per lo studio della fisiologia microbica. La discussione delle presentazioni degli studenti in classe permetterà di approfondire i concetti studiati a lezione, migliorando le capacità di comunicazione degli studenti mediante discussione e interpretazione di dati sperimentali originali

Obiettivi Specifici.

a) conoscenza e capacità di comprensione:

conoscenza delle vie biosintetiche che portano alla biogenesi dei componenti peculiari della cellula procariotica e dei sistemi di trasporto e secrezione; conoscenza dei fattori di diversità e versatilità metabolica che caratterizzano i procarioti e che influenzano la crescita ed il metabolismo microbico respiratorio e fermentativo;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di riconoscere e classificare i microrganismi sulla base della conoscenza delle loro capacità metaboliche e respiratorie e delle strategie adattative; saper descrivere le principali vie metaboliche proprie delle cellule procariotiche;

c) autonomia di giudizio:

saper analizzare la letteratura recente inerente agli aspetti di biochimica e fisiologia microbica e leggerne criticamente i risultati;

saper applicare le conoscenze di fisiologia e biochimica dei batteri a progetti di ricerca industriale e biotecnologica;

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare con termini appropriati e con rigore scientifico rapporti di ricerca e pubblicazioni scientifiche comprendenti aspetti di biochimica e fisiologia microbica;

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della microbiologia;

acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche

MODULO PLANT BIOCHEMISTRY

Obiettivi Generali

Il modulo mira a fornire le basi per comprendere i meccanismi biochimici e la “logica” meccanicistica di alcuni importanti processi specifici delle piante. Introduce gli studenti alla complessità del potenziale metabolico delle piante e al ruolo dei metaboliti vegetali specializzati nell'interazione con l'ambiente, metaboliti che poi possono diventare molecole per uso farmaceutico. Il modulo mira anche a fornire una visione di come i recenti progressi metodologici in biochimica e biologia strutturale stiano migliorando la conoscenza dei meccanismi alla base della percezione e della risposta allo stress biotico e della funzione del sistema immunitario delle piante, in paragone al sistema immunitario degli animali.

Oltre alle lezioni frontali, quali attività formative sono previsti seminari tematici di approfondimento con analisi e discussioni in classe sia di rassegne che di pubblicazioni sperimentali recenti e di elevata qualità che consentiranno a studenti/studentesse da una parte una visione ampia di tematiche pertinenti agli argomenti trattati nel modulo, e dall’altra di inquadrare alcuni percorsi sperimentali esemplificativi per la conoscenza di metodi e strumenti adatti alle indagini di interesse.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

In caso di completamento con successo, gli studenti possederanno:

1. la conoscenza della funzione dei principali processi biochimici e metabolici delle piante, dell'immunità delle piante e delle relazioni biochimiche fra i diversi tipi di cellule e tessuti vegetali;

2. la capacità di confrontare e valutare criticamente i recenti progressi nella biochimica delle piante;

3. la conoscenza dell'evoluzione biochimica e delle strategie adattative del metabolismo vegetale;

4. la conoscenza della logica biochimica della percezione e degli eventi di trasduzione che avvengono durante le interazioni fra piante e microrganismi patogeni;

5. la conoscenza del ruolo che le molecole e le proteine svolgono nel contrastare le malattie delle piante e il loro possibile sfruttamento per il miglioramento delle colture;

6. la comprensione di come i processi biochimici delle piante possano essere manipolati;

7. la capacità di fare ricerche e leggere criticamente la letteratura rilevante e comprendere i modelli interpretativi delle nuove scoperte in biologia vegetale.

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

• capacità di riconoscere la natura dei più importanti metaboliti di origine vegetale;
• capacità di illustrare le vie metaboliche vegetali;
• capacità di illustrare le basi dell’immunita vegetale;
• capacità di strutturare l’interpretazione di un lavoro scientifico.

c) autonomia di giudizio:

• acquisire capacità di riflessione autonoma e critica delle problematiche inerenti la biochimica e l’immunità vegetale ed più in generale le ricerche in ambito biochimico;
• capacità di individuare gli approcci metodologici più adatti per indagini di base o applicative nell’ambito della biochimica e dell’immunità vegetale;
• essere in grado di valutare le proprie competenze.

d) abilità comunicative:

Lo studente dovrà essere in grado di:

• illustrare, con termini appropriate, adeguato rigore e linguaggio scientifico, le proprie conoscenze nonchè risultati di ricerche sugli aspetti biochimici e strutturali del metabolismo specializzato e dell’immunità delle piante;
• di elaborare informazioni per diffonderle nella modalità migliore;
• di comunicare efficacemente in forma orale, anche attraverso l’uso degli strumenti dell’informatica e della comunicazione multimediale.

e) capacità di apprendimento:

• approfondire le proprie conoscenze in maniera critica nel campo specifico e in generale nell’ambito della biochimica
• essere in grado di condurre e sostenere una discussione critica e presentare in modo sintetico e chiaro idee e ragionamenti complessi.

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Metabolismo secondario delle piante e significato adattativo.

Fenoli, terpenoidi, alcaloidi e altri metaboliti secondari contenenti azoto.

Aspetti biochimici e genetici del metabolismo secondario: ridondanza, sub-funzionalizzazione ed evoluzione convergente.

Approcci metodologici per la caratterizzazione delle vie metaboliche vegetali.

Introduzione all'analisi proteomica e metabolomica e loro applicazione all'identificazione di proteine ​​vegetali e metaboliti di interesse biotecnologico.

Studio delle modificazioni post-traduzionali e della proteomica dell'interazione.

Concetti generali di immunità delle piante.

Arsenale d'attacco dei fitopatogeni: studi biochimici e strutturali. Degradazione e modifica della parete cellulare.

Riconoscimento vegetale di pattern molecolari associati a patogeni, pattern molecolari associati al danno ed effettori.

Recettori di pattern-recognition e proteine ​​di resistenza: basi strutturali dell'interazione con i ligandi.

Meccanismi omeostatici nell'immunità. Esempi di elementi di trasduzione coinvolti nell'immunità.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Processi biochimici correlati alla biosintesi della parete cellulare, meccanismi di inibizione della formazione della parete mureinica

-biogenesi della membrana esterna

-capsule e polisaccaridi extracellulari

I sistemi di trasporto e sistemi di secrezione di macromolecole

Chemiotassi e chemiorecettori

Diversità e versatilità metabolica dei batteri

Meccanismo d’azione e meccanismi di resistenza intrinseca ed acquisita agli antibiotici

Chemiotrofia: batteri chemiorganotrofi e chemiolitotrofi

-metabolismo fermentativo

-metabolismo respiratorio aerobio ed anaerobio

Vie biosintetiche principali e regolazione dei sistemi catabolici e anabolici

Risposta microbica allo stress

Uso della biochimica per identificare i microrganismi

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
N/D
Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY

• - Testi di riferimento: Brock- Biologia dei microorganismi Pearson

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione si basa su una prova orale. Per il modulo Plant Biochemistry, a scelta dello studente, è possibile discutere, con due presentazioni Powerpoint, una "review" e un articolo sperimentale, o in alternativa due articoli sperimentali, approvati dal docente, su argomenti attinente al programma svolto. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Il materiale didattico è disponibile alla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

• Taiz et al. Fisiologia e sviluppo delle piante (2018) Oxford University Press. Capitolo "Interazioni biotiche"
• Buchanan et al. Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd Edition (2015), capitolo 21

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Brock (MADIGAN MICHAEL T.-MARTINKO JOHN M.) Biology of Microorganisms

or

Foundations in Microbiology (Kathleen Park TALARO, Barry CHESS)

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La bibliografia di riferimento è messa a disposizione sulla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Rassegne ed articoli specialistici messi a disposizione dal docente e disponibili sul sito elearning.

Le lezioni e il programma del corso sono disponibili sul sito elearning del corso.

https://elearning.uniroma1.it/

Il corso si articola in due moduli: "Molecular Biology Techniques" (3 CFU) e "Protein Purification and Characterization" (6 CFU). Al termine del corso e dopo il superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze riportate per ogni singolo modulo. In generale sarà in grado di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche e di impostare un esperimento partendo dalla consultazione della letteratura fino all’esecuzione sul bancone del laboratorio. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i risultati degli esperimenti biochimici attraverso l’interpretazione e la discussione dei risultati sperimentali. Le capacità critiche e di giudizio degli studenti saranno sviluppate grazie a numerose esercitazioni in classe in cui saranno svolti esercizi numerici e di ricerca in banche dati, e numerose esperienze pratiche di laboratorio (a partire dal clonaggio di frammenti di DNA prodotti per PCR fino alla purificazione e alla caratterizzazione di proteine con attività enzimatica). Le capacità di comunicazione saranno esercitate durante le lezioni teoriche e pratiche, che prevedono momenti di discussione aperta.

In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze acquisite per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca.

Gli obiettivi generali e gli obiettivi specifici dei moduli sono illustrati in dettaglio negli obiettivi formativi dei singoli moduli.

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

Conoscenze e comprensione:

Comprendere i principi teorici e metodologici delle principali tecniche di biologia molecolare e biochimica applicate in laboratorio.

Conoscere i protocolli e le strategie per il clonaggio genico, la manipolazione di DNA e RNA e l’espressione di proteine ricombinanti.

Comprendere le metodologie di purificazione e caratterizzazione di proteine, inclusi approcci biochimici e biofisici.

Capacità pratiche e operative:

Applicare correttamente tecniche di laboratorio per la clonazione di geni, la preparazione di vettori di espressione e la mutagenesi sito-specifica.

Eseguire la purificazione di proteine ricombinanti mediante metodi cromatografici e analisi della loro concentrazione e attività enzimatica.

Condurre esperimenti in maniera autonoma o in piccoli gruppi, mantenendo un registro accurato delle procedure e dei risultati.

Competenze trasversali:

Analizzare, interpretare e discutere i dati sperimentali in forma scritta e orale.

Collaborare efficacemente in team durante le attività di laboratorio.

Valutare criticamente i protocolli sperimentali e proporre modifiche basate sui risultati ottenuti.

Comunicare i risultati scientifici in modo chiaro, organizzato e coerente, sia attraverso relazioni di laboratorio sia attraverso presentazioni orali.

Autonomia di giudizio e capacità di apprendimento continuo:

Sviluppare la capacità di progettare esperimenti indipendenti, integrando conoscenze teoriche e competenze pratiche.

Saper consultare e utilizzare banche dati e risorse bioinformatiche per supportare la ricerca sperimentale.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci

sperimentali, il setup dell’esperimento.

• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci sperimentali, il setup dell’esperimento.
• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Regole di sicurezza in laboratorio
• Testi di riferimento: Diapositive. Materiale sulla sicurezza in laboratorio dal sito del Dipartimento di Scienze biochimiche
• Ricerca in banche dati, allineamento di sequenze. Clonaggio in vettori di espressione, mutagenesi sito-specifica
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione delle proteine: frazionamento con solfato d'ammonio; dialisi; preparazione dei tamponi e equilibratione della colonna; cromatografia
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Raccolta e concentrazione delle frazioni. Analisi delle proteine: saggio di Bradford, SDS-PAGE e saggio enzimatico. Tabella di purificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Cristallografia delle proteine. Prove di cristallizzazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Metodi biofisici per le interazioni proteina-proteina. Esercizi sulle interazioni proteina-proteina
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Biologia sintetica e Xenobiologia
• Testi di riferimento: Dispense a lezione. Referenze a lavori scientifici

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• DNA ricombinante, plasmidi, enzimi di restrizione, elettroforesi su gel
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, gel di agarosio, spettrofotometria,, PCR, enzimi di modificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Southern, Northern e Western Blots. Sequenziamento del DNA: Maxam & Gilbert, Sanger sequencing method, Next Generation Sequencing
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Gene editing, CRISPR/Cas9
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, digestione con enzimi di restrizione, preparazione di un frammento di DNA mediante PCR
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale
• Ligazione di un frammento di DNA in un vettore, trasformazione di cellule competenti batteriche, PCR da colonia
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale

Modalità d’esame:

Durante il corso, gli studenti e le studentesse saranno suddivisi in gruppi di 3–4 persone. Ogni gruppo lavorerà insieme durante tutte le sessioni di laboratorio e dovrà mantenere un registro di laboratorio con tutte le esperienze effettuate. Al termine delle attività di laboratorio, ogni gruppo dovrà redigere un relazione di laboratorio in cui gli esperimenti saranno descritti, analizzati e discussi. La relazione dovrà essere consegnata ai docenti una settimana prima dell’esame. L’esame finale comprenderà la discussione di questa relazione.

Inoltre, l’esame sarà composto da altre due parti: scritta e orale.

Prova scritta:

• Esercizi su progettazione di primer per PCR, clonaggio, digestione con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosi
• Esercizi su preparazione di soluzioni e diluizioni
• Esercizi sulla misurazione di concentrazioni mediante spettrofotometria
• Domande a scelta multipla su argomenti vari

Prova orale:

• Breve presentazione (2–3 diapositive) su un argomento trattato durante le esperienze di laboratorio (ad esempio, una metodologia)
• La presentazione sarà seguita da domande relative all’argomento trattato, che potranno riguardare anche l’intero programma del corso

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design

degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
N/D
Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
N/D

Questo corso è composto dai moduli integrati "Physiopathology" (6 CFU) e "Pharmacology" (3 CFU).

Il corso fornisce un'introduzione alle basi fisiologiche del funzionamento del sistema nervoso, delle sue patologie e dei possibili trattamenti farmacologici. Si concentra sull'interazione tra il sistema immunitario e il sistema nervoso a livello molecolare, cellulare e di sistema e fornisce una panoramica dei concetti attuali e in via di sviluppo in Neuroimmunologia sia dal punto di vista della neuroscienza che dell'immunologia. Ha lo scopo di familiarizzare gli studenti con gli elementi molecolari e cellulari dell'interconnettività tra i sistemi immunitario e nervoso e l'effetto dell'interazione neuro-immunitaria sulle risposte fisiologiche e sui processi patologici. Inoltre fornisce le basi per il crosstalk tra cellule del sistema immunitario e nervoso nella risposta allo stress e nell'insorgenza e sviluppo di disturbi neurologici. Gli studenti verranno introdotti ai concetti di danno cellulare, infiammazione e necrosi. Verranno inoltre descritti i fondamenti della farmacologia, compresi gli obiettivi dell'azione del farmaco, dell'assorbimento e del metabolismo dei farmaci e dello sviluppo dei farmaci. Ciò fornisce una piattaforma per iniziare lo studio integrato di fisiopatologia, patologia e trattamento farmacologico di vari disturbi, a partire da dolore, infiammazione e neoplasia. Gli Obiettivi Generali e gli Obiettivi Specifici di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Conoscenza e comprensione

Lo studente riconosce e descrive (ricordare, comprendere) i principi fondamentali della fisiopatologia dei sistemi nervoso, muscolare, cardiaco ed endocrino, insieme ai concetti chiave di farmacocinetica e farmacodinamica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente applica (applicare) le conoscenze acquisite per spiegare i meccanismi cellulari e molecolari alla base di patologie neurologiche, muscolari, cardiovascolari ed endocrine, e per interpretare parametri farmacocinetici e farmacodinamici.

Autonomia di giudizio

Lo studente analizza e valuta (analizzare, valutare) casi di studio e dati sperimentali, formulando giudizi critici sui meccanismi patologici e sulle risposte ai farmaci, distinguendo i limiti e le potenzialità dei diversi approcci terapeutici.

Abilità comunicative

Lo studente sintetizza e comunica (creare, comunicare) in modo chiaro e accurato concetti complessi di fisiopatologia e farmacologia, sia oralmente che per iscritto, utilizzando una terminologia scientifica appropriata.

Capacità di apprendimento

Lo studente integra e sviluppa (analizzare, creare) conoscenze provenienti da lezioni, articoli scientifici e project works, acquisendo autonomia nello studio e capacità di aggiornamento continuo in vista della pratica professionale e della ricerca.

Modulo: PHARMACOLOGY
Il corso fornisce i principi generali della farmacologia, con un focus particolare su farmacocinetica e farmacodinamica. Saranno trattati i meccanismi di azione dei farmaci, la loro distribuzione, metabolismo, escrezione e gli effetti farmacologici in relazione alla concentrazione. Gli studenti acquisiranno strumenti teorici e pratici per comprendere il destino dei farmaci nell’organismo e le basi per l’uso clinico.

Il programma del corso si articola in moduli progressivi, con l’obiettivo di fornire una comprensione approfondita dei principi di farmacocinetica e farmacodinamica, e delle loro implicazioni nella pratica clinica e nello sviluppo dei farmaci. Dopo un’introduzione generale alla farmacologia, che comprende un excursus storico e la discussione sul ruolo dell’effetto placebo, il corso affronta in maniera sistematica tutti i principali processi farmacocinetici: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed eliminazione.

Vengono trattati i meccanismi di passaggio dei farmaci attraverso le membrane biologiche, i trasportatori di membrana e le vie di somministrazione, con particolare attenzione ai fattori che influenzano la biodisponibilità e l’efficienza dell’assorbimento. Una parte significativa del corso è dedicata alla modellizzazione compartimentale della cinetica dei farmaci, con l’introduzione e l’applicazione di modelli a uno, due e tre compartimenti. Gli studenti acquisiranno familiarità con concetti quali clearance, emivita, volume di distribuzione, Tmax, Cmax, bioequivalenza e farmacocinetica di farmaci a rilascio modificato.

Saranno inoltre affrontati aspetti pratici legati allo studio sperimentale della farmacocinetica, all'analisi dei dati clinici e alla progettazione di studi per la determinazione dei parametri cinetici. Il corso si conclude con l’applicazione clinica dei modelli farmacocinetici, offrendo strumenti per il monitoraggio terapeutico dei farmaci e per la valutazione delle risposte individuali.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Introduzione: controllo omeostatico, feedback positivo e negativo

Basi cellulari e molecolari della comunicazione intercellulare-sinaptica paracrina e ormonale

Trasmissione sinaptica - determinanti molecolari della neurotrasmissione elettrica e chimica

neurotrasmettitori - agonisti e antagonisti di sintesi - farmacologia dei recettori

Alterazioni fisiologiche e patologiche di equilibrio ionico, canali ionici e recettori

• Plasticità sinaptica a breve e lungo termine dei recettori glutamatergici
• Channelopatie del muscolo cardiaco (sindrome del QT lungo), muscolo scheletrico (miastenia), canalopatie epilettiche e SLA associate
• Omeostasi del cloro neuronale: trasportatori di membrana e loro regolazione durante lo sviluppo e l'epilessia - GABA depolarizzante
• faramci antiepilettici
• farmaci nootropici
• basi della neuofarmacologia

Interazione neurone-glia nelle funzioni del SNC:

• Funzioni astrocitarie
• Sinapsi tripartita
• Funzioni Migrogliali
• Coinvolgimento microgliale nel rimodellamento sinaptico
• Chemochine come segnali di comunicazione neurone-gliale
• Neuroprotezione e neurotossicità delle cellule gliali

-Asse microbiota - cervello

• nuovi bersagli per lo screening di farmaci
• nuovi modelli 3D per lo studio in vitro del SNC

Modulo: PHARMACOLOGY

• Introduzione alla farmacologia – excursus storico
• Introduzione alla farmacologia – l’effetto placebo
• Concetti introduttivi di farmacocinetica e farmacodinamica: dose, risposta, agonisti, antagonisti, range terapeutico, curve concentrazione-effetto
• Passaggio dei farmaci attraverso le membrane: diffusione passiva, trasporti mediati, trasportatori SLC e ABC, implicazioni cliniche
• Vie di somministrazione e assorbimento: vie locali e sistemiche, assorbimento orale, biodisponibilità, metabolismo pre-sistemico intestinale ed epatico
• Distribuzione dei farmaci: volume apparente di distribuzione, legame a proteine plasmatiche e tissutali, distribuzione nel SNC
• Eliminazione e clearance: clearance totale, renale ed epatica, metabolismo epatico (fasi I e II), sistema del citocromo P450, interazioni farmaco-farmaco
• Modelli compartimentali: modelli a uno, due e tre compartimenti, parametri macro e micro, applicazioni cliniche
• Farmacocinetica dell’iniezione endovenosa (modello a un compartimento): equazioni base, emivita, concentrazione plasmatica, dose di carico
• Farmacocinetica a due compartimenti: fasi di distribuzione ed eliminazione, costanti macro e micro, calcolo dei parametri
• Somministrazione extravascolare: assorbimento di primo ordine, Tmax, Cmax, formulazioni a rilascio modificato, bioequivalenza

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Per chi non frequenta:

Valutazione scritta sul programma del corso

Per chi frequenta:

• Partecipazione e frequenza alle lezioni
• Esame finale scritto (40%)
• Presentazione del progetto di gruppo (60%)

Modulo: PHARMACOLOGY
Clinical Pharmacokinetics From The Beginning: A Practical Approach

Autori: Dr. Graham Lappin & Dr. Mark Seymour

Perché è valido: offre un approccio pratico e adatto ai principianti alla farmacocinetica, con un focus sulle applicazioni cliniche e sull’interpretazione dei dati, piuttosto che sulla teoria astratta.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
libri di fisiologia e farmacologia a scelta

articoli, review e video disponibili sul sito eLearning

Modulo: PHARMACOLOGY
N/D
Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
N/D

Questo corso è composto dai moduli integrati "Physiopathology" (6 CFU) e "Pharmacology" (3 CFU).

Il corso fornisce un'introduzione alle basi fisiologiche del funzionamento del sistema nervoso, delle sue patologie e dei possibili trattamenti farmacologici. Si concentra sull'interazione tra il sistema immunitario e il sistema nervoso a livello molecolare, cellulare e di sistema e fornisce una panoramica dei concetti attuali e in via di sviluppo in Neuroimmunologia sia dal punto di vista della neuroscienza che dell'immunologia. Ha lo scopo di familiarizzare gli studenti con gli elementi molecolari e cellulari dell'interconnettività tra i sistemi immunitario e nervoso e l'effetto dell'interazione neuro-immunitaria sulle risposte fisiologiche e sui processi patologici. Inoltre fornisce le basi per il crosstalk tra cellule del sistema immunitario e nervoso nella risposta allo stress e nell'insorgenza e sviluppo di disturbi neurologici. Gli studenti verranno introdotti ai concetti di danno cellulare, infiammazione e necrosi. Verranno inoltre descritti i fondamenti della farmacologia, compresi gli obiettivi dell'azione del farmaco, dell'assorbimento e del metabolismo dei farmaci e dello sviluppo dei farmaci. Ciò fornisce una piattaforma per iniziare lo studio integrato di fisiopatologia, patologia e trattamento farmacologico di vari disturbi, a partire da dolore, infiammazione e neoplasia. Gli Obiettivi Generali e gli Obiettivi Specifici di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Conoscenza e comprensione

Lo studente riconosce e descrive (ricordare, comprendere) i principi fondamentali della fisiopatologia dei sistemi nervoso, muscolare, cardiaco ed endocrino, insieme ai concetti chiave di farmacocinetica e farmacodinamica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente applica (applicare) le conoscenze acquisite per spiegare i meccanismi cellulari e molecolari alla base di patologie neurologiche, muscolari, cardiovascolari ed endocrine, e per interpretare parametri farmacocinetici e farmacodinamici.

Autonomia di giudizio

Lo studente analizza e valuta (analizzare, valutare) casi di studio e dati sperimentali, formulando giudizi critici sui meccanismi patologici e sulle risposte ai farmaci, distinguendo i limiti e le potenzialità dei diversi approcci terapeutici.

Abilità comunicative

Lo studente sintetizza e comunica (creare, comunicare) in modo chiaro e accurato concetti complessi di fisiopatologia e farmacologia, sia oralmente che per iscritto, utilizzando una terminologia scientifica appropriata.

Capacità di apprendimento

Lo studente integra e sviluppa (analizzare, creare) conoscenze provenienti da lezioni, articoli scientifici e project works, acquisendo autonomia nello studio e capacità di aggiornamento continuo in vista della pratica professionale e della ricerca.

Modulo: PHARMACOLOGY
Il corso fornisce i principi generali della farmacologia, con un focus particolare su farmacocinetica e farmacodinamica. Saranno trattati i meccanismi di azione dei farmaci, la loro distribuzione, metabolismo, escrezione e gli effetti farmacologici in relazione alla concentrazione. Gli studenti acquisiranno strumenti teorici e pratici per comprendere il destino dei farmaci nell’organismo e le basi per l’uso clinico.

Il programma del corso si articola in moduli progressivi, con l’obiettivo di fornire una comprensione approfondita dei principi di farmacocinetica e farmacodinamica, e delle loro implicazioni nella pratica clinica e nello sviluppo dei farmaci. Dopo un’introduzione generale alla farmacologia, che comprende un excursus storico e la discussione sul ruolo dell’effetto placebo, il corso affronta in maniera sistematica tutti i principali processi farmacocinetici: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed eliminazione.

Vengono trattati i meccanismi di passaggio dei farmaci attraverso le membrane biologiche, i trasportatori di membrana e le vie di somministrazione, con particolare attenzione ai fattori che influenzano la biodisponibilità e l’efficienza dell’assorbimento. Una parte significativa del corso è dedicata alla modellizzazione compartimentale della cinetica dei farmaci, con l’introduzione e l’applicazione di modelli a uno, due e tre compartimenti. Gli studenti acquisiranno familiarità con concetti quali clearance, emivita, volume di distribuzione, Tmax, Cmax, bioequivalenza e farmacocinetica di farmaci a rilascio modificato.

Saranno inoltre affrontati aspetti pratici legati allo studio sperimentale della farmacocinetica, all'analisi dei dati clinici e alla progettazione di studi per la determinazione dei parametri cinetici. Il corso si conclude con l’applicazione clinica dei modelli farmacocinetici, offrendo strumenti per il monitoraggio terapeutico dei farmaci e per la valutazione delle risposte individuali.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Introduzione: controllo omeostatico, feedback positivo e negativo

Basi cellulari e molecolari della comunicazione intercellulare-sinaptica paracrina e ormonale

Trasmissione sinaptica - determinanti molecolari della neurotrasmissione elettrica e chimica

neurotrasmettitori - agonisti e antagonisti di sintesi - farmacologia dei recettori

Alterazioni fisiologiche e patologiche di equilibrio ionico, canali ionici e recettori

• Plasticità sinaptica a breve e lungo termine dei recettori glutamatergici
• Channelopatie del muscolo cardiaco (sindrome del QT lungo), muscolo scheletrico (miastenia), canalopatie epilettiche e SLA associate
• Omeostasi del cloro neuronale: trasportatori di membrana e loro regolazione durante lo sviluppo e l'epilessia - GABA depolarizzante
• faramci antiepilettici
• farmaci nootropici
• basi della neuofarmacologia

Interazione neurone-glia nelle funzioni del SNC:

• Funzioni astrocitarie
• Sinapsi tripartita
• Funzioni Migrogliali
• Coinvolgimento microgliale nel rimodellamento sinaptico
• Chemochine come segnali di comunicazione neurone-gliale
• Neuroprotezione e neurotossicità delle cellule gliali

-Asse microbiota - cervello

• nuovi bersagli per lo screening di farmaci
• nuovi modelli 3D per lo studio in vitro del SNC

Modulo: PHARMACOLOGY

• Introduzione alla farmacologia – excursus storico
• Introduzione alla farmacologia – l’effetto placebo
• Concetti introduttivi di farmacocinetica e farmacodinamica: dose, risposta, agonisti, antagonisti, range terapeutico, curve concentrazione-effetto
• Passaggio dei farmaci attraverso le membrane: diffusione passiva, trasporti mediati, trasportatori SLC e ABC, implicazioni cliniche
• Vie di somministrazione e assorbimento: vie locali e sistemiche, assorbimento orale, biodisponibilità, metabolismo pre-sistemico intestinale ed epatico
• Distribuzione dei farmaci: volume apparente di distribuzione, legame a proteine plasmatiche e tissutali, distribuzione nel SNC
• Eliminazione e clearance: clearance totale, renale ed epatica, metabolismo epatico (fasi I e II), sistema del citocromo P450, interazioni farmaco-farmaco
• Modelli compartimentali: modelli a uno, due e tre compartimenti, parametri macro e micro, applicazioni cliniche
• Farmacocinetica dell’iniezione endovenosa (modello a un compartimento): equazioni base, emivita, concentrazione plasmatica, dose di carico
• Farmacocinetica a due compartimenti: fasi di distribuzione ed eliminazione, costanti macro e micro, calcolo dei parametri
• Somministrazione extravascolare: assorbimento di primo ordine, Tmax, Cmax, formulazioni a rilascio modificato, bioequivalenza

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Per chi non frequenta:

Valutazione scritta sul programma del corso

Per chi frequenta:

• Partecipazione e frequenza alle lezioni
• Esame finale scritto (40%)
• Presentazione del progetto di gruppo (60%)

Modulo: PHARMACOLOGY
Clinical Pharmacokinetics From The Beginning: A Practical Approach

Autori: Dr. Graham Lappin & Dr. Mark Seymour

Perché è valido: offre un approccio pratico e adatto ai principianti alla farmacocinetica, con un focus sulle applicazioni cliniche e sull’interpretazione dei dati, piuttosto che sulla teoria astratta.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
libri di fisiologia e farmacologia a scelta

articoli, review e video disponibili sul sito eLearning

Modulo: PHARMACOLOGY
N/D
Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
N/D

Questo corso è composto dai moduli integrati "Physiopathology" (6 CFU) e "Pharmacology" (3 CFU). Il corso fornisce un'introduzione alle basi fisiologiche del funzionamento del sistema nervoso, delle sue patologie e dei possibili trattamenti farmacologici. Si concentra sull'interazione tra il sistema immunitario e il sistema nervoso a livello molecolare, cellulare e di sistema e fornisce una panoramica dei concetti attuali e in via di sviluppo in Neuroimmunologia sia dal punto di vista della neuroscienza che dell'immunologia. Ha lo scopo di familiarizzare gli studenti con gli elementi molecolari e cellulari dell'interconnettività tra i sistemi immunitario e nervoso e l'effetto dell'interazione neuro-immunitaria sulle risposte fisiologiche e sui processi patologici. Inoltre fornisce le basi per il crosstalk tra cellule del sistema immunitario e nervoso nella risposta allo stress e nell'insorgenza e sviluppo di disturbi neurologici. Gli studenti verranno introdotti ai concetti di danno cellulare, infiammazione e necrosi. Verranno inoltre descritti i fondamenti della farmacologia, compresi gli obiettivi dell'azione del farmaco, dell'assorbimento e del metabolismo dei farmaci e dello sviluppo dei farmaci. Ciò fornisce una piattaforma per iniziare lo studio integrato di fisiopatologia, patologia e trattamento farmacologico di vari disturbi, a partire da dolore, infiammazione e neoplasia. Gli Obiettivi Generali e gli Obiettivi Specifici di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

PHARMACOLOGY
Modulo: PHARMACOLOGY
Il corso fornisce i principi generali della farmacologia, con un focus particolare su farmacocinetica e farmacodinamica. Saranno trattati i meccanismi di azione dei farmaci, la loro distribuzione, metabolismo, escrezione e gli effetti farmacologici in relazione alla concentrazione. Gli studenti acquisiranno strumenti teorici e pratici per comprendere il destino dei farmaci nell’organismo e le basi per l’uso clinico.

Il programma del corso si articola in moduli progressivi, con l’obiettivo di fornire una comprensione approfondita dei principi di farmacocinetica e farmacodinamica, e delle loro implicazioni nella pratica clinica e nello sviluppo dei farmaci. Dopo un’introduzione generale alla farmacologia, che comprende un excursus storico e la discussione sul ruolo dell’effetto placebo, il corso affronta in maniera sistematica tutti i principali processi farmacocinetici: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed eliminazione.

Vengono trattati i meccanismi di passaggio dei farmaci attraverso le membrane biologiche, i trasportatori di membrana e le vie di somministrazione, con particolare attenzione ai fattori che influenzano la biodisponibilità e l’efficienza dell’assorbimento. Una parte significativa del corso è dedicata alla modellizzazione compartimentale della cinetica dei farmaci, con l’introduzione e l’applicazione di modelli a uno, due e tre compartimenti. Gli studenti acquisiranno familiarità con concetti quali clearance, emivita, volume di distribuzione, Tmax, Cmax, bioequivalenza e farmacocinetica di farmaci a rilascio modificato.

Saranno inoltre affrontati aspetti pratici legati allo studio sperimentale della farmacocinetica, all'analisi dei dati clinici e alla progettazione di studi per la determinazione dei parametri cinetici. Il corso si conclude con l’applicazione clinica dei modelli farmacocinetici, offrendo strumenti per il monitoraggio terapeutico dei farmaci e per la valutazione delle risposte individuali.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Introduzione: controllo omeostatico, feedback positivo e negativo

Basi cellulari e molecolari della comunicazione intercellulare-sinaptica paracrina e ormonale

Trasmissione sinaptica - determinanti molecolari della neurotrasmissione elettrica e chimica

neurotrasmettitori - agonisti e antagonisti di sintesi - farmacologia dei recettori

Alterazioni fisiologiche e patologiche di equilibrio ionico, canali ionici e recettori

• Plasticità sinaptica a breve e lungo termine dei recettori glutamatergici
• Channelopatie del muscolo cardiaco (sindrome del QT lungo), muscolo scheletrico (miastenia), canalopatie epilettiche e SLA associate
• Omeostasi del cloro neuronale: trasportatori di membrana e loro regolazione durante lo sviluppo e l'epilessia - GABA depolarizzante
• faramci antiepilettici
• farmaci nootropici
• basi della neuofarmacologia

Interazione neurone-glia nelle funzioni del SNC:

• Funzioni astrocitarie
• Sinapsi tripartita
• Funzioni Migrogliali
• Coinvolgimento microgliale nel rimodellamento sinaptico
• Chemochine come segnali di comunicazione neurone-gliale
• Neuroprotezione e neurotossicità delle cellule gliali

-Asse microbiota - cervello

• nuovi bersagli per lo screening di farmaci
• nuovi modelli 3D per lo studio in vitro del SNC

Modulo: PHARMACOLOGY

• Introduzione alla farmacologia – excursus storico
• Introduzione alla farmacologia – l’effetto placebo
• Concetti introduttivi di farmacocinetica e farmacodinamica: dose, risposta, agonisti, antagonisti, range terapeutico, curve concentrazione-effetto
• Passaggio dei farmaci attraverso le membrane: diffusione passiva, trasporti mediati, trasportatori SLC e ABC, implicazioni cliniche
• Vie di somministrazione e assorbimento: vie locali e sistemiche, assorbimento orale, biodisponibilità, metabolismo pre-sistemico intestinale ed epatico
• Distribuzione dei farmaci: volume apparente di distribuzione, legame a proteine plasmatiche e tissutali, distribuzione nel SNC
• Eliminazione e clearance: clearance totale, renale ed epatica, metabolismo epatico (fasi I e II), sistema del citocromo P450, interazioni farmaco-farmaco
• Modelli compartimentali: modelli a uno, due e tre compartimenti, parametri macro e micro, applicazioni cliniche
• Farmacocinetica dell’iniezione endovenosa (modello a un compartimento): equazioni base, emivita, concentrazione plasmatica, dose di carico
• Farmacocinetica a due compartimenti: fasi di distribuzione ed eliminazione, costanti macro e micro, calcolo dei parametri
• Somministrazione extravascolare: assorbimento di primo ordine, Tmax, Cmax, formulazioni a rilascio modificato, bioequivalenza

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
Modulo: PHARMACOLOGY
Il corso fornisce i principi generali della farmacologia, con un focus particolare su farmacocinetica e farmacodinamica. Saranno trattati i meccanismi di azione dei farmaci, la loro distribuzione, metabolismo, escrezione e gli effetti farmacologici in relazione alla concentrazione. Gli studenti acquisiranno strumenti teorici e pratici per comprendere il destino dei farmaci nell’organismo e le basi per l’uso clinico.

Il programma del corso si articola in moduli progressivi, con l’obiettivo di fornire una comprensione approfondita dei principi di farmacocinetica e farmacodinamica, e delle loro implicazioni nella pratica clinica e nello sviluppo dei farmaci. Dopo un’introduzione generale alla farmacologia, che comprende un excursus storico e la discussione sul ruolo dell’effetto placebo, il corso affronta in maniera sistematica tutti i principali processi farmacocinetici: assorbimento, distribuzione, metabolismo ed eliminazione.

Vengono trattati i meccanismi di passaggio dei farmaci attraverso le membrane biologiche, i trasportatori di membrana e le vie di somministrazione, con particolare attenzione ai fattori che influenzano la biodisponibilità e l’efficienza dell’assorbimento. Una parte significativa del corso è dedicata alla modellizzazione compartimentale della cinetica dei farmaci, con l’introduzione e l’applicazione di modelli a uno, due e tre compartimenti. Gli studenti acquisiranno familiarità con concetti quali clearance, emivita, volume di distribuzione, Tmax, Cmax, bioequivalenza e farmacocinetica di farmaci a rilascio modificato.

Saranno inoltre affrontati aspetti pratici legati allo studio sperimentale della farmacocinetica, all'analisi dei dati clinici e alla progettazione di studi per la determinazione dei parametri cinetici. Il corso si conclude con l’applicazione clinica dei modelli farmacocinetici, offrendo strumenti per il monitoraggio terapeutico dei farmaci e per la valutazione delle risposte individuali.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

Introduzione: controllo omeostatico, feedback positivo e negativo

Basi cellulari e molecolari della comunicazione intercellulare-sinaptica paracrina e ormonale

Trasmissione sinaptica - determinanti molecolari della neurotrasmissione elettrica e chimica

neurotrasmettitori - agonisti e antagonisti di sintesi - farmacologia dei recettori

Alterazioni fisiologiche e patologiche di equilibrio ionico, canali ionici e recettori

• Plasticità sinaptica a breve e lungo termine dei recettori glutamatergici
• Channelopatie del muscolo cardiaco (sindrome del QT lungo), muscolo scheletrico (miastenia), canalopatie epilettiche e SLA associate
• Omeostasi del cloro neuronale: trasportatori di membrana e loro regolazione durante lo sviluppo e l'epilessia - GABA depolarizzante
• faramci antiepilettici
• farmaci nootropici
• basi della neuofarmacologia

Interazione neurone-glia nelle funzioni del SNC:

• Funzioni astrocitarie
• Sinapsi tripartita
• Funzioni Migrogliali
• Coinvolgimento microgliale nel rimodellamento sinaptico
• Chemochine come segnali di comunicazione neurone-gliale
• Neuroprotezione e neurotossicità delle cellule gliali

-Asse microbiota - cervello

• nuovi bersagli per lo screening di farmaci
• nuovi modelli 3D per lo studio in vitro del SNC

Modulo: PHARMACOLOGY

• Introduzione alla farmacologia – excursus storico
• Introduzione alla farmacologia – l’effetto placebo
• Concetti introduttivi di farmacocinetica e farmacodinamica: dose, risposta, agonisti, antagonisti, range terapeutico, curve concentrazione-effetto
• Passaggio dei farmaci attraverso le membrane: diffusione passiva, trasporti mediati, trasportatori SLC e ABC, implicazioni cliniche
• Vie di somministrazione e assorbimento: vie locali e sistemiche, assorbimento orale, biodisponibilità, metabolismo pre-sistemico intestinale ed epatico
• Distribuzione dei farmaci: volume apparente di distribuzione, legame a proteine plasmatiche e tissutali, distribuzione nel SNC
• Eliminazione e clearance: clearance totale, renale ed epatica, metabolismo epatico (fasi I e II), sistema del citocromo P450, interazioni farmaco-farmaco
• Modelli compartimentali: modelli a uno, due e tre compartimenti, parametri macro e micro, applicazioni cliniche
• Farmacocinetica dell’iniezione endovenosa (modello a un compartimento): equazioni base, emivita, concentrazione plasmatica, dose di carico
• Farmacocinetica a due compartimenti: fasi di distribuzione ed eliminazione, costanti macro e micro, calcolo dei parametri
• Somministrazione extravascolare: assorbimento di primo ordine, Tmax, Cmax, formulazioni a rilascio modificato, bioequivalenza

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY

PHARMACOLOGY
Per chi non frequenta:

Valutazione scritta sul programma del corso

Per chi frequenta:

• Partecipazione e frequenza alle lezioni
• Esame finale scritto (40%)
• Presentazione del progetto di gruppo (60%)

PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
Per chi non frequenta:

Valutazione scritta sul programma del corso

Per chi frequenta:

• Partecipazione e frequenza alle lezioni
• Esame finale scritto (40%)
• Presentazione del progetto di gruppo (60%)

PHARMACOLOGY
Modulo: PHARMACOLOGY
Clinical Pharmacokinetics From The Beginning: A Practical Approach

Autori: Dr. Graham Lappin & Dr. Mark Seymour

Perché è valido: offre un approccio pratico e adatto ai principianti alla farmacocinetica, con un focus sulle applicazioni cliniche e sull’interpretazione dei dati, piuttosto che sulla teoria astratta.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
libri di fisiologia e farmacologia a scelta

articoli, review e video disponibili sul sito eLearning

Modulo: PHARMACOLOGY
N/D
Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
N/D

PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
Modulo: PHARMACOLOGY
Clinical Pharmacokinetics From The Beginning: A Practical Approach

Autori: Dr. Graham Lappin & Dr. Mark Seymour

Perché è valido: offre un approccio pratico e adatto ai principianti alla farmacocinetica, con un focus sulle applicazioni cliniche e sull’interpretazione dei dati, piuttosto che sulla teoria astratta.

Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
libri di fisiologia e farmacologia a scelta

articoli, review e video disponibili sul sito eLearning

Modulo: PHARMACOLOGY
N/D
Modulo: PHYSIOLOGY AND PATHOLOGY
N/D

L’insegnamento di “Microorganism and Plant Biochemistry” si articola in due moduli integrati: “Microorganism Biochemistry and Physiology” e “Plant Biochemistry and Physiology”. Lo scopo del corso è di integrare e approfondire le conoscenze e competenze generali di biochimica e metabolismo, che gli studenti hanno precedentemente acquisito, con competenze specifiche nel campo della biochimica e fisiologia delle piante e dei microorganismi, che sono alla base delle moderne biotecnologie utilizzate in campo industriale-ambientale e medico-farmaceutico.

MODULO MICROORGAMISM BIOCHEMISTRY

Obiettivi Generali

Al termine del corso e al superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze sui processi biochimici e fisiologici specifici delle cellule procariotiche e sarà in grado di spiegare in termini biochimici le diversità e lo stile di vita dei differenti Batteri sulla base delle proprietà strutturali e nutrizionali e sulle capacità metaboliche respiratorie e fermentative. Lo studente acquisirà conoscenze specifiche relative alle caratteristiche biochimiche dei microorganismi nella risposta fisiologica allo stress, nella capacità di adattamento e di comunicazione tra cellule. Le capacità analitiche e di apprendimento degli studenti saranno esercitate mediante l’assegnazione di lavori scientifici originali da elaborare come presentazioni orali, utili all’approfondimento dei metodi sperimentali di genetica e biochimica utilizzati per lo studio della fisiologia microbica. La discussione delle presentazioni degli studenti in classe permetterà di approfondire i concetti studiati a lezione, migliorando le capacità di comunicazione degli studenti mediante discussione e interpretazione di dati sperimentali originali

Obiettivi Specifici.

a) conoscenza e capacità di comprensione:

conoscenza delle vie biosintetiche che portano alla biogenesi dei componenti peculiari della cellula procariotica e dei sistemi di trasporto e secrezione; conoscenza dei fattori di diversità e versatilità metabolica che caratterizzano i procarioti e che influenzano la crescita ed il metabolismo microbico respiratorio e fermentativo;

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di riconoscere e classificare i microrganismi sulla base della conoscenza delle loro capacità metaboliche e respiratorie e delle strategie adattative; saper descrivere le principali vie metaboliche proprie delle cellule procariotiche;

c) autonomia di giudizio:

saper analizzare la letteratura recente inerente agli aspetti di biochimica e fisiologia microbica e leggerne criticamente i risultati;

saper applicare le conoscenze di fisiologia e biochimica dei batteri a progetti di ricerca industriale e biotecnologica;

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare con termini appropriati e con rigore scientifico rapporti di ricerca e pubblicazioni scientifiche comprendenti aspetti di biochimica e fisiologia microbica;

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento della microbiologia;

acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche

MODULO PLANT BIOCHEMISTRY

Obiettivi Generali

Il modulo mira a fornire le basi per comprendere i meccanismi biochimici e la “logica” meccanicistica di alcuni importanti processi specifici delle piante. Introduce gli studenti alla complessità del potenziale metabolico delle piante e al ruolo dei metaboliti vegetali specializzati nell'interazione con l'ambiente, metaboliti che poi possono diventare molecole per uso farmaceutico. Il modulo mira anche a fornire una visione di come i recenti progressi metodologici in biochimica e biologia strutturale stiano migliorando la conoscenza dei meccanismi alla base della percezione e della risposta allo stress biotico e della funzione del sistema immunitario delle piante, in paragone al sistema immunitario degli animali.

Oltre alle lezioni frontali, quali attività formative sono previsti seminari tematici di approfondimento con analisi e discussioni in classe sia di rassegne che di pubblicazioni sperimentali recenti e di elevata qualità che consentiranno a studenti/studentesse da una parte una visione ampia di tematiche pertinenti agli argomenti trattati nel modulo, e dall’altra di inquadrare alcuni percorsi sperimentali esemplificativi per la conoscenza di metodi e strumenti adatti alle indagini di interesse.

Obiettivi Specifici

a) conoscenza e capacità di comprensione:

In caso di completamento con successo, gli studenti possederanno:

1. la conoscenza della funzione dei principali processi biochimici e metabolici delle piante, dell'immunità delle piante e delle relazioni biochimiche fra i diversi tipi di cellule e tessuti vegetali;

2. la capacità di confrontare e valutare criticamente i recenti progressi nella biochimica delle piante;

3. la conoscenza dell'evoluzione biochimica e delle strategie adattative del metabolismo vegetale;

4. la conoscenza della logica biochimica della percezione e degli eventi di trasduzione che avvengono durante le interazioni fra piante e microrganismi patogeni;

5. la conoscenza del ruolo che le molecole e le proteine svolgono nel contrastare le malattie delle piante e il loro possibile sfruttamento per il miglioramento delle colture;

6. la comprensione di come i processi biochimici delle piante possano essere manipolati;

7. la capacità di fare ricerche e leggere criticamente la letteratura rilevante e comprendere i modelli interpretativi delle nuove scoperte in biologia vegetale.

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

• capacità di riconoscere la natura dei più importanti metaboliti di origine vegetale;
• capacità di illustrare le vie metaboliche vegetali;
• capacità di illustrare le basi dell’immunita vegetale;
• capacità di strutturare l’interpretazione di un lavoro scientifico.

c) autonomia di giudizio:

• acquisire capacità di riflessione autonoma e critica delle problematiche inerenti la biochimica e l’immunità vegetale ed più in generale le ricerche in ambito biochimico;
• capacità di individuare gli approcci metodologici più adatti per indagini di base o applicative nell’ambito della biochimica e dell’immunità vegetale;
• essere in grado di valutare le proprie competenze.

d) abilità comunicative:

Lo studente dovrà essere in grado di:

• illustrare, con termini appropriate, adeguato rigore e linguaggio scientifico, le proprie conoscenze nonchè risultati di ricerche sugli aspetti biochimici e strutturali del metabolismo specializzato e dell’immunità delle piante;
• di elaborare informazioni per diffonderle nella modalità migliore;
• di comunicare efficacemente in forma orale, anche attraverso l’uso degli strumenti dell’informatica e della comunicazione multimediale.

e) capacità di apprendimento:

• approfondire le proprie conoscenze in maniera critica nel campo specifico e in generale nell’ambito della biochimica
• essere in grado di condurre e sostenere una discussione critica e presentare in modo sintetico e chiaro idee e ragionamenti complessi.

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Metabolismo secondario delle piante e significato adattativo.

Fenoli, terpenoidi, alcaloidi e altri metaboliti secondari contenenti azoto.

Aspetti biochimici e genetici del metabolismo secondario: ridondanza, sub-funzionalizzazione ed evoluzione convergente.

Approcci metodologici per la caratterizzazione delle vie metaboliche vegetali.

Introduzione all'analisi proteomica e metabolomica e loro applicazione all'identificazione di proteine ​​vegetali e metaboliti di interesse biotecnologico.

Studio delle modificazioni post-traduzionali e della proteomica dell'interazione.

Concetti generali di immunità delle piante.

Arsenale d'attacco dei fitopatogeni: studi biochimici e strutturali. Degradazione e modifica della parete cellulare.

Riconoscimento vegetale di pattern molecolari associati a patogeni, pattern molecolari associati al danno ed effettori.

Recettori di pattern-recognition e proteine ​​di resistenza: basi strutturali dell'interazione con i ligandi.

Meccanismi omeostatici nell'immunità. Esempi di elementi di trasduzione coinvolti nell'immunità.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Processi biochimici correlati alla biosintesi della parete cellulare, meccanismi di inibizione della formazione della parete mureinica

-biogenesi della membrana esterna

-capsule e polisaccaridi extracellulari

I sistemi di trasporto e sistemi di secrezione di macromolecole

Chemiotassi e chemiorecettori

Diversità e versatilità metabolica dei batteri

Meccanismo d’azione e meccanismi di resistenza intrinseca ed acquisita agli antibiotici

Chemiotrofia: batteri chemiorganotrofi e chemiolitotrofi

-metabolismo fermentativo

-metabolismo respiratorio aerobio ed anaerobio

Vie biosintetiche principali e regolazione dei sistemi catabolici e anabolici

Risposta microbica allo stress

Uso della biochimica per identificare i microrganismi

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
N/D
Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY

• - Testi di riferimento: Brock- Biologia dei microorganismi Pearson

La prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma dell’insegnamento e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode). La valutazione si basa su una prova orale. Per il modulo Plant Biochemistry, a scelta dello studente, è possibile discutere, con due presentazioni Powerpoint, una "review" e un articolo sperimentale, o in alternativa due articoli sperimentali, approvati dal docente, su argomenti attinente al programma svolto. L’esame complessivamente consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze e competenze acquisite così come le abilità comunicative.

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Il materiale didattico è disponibile alla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

• Taiz et al. Fisiologia e sviluppo delle piante (2018) Oxford University Press. Capitolo "Interazioni biotiche"
• Buchanan et al. Biochemistry and Molecular Biology of Plants, 2nd Edition (2015), capitolo 21

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Brock (MADIGAN MICHAEL T.-MARTINKO JOHN M.) Biology of Microorganisms

or

Foundations in Microbiology (Kathleen Park TALARO, Barry CHESS)

Modulo: PLANT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
La bibliografia di riferimento è messa a disposizione sulla pagina web del corso (https://elearning2.uniroma1.it/login/index.php). Il materiale viene aggiornato ogni anno.

Modulo: MICROORGANISM BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
Rassegne ed articoli specialistici messi a disposizione dal docente e disponibili sul sito elearning.

Le lezioni e il programma del corso sono disponibili sul sito elearning del corso.

https://elearning.uniroma1.it/

Il corso si articola in due moduli: "Molecular Biology Techniques" (3 CFU) e "Protein Purification and Characterization" (6 CFU). Al termine del corso e dopo il superamento dell’esame, lo studente avrà acquisito le conoscenze e competenze riportate per ogni singolo modulo. In generale sarà in grado di spiegare i principi e le applicazioni delle più comuni metodologie biochimiche e di impostare un esperimento partendo dalla consultazione della letteratura fino all’esecuzione sul bancone del laboratorio. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente avrà la capacità di interpretare e spiegare i risultati degli esperimenti biochimici attraverso l’interpretazione e la discussione dei risultati sperimentali. Le capacità critiche e di giudizio degli studenti saranno sviluppate grazie a numerose esercitazioni in classe in cui saranno svolti esercizi numerici e di ricerca in banche dati, e numerose esperienze pratiche di laboratorio (a partire dal clonaggio di frammenti di DNA prodotti per PCR fino alla purificazione e alla caratterizzazione di proteine con attività enzimatica). Le capacità di comunicazione saranno esercitate durante le lezioni teoriche e pratiche, che prevedono momenti di discussione aperta.

In futuro lo studente potrà contare sulle conoscenze e competenze acquisite per il lavoro in laboratori di analisi e di ricerca.

Gli obiettivi generali e gli obiettivi specifici dei moduli sono illustrati in dettaglio negli obiettivi formativi dei singoli moduli.

Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

Conoscenze e comprensione:

Comprendere i principi teorici e metodologici delle principali tecniche di biologia molecolare e biochimica applicate in laboratorio.

Conoscere i protocolli e le strategie per il clonaggio genico, la manipolazione di DNA e RNA e l’espressione di proteine ricombinanti.

Comprendere le metodologie di purificazione e caratterizzazione di proteine, inclusi approcci biochimici e biofisici.

Capacità pratiche e operative:

Applicare correttamente tecniche di laboratorio per la clonazione di geni, la preparazione di vettori di espressione e la mutagenesi sito-specifica.

Eseguire la purificazione di proteine ricombinanti mediante metodi cromatografici e analisi della loro concentrazione e attività enzimatica.

Condurre esperimenti in maniera autonoma o in piccoli gruppi, mantenendo un registro accurato delle procedure e dei risultati.

Competenze trasversali:

Analizzare, interpretare e discutere i dati sperimentali in forma scritta e orale.

Collaborare efficacemente in team durante le attività di laboratorio.

Valutare criticamente i protocolli sperimentali e proporre modifiche basate sui risultati ottenuti.

Comunicare i risultati scientifici in modo chiaro, organizzato e coerente, sia attraverso relazioni di laboratorio sia attraverso presentazioni orali.

Autonomia di giudizio e capacità di apprendimento continuo:

Sviluppare la capacità di progettare esperimenti indipendenti, integrando conoscenze teoriche e competenze pratiche.

Saper consultare e utilizzare banche dati e risorse bioinformatiche per supportare la ricerca sperimentale.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci

sperimentali, il setup dell’esperimento.

• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
Il corso è composto di due moduli integrati (Molecular Biology Techniques and Protein Purification and Characterization). Il programma del corso è da considerarsi unico.

Il corso si articolerà in due parti, una teorica e una sperimentale. La prima parte, che si terrà in aula con lezioni frontali sarà dedicata allo studio delle principali metodologie e tecniche utilizzate nei laboratori di biochimica e biologia molecolare. Nella seconda parte, che si terrà in laboratori didattici, verranno svolti esperimenti che riguardano gli argomenti trattati a lezione.

Argomenti delle lezioni:

• Approccio generale alla ricerca biochimica. La filosofia dell’esperimento. Metodo scientifico induttivo e deduttivo. Approccio top-down e bottom-up. Metodo riduzionistico vs. olistico. La scelta degli approcci sperimentali, il setup dell’esperimento.
• I sistemi tampone. Le soluzioni. Le diluizioni.
• Modelli in vivo e in vitro. I controlli positivi e negativi. Saggi e dosaggi. Le curve standard.
• Accuratezza e precisione. Gli errori sperimentali e gli sbagli. La statistica e le indeterminazioni. Tecniche analitiche vs. tecniche preparative.
• Colture cellulari batteriche e eucariotiche.
• Metodologie del DNA ricombinante. Disegno dei primer, PCR, restrizioni, ligazioni, trasformazione di cellule competenti.
• Estrazione di DNA plasmidico da colture batteriche. Estrazione di DNA genomico.
• Estrazione di RNA. Retrotrascrizione di RNA in DNA (cDNA). Analisi dei livelli di trascrizione.
• Gene editing mediante la tecnica CRISPR/Cas9.
• Biomarker. Southern, Northern, Western blot. Real time-PCR.
• Immunochimica. Saggi ELISA e immunoistochimici.
• Metodologie per l'espressione di proteine ricombinanti.
• Frazionamento cellulare e purificazione delle macromolecole.
• Tecniche di centrifugazione e metodi basati sulla solubilità.
• Tecniche cromatografiche. Tecniche elettroforetiche.
• Cinetica enzimatica. Saggi enzimatici. Applicazione delle tecniche enzimatiche.
• Struttura e caratterizzazione delle proteine. Interazione tra macromolecole. Legame proteina-ligando.
• Tecniche spettrofotometriche, dicroismo circolare e calorimetria. Misurazione della costante di dissociazione.
• Cristallizzazione di proteine e cristallografia.
• Uso di internet nella ricerca biochimica.

Argomenti delle esercitazioni: gli argomenti delle esercitazioni potranno variare leggermente dallo schema riportato in seguito a seconda dell’esito dei vari esperimenti.

• Uso di internet nella ricerca biochimica.
• Clonaggio di cDNA in vettori di espressione.
• Purificazione di proteine ricombinanti.
• Caratterizzazione di una proteina purificata dal punto di vista strutturale e funzionale.
• Targeting genico mediante CRISPR/Cas9 (progettazione dei costrutti mediante software online; preparazione dei costrutti e clonaggio direzionale in vettori; analisi dei vettori ricombinanti)

Le esercitazioni di laboratorio sono da considerarsi obbligatorie

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Regole di sicurezza in laboratorio
• Testi di riferimento: Diapositive. Materiale sulla sicurezza in laboratorio dal sito del Dipartimento di Scienze biochimiche
• Ricerca in banche dati, allineamento di sequenze. Clonaggio in vettori di espressione, mutagenesi sito-specifica
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione delle proteine: frazionamento con solfato d'ammonio; dialisi; preparazione dei tamponi e equilibratione della colonna; cromatografia
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Raccolta e concentrazione delle frazioni. Analisi delle proteine: saggio di Bradford, SDS-PAGE e saggio enzimatico. Tabella di purificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Cristallografia delle proteine. Prove di cristallizzazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Metodi biofisici per le interazioni proteina-proteina. Esercizi sulle interazioni proteina-proteina
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Biologia sintetica e Xenobiologia
• Testi di riferimento: Dispense a lezione. Referenze a lavori scientifici

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• DNA ricombinante, plasmidi, enzimi di restrizione, elettroforesi su gel
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, gel di agarosio, spettrofotometria,, PCR, enzimi di modificazione
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Southern, Northern e Western Blots. Sequenziamento del DNA: Maxam & Gilbert, Sanger sequencing method, Next Generation Sequencing
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Gene editing, CRISPR/Cas9
• Testi di riferimento: Relativi capitoli dei testi consigliati. Dispense a lezione
• Purificazione di DNA plasmidico, digestione con enzimi di restrizione, preparazione di un frammento di DNA mediante PCR
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale
• Ligazione di un frammento di DNA in un vettore, trasformazione di cellule competenti batteriche, PCR da colonia
• Testi di riferimento: Protocollo della procedura sperimentale

Modalità d’esame:

Durante il corso, gli studenti e le studentesse saranno suddivisi in gruppi di 3–4 persone. Ogni gruppo lavorerà insieme durante tutte le sessioni di laboratorio e dovrà mantenere un registro di laboratorio con tutte le esperienze effettuate. Al termine delle attività di laboratorio, ogni gruppo dovrà redigere un relazione di laboratorio in cui gli esperimenti saranno descritti, analizzati e discussi. La relazione dovrà essere consegnata ai docenti una settimana prima dell’esame. L’esame finale comprenderà la discussione di questa relazione.

Inoltre, l’esame sarà composto da altre due parti: scritta e orale.

Prova scritta:

• Esercizi su progettazione di primer per PCR, clonaggio, digestione con enzimi di restrizione e analisi su gel di agarosi
• Esercizi su preparazione di soluzioni e diluizioni
• Esercizi sulla misurazione di concentrazioni mediante spettrofotometria
• Domande a scelta multipla su argomenti vari

Prova orale:

• Breve presentazione (2–3 diapositive) su un argomento trattato durante le esperienze di laboratorio (ad esempio, una metodologia)
• La presentazione sarà seguita da domande relative all’argomento trattato, che potranno riguardare anche l’intero programma del corso

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design

degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES

• Un testo di Biochimica generale (e.g. Voet&Voet, Leningher, Stryer) e uno di Biologia Molecolare (e.g. Watson, Lewin) dovrebbero essere a disposizione per necessità di consultazione.
• Analytical Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, by Rajan Katoch - ISBN 978-1-4419-9784-5, e-ISBN 978-1-4419-9785-2, DOI 10.1007/978-1-4419-9785-2 – Springer.
• Biochemical Methods: A Concise Guide for Students and Researchers, by Alfred Pingoud, Claus Urbanke, Jim Hoggett, Albert Jeltsch – Wiley. ISBN: 978-3-527-30299-4, October 2002, 374 Pages.
• Biochemical Calculations: How to Solve Mathematical Problems in General Biochemistry, by Irwin H. Segel - Editore : Wiley, 458 pagine, ISBN-10 : 9788126526437.
• Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, 8th Edition, by T. A. Brown – Editore: Wiley-Blackwell, 432 pagine, ISBN: 978-1-119-64067-7
• Lezioni su PowerPoint disponibili – Dispense e appunti di laboratorio.
• Gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi di lavoro, saranno responsabilizzati nel tenere aggiornato un quaderno di laboratorio con tutte gli esperimenti che verranno svolti, in cui saranno annotate le tecniche, il design degli esperimenti, i dati e la discussione dei risultati.

Modulo: PROTEIN PURIFICATION AND CHARACTERIZATION
N/D
Modulo: MOLECULAR BIOLOGY TECHNIQUES
N/D

Il corso è composto da due moduli: “Biophysical Methods” (3 CFU) e “Macromolecules” (6 CFU). I risultati di apprendimento dei moduli sono fortemente integrati, in modo che ogni aspetto riguardante la struttura e funzione delle macromolecole sia affrontato sia dal punto di vista biofisico-metodologico che da quello strutturale e funzionale. Per questo motivo, gli obiettivi formativi dei moduli sono identici.

MACROMOLECULES
Modulo: MACROMOLECULES
Biologia strutturale: Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia Elettronica (SEM, TEM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X, Light scattering.

Interazioni molecolari: surface plasmon resonance SPR – biolayer interferometry BLI

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il corso comprende esercitazioni di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X e su altre tecniche trattate.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Interazioni intermolecolari: Teoria e tecniche (SAXS, Calorimetria, Fluorescenza, CD)

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: teoria, strumentazione, raccolta ed analisi dei dati. Il corso può comprendere esercitazioni di laboratorio - numeriche o sperimentali - sulla tecniche trattate.

Modulo: MACROMOLECULES

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni

disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

BIOPHYSICAL METHODS
Modulo: MACROMOLECULES
Biologia strutturale: Descrizione delle seguenti tecniche: Microscopia Elettronica (SEM, TEM, cryo-EM), Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Cristallografia a raggi-X, Light scattering.

Interazioni molecolari: surface plasmon resonance SPR – biolayer interferometry BLI

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: strumentazione, preparazione del campione, raccolta e analisi dei dati. Il corso comprende esercitazioni di laboratorio sulla cristallografia a raggi-X e su altre tecniche trattate.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Interazioni intermolecolari: Teoria e tecniche (SAXS, Calorimetria, Fluorescenza, CD)

Per ogni tecnica saranno affrontati i seguenti argomenti: teoria, strumentazione, raccolta ed analisi dei dati. Il corso può comprendere esercitazioni di laboratorio - numeriche o sperimentali - sulla tecniche trattate.

Modulo: MACROMOLECULES

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS

• Gli argomenti delle lezioni seguiranno l'ordine delle lezioni

disponibilii online, ma sono soggette a variazioni a discrezione del docente

MACROMOLECULES
Vedi sezione inglese

BIOPHYSICAL METHODS
Vedi sezione inglese

MACROMOLECULES
Modulo: MACROMOLECULES
PDF delle lezioni

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Cantor e Schimmel Biophysical Chemistry II

Mike Williamson, How proteins work; Garland Science

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Mike Williamson - How proteins work; Garland Science

James A. Goodrich, Jennifer F. Kugel – Binding and kinetics for molecular biologists; Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York

Modulo: MACROMOLECULES
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

BIOPHYSICAL METHODS
Modulo: MACROMOLECULES
PDF delle lezioni

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Cantor e Schimmel Biophysical Chemistry II

Mike Williamson, How proteins work; Garland Science

Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear Academic Press; 3° edition

Mike Williamson - How proteins work; Garland Science

James A. Goodrich, Jennifer F. Kugel – Binding and kinetics for molecular biologists; Cold Spring Harbor Laboratory Press, CSH, New York

Modulo: MACROMOLECULES
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Modulo: BIOPHYSICAL METHODS
Oltre ai testi adottati lvengono indicati i rfiferimenti a lavori specifici durante le lezioni e le esercitazioni.

Lo studente apprenderà i principi teorico/pratici delle metodologie più frequentemente usate nell’ambito della Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica e sarà in grado di valutare e interpretare criticamente i procedimenti sperimentali e i risultati dei test usati per la diagnosi di alcune delle principali patologie. In particolare, lo studente sarà in grado di descrivere in maniera completa l’esecuzione di un test diagnostico, dalla fase di prelievo del campione, sia esso un liquido biologico (plasma, siero, urine), un preparato tissutale o cellulare, alla fase dello studio delle principali macromolecole (proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici) o dei metaboliti di rilevanza clinica in esso presenti, fino all’interpretazione dei risultati diagnostici.

MOLECULAR DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense.
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS

• Prelievo e frazionamento dei materiali biologici. Tecniche centrifugative. Tecniche cromatografiche.
• Tecniche elettroforetiche. Elettroforesi mono e bidimensionale. Focalizzazione per punto isoelettrico. Quadri elettroforetici di liquidi biologici e loro utilizzazione diagnostica (sieroproteine totali, emoglobine, proteine urinarie).
• Tecniche Spettroscopiche. Spettroscopia nell'ultravioletto e visibile. Spettrofluorimetria. Turbidimetria e nefelometria. Luminometria.
• Determinazioni di attività enzimatiche e quadri enzimatici ed isoenzimatici dei tessuti e dei liquidi biologici a scopi diagnostici (esempio e.g. diagnosi dell'infarto del miocardio tramite studio di isoenzimi).

Dosaggi di metaboliti, valutazione degli stati dismetabolici (esempio: dosaggio del glucosio nella diagnosi e monitoraggio della malattia diabetica)

• Produzione e uso di antisieri e di anticorpi monoclonali. Tecniche immunologiche d'uso nella biochimica clinica e loro applicazioni diagnostiche (immunoprecipitazione, metodi immunoelettroforetici, immunoenzimatici e radioimmunologici, immunoblotting, citofluorimetria e immunofluorescenza). I gruppi sanguigni e le prove di compatibilità trasfusionale.

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense.
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS

• Prelievo e frazionamento dei materiali biologici. Tecniche centrifugative. Tecniche cromatografiche.
• Tecniche elettroforetiche. Elettroforesi mono e bidimensionale. Focalizzazione per punto isoelettrico. Quadri elettroforetici di liquidi biologici e loro utilizzazione diagnostica (sieroproteine totali, emoglobine, proteine urinarie).
• Tecniche Spettroscopiche. Spettroscopia nell'ultravioletto e visibile. Spettrofluorimetria. Turbidimetria e nefelometria. Luminometria.
• Determinazioni di attività enzimatiche e quadri enzimatici ed isoenzimatici dei tessuti e dei liquidi biologici a scopi diagnostici (esempio e.g. diagnosi dell'infarto del miocardio tramite studio di isoenzimi).

Dosaggi di metaboliti, valutazione degli stati dismetabolici (esempio: dosaggio del glucosio nella diagnosi e monitoraggio della malattia diabetica)

• Produzione e uso di antisieri e di anticorpi monoclonali. Tecniche immunologiche d'uso nella biochimica clinica e loro applicazioni diagnostiche (immunoprecipitazione, metodi immunoelettroforetici, immunoenzimatici e radioimmunologici, immunoblotting, citofluorimetria e immunofluorescenza). I gruppi sanguigni e le prove di compatibilità trasfusionale.

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

MOLECULAR DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Gli studenti saranno valutati mediante esame orale

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
La valutazione delle conoscenze dello studente sarà accertata tramite una prova orale che verterà sul programma del modulo di biochimica clinica

BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Gli studenti saranno valutati mediante esame orale

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
La valutazione delle conoscenze dello studente sarà accertata tramite una prova orale che verterà sul programma del modulo di biochimica clinica

MOLECULAR DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Articoli e reviews, oltre alle presentazioni delle lezioni effettuate (PDF), saranno disponibili sul sito web del corso sulla piqatteforma e-learning

TESTI:

Biologia Molecolare e tecniche di base:

Zlatanova J and van Holde KJ, Biologia Molecolare, struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli ed. (2018), edizione italiana

Molecular Biology: structure and dynamics of genomes and proteomes, Taylor and Francis eds, edizione inglese

Tecniche di Biologia Molelcolare:

Hofmann A & Clokie S, Wilson and Walker’s Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology (8th edition), Cambridge University Press (2018)

Brown TA, Biotecnologie Molecolari, principi e tecniche (2a edizione), Zanichelli (2017), edizione italiana

Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, John Wiley and Sons eds., edizione inglese

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Il materiale didattico per il modulo di Biochimica Clinica è costituito da: articoli scientifici, review, siti internet specializzati e libri di testo

Il docente mette a disposizione le diapositive e gli articoli che saranno caricate sulla piattaforma e-learning

Libri di testo:

Wilson and Walker's Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology

Marshall, Lapsley, Day, Ayling. Clinical Biochemistry: Metabolic and clinical aspects. Churcill Livingstone, Elsevier

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Non prevista

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Articoli e reviews, oltre alle presentazioni delle lezioni effettuate (PDF), saranno disponibili sul sito web del corso sulla piqatteforma e-learning

TESTI:

Biologia Molecolare e tecniche di base:

Zlatanova J and van Holde KJ, Biologia Molecolare, struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli ed. (2018), edizione italiana

Molecular Biology: structure and dynamics of genomes and proteomes, Taylor and Francis eds, edizione inglese

Tecniche di Biologia Molelcolare:

Hofmann A & Clokie S, Wilson and Walker’s Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology (8th edition), Cambridge University Press (2018)

Brown TA, Biotecnologie Molecolari, principi e tecniche (2a edizione), Zanichelli (2017), edizione italiana

Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, John Wiley and Sons eds., edizione inglese

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Il materiale didattico per il modulo di Biochimica Clinica è costituito da: articoli scientifici, review, siti internet specializzati e libri di testo

Il docente mette a disposizione le diapositive e gli articoli che saranno caricate sulla piattaforma e-learning

Libri di testo:

Wilson and Walker's Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology

Marshall, Lapsley, Day, Ayling. Clinical Biochemistry: Metabolic and clinical aspects. Churcill Livingstone, Elsevier

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Non prevista

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

Lo studente apprenderà i principi teorico/pratici delle metodologie più frequentemente usate nell’ambito della Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica e sarà in grado di valutare e interpretare criticamente i procedimenti sperimentali e i risultati dei test usati per la diagnosi di alcune delle principali patologie.

In particolare, lo studente sarà in grado di descrivere in maniera completa l’esecuzione di un test diagnostico, dalla fase di prelievo del campione, sia esso un liquido biologico (plasma, siero, urine), un preparato tissutale o cellulare, alla fase dello studio delle principali macromolecole (proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici) o dei metaboliti di rilevanza clinica in esso presenti, fino all’interpretazione dei risultati diagnostici.

Lo studente apprenderà i principi teorico/pratici delle metodologie più frequentemente usate nell’ambito delle analisi diagnostiche biomolecolari e sarà in grado di valutare e interpretare criticamente i procedimenti sperimentali e i risultati dei test usati per la diagnosi di alcune delle principali patologie.

In particolare, lo studente sarà in grado di descrivere in maniera completa l’esecuzione di un test diagnostico, dalla fase di prelievo del campione, sia esso un liquido biologico (plasma, siero, urine), un preparato tissutale o cellulare, fino all’interpretazione dei risultati dello studio diagnostico

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense.
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS

• Prelievo e frazionamento dei materiali biologici. Tecniche centrifugative. Tecniche cromatografiche.
• Tecniche elettroforetiche. Elettroforesi mono e bidimensionale. Focalizzazione per punto isoelettrico. Quadri elettroforetici di liquidi biologici e loro utilizzazione diagnostica (sieroproteine totali, emoglobine, proteine urinarie).
• Tecniche Spettroscopiche. Spettroscopia nell'ultravioletto e visibile. Spettrofluorimetria. Turbidimetria e nefelometria. Luminometria.
• Determinazioni di attività enzimatiche e quadri enzimatici ed isoenzimatici dei tessuti e dei liquidi biologici a scopi diagnostici (esempio e.g. diagnosi dell'infarto del miocardio tramite studio di isoenzimi).

Dosaggi di metaboliti, valutazione degli stati dismetabolici (esempio: dosaggio del glucosio nella diagnosi e monitoraggio della malattia diabetica)

• Produzione e uso di antisieri e di anticorpi monoclonali. Tecniche immunologiche d'uso nella biochimica clinica e loro applicazioni diagnostiche (immunoprecipitazione, metodi immunoelettroforetici, immunoenzimatici e radioimmunologici, immunoblotting, citofluorimetria e immunofluorescenza). I gruppi sanguigni e le prove di compatibilità trasfusionale.

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Gli studenti saranno valutati mediante esame orale

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
La valutazione delle conoscenze dello studente sarà accertata tramite una prova orale che verterà sul programma del modulo di biochimica clinica

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Articoli e reviews, oltre alle presentazioni delle lezioni effettuate (PDF), saranno disponibili sul sito web del corso sulla piqatteforma e-learning

TESTI:

Biologia Molecolare e tecniche di base:

Zlatanova J and van Holde KJ, Biologia Molecolare, struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli ed. (2018), edizione italiana

Molecular Biology: structure and dynamics of genomes and proteomes, Taylor and Francis eds, edizione inglese

Tecniche di Biologia Molelcolare:

Hofmann A & Clokie S, Wilson and Walker’s Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology (8th edition), Cambridge University Press (2018)

Brown TA, Biotecnologie Molecolari, principi e tecniche (2a edizione), Zanichelli (2017), edizione italiana

Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, John Wiley and Sons eds., edizione inglese

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Il materiale didattico per il modulo di Biochimica Clinica è costituito da: articoli scientifici, review, siti internet specializzati e libri di testo

Il docente mette a disposizione le diapositive e gli articoli che saranno caricate sulla piattaforma e-learning

Libri di testo:

Wilson and Walker's Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology

Marshall, Lapsley, Day, Ayling. Clinical Biochemistry: Metabolic and clinical aspects. Churcill Livingstone, Elsevier

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Non prevista

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

L’insegnamento, composto dai moduli integrati Bioethics (3 CFU) e Regulatory Aspects of Scientific Research (3 CFU), ha come tema gli aspetti etici e regolatori della ricerca scientifica, strettamente interconnessi sul piano morale e legislativo. Gli studenti avranno modo di comprendere come lo sviluppo della ricerca scientifica possa aprire nuovi orizzonti al sapere e contribuire al miglioramento della nostra vita, ma contemporaneamente ponga la società di fronte alla necessità di stabilire principi etici e norme di legge alle quali i ricercatori si devono attenere. Gli studenti conosceranno e comprenderanno aspetti specifici della regolamentazione della ricerca scientifica riguardanti l’efficacia e la sicurezza di nuovi prodotti a uso terapeutico e diagnostico. Gli obiettivi generali e specifici di ogni modulo di insegnamento sono descritti in dettaglio nelle apposite sezioni.

Lo straordinario sviluppo della ricerca scientifica, in particolare nel campo delle scienze della vita, apre notevoli orizzonti al sapere e può contribuire al miglioramento complessivo della vita degli esseri umani. Per raggiungere questo obiettivo è necessario un clima di fiducia verso la scienza fondato sulla trasparenza, sulla libertà e sulla condivisione. Sul piano etico, l’obiettivo fondamentale è quello di estendere le opportunità e le capacità di scelta delle persone nel quadro di una ricerca che sia incentrata sulla condotta moralmente responsabile; sul piano regolatorio centrali sono l'acquisizione di conoscenze di base sul quadro normativo e regolatorio del settore farmaceutico, con particolare attenzione ai ruoli, alle responsabilità e agli obblighi di tutti gli attori coinvolti. Si tratta di due piani della ricerca scientifica, quello morale e quello legislativo, strettamente interconnessi.

Nello specifico il modulo Bioethics fornisce le conoscenze di base dell'etica della ricerca con attenzione allo sviluppo della riflessione bioetica.

Durante il corso, studenti e studentesse analizzeranno casi pratici per esplorare differenti prospettive etiche e acquisire padronanza dei principali problemi etici coinvolti.

Alla fine del corso, studenti e studentesse conosceranno le principali teorie e posizioni in ambito bioetico e gli strumenti utili per analizzare le questioni e i vari temi tipici della riflessione bioetica; avranno acquisito una capacità di comunicazione fondata sull'argomentazione razionale e una adeguata capacità critica per affrontare le questioni in continua trasformazione oggetto della riflessione bioetica ed in generale di quelle che si pongo nell'etica della ricerca.

Nello specifico il modulo di Regulatory Aspect of Scientific Research fornisce agli studenti le conoscenze di base sul quadro normativo e regolatorio del settore farmaceutico, con particolare attenzione ai ruoli, alle responsabilità e agli obblighi di tutti gli attori coinvolti, come le istituzioni nazionali e europee, i comitati tecnici, i richiedenti, i titolari delle autorizzazioni e i distributori.

Durante il corso, gli studenti analizzeranno casi pratici per esplorare soluzioni a problemi regolatori reali.

Alla fine del corso, gli studenti conosceranno le principali norme che regolano il settore farmaceutico, sia a livello nazionale che europeo, e comprendere i requisiti che riguardano l’intero ciclo di vita dei medicinali, dalla sperimentazione alla produzione, alla vendita, alla farmacovigilanza, fino alla sospensione o revoca dei farmaci. Attraverso l'analisi di casi pratici sull'applicazione del metodo scientifico nell'analisi dei farmaci in fase di sperimentazione e nella valutazione regolatoria, gli studenti acquisiranno strumenti utili per comprendere e applicare i principi del settore.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Introduzione al Sistema Regolatorio Europeo, Enti Regolatori dell'UE e i loro Ruoli/Attività, Quadro Giuridico Farmaceutico, Attività Regolatorie dell'EMA e delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a Supporto dell'Innovazione, Ricerca e Sviluppo del Prodotto

Quadro Giuridico dell'UE e Attuazione Nazionale delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP), Ruolo e Ambito dell'Ispezione GMP

Specifici Allegati delle GMP: Biologici, Medicinali Derivati dal Plasma

Legislazione sui Trial Clinici nell'UE, Buona Pratica Clinica (GCP), Linee Guida

Sperimentazione Non Clinica, Fasi degli Studi Clinici, Metodologia della Ricerca, Trial Platform, Trial Complessi

Procedure di Autorizzazione all'Immissione in Commercio nell'UE, Tipologie di Autorizzazione (Standard, Condizionata, Circostanze Eccezionali), Biosimilari e Generici

Farmacovigilanza nell'UE, Raccolta e Gestione delle Segnalazioni di Reazioni Avverse Sospette, Piano di Gestione del Rischio, Sistema di Farmacovigilanza, Gestione dei Segnali, Comunicazione della Sicurezza

Le informazioni di prodotto (Riassunto delle caratteristiche del prodotto, foglio illustrativo e etichetta) per i Medicinali ad uso umano

Regolamento Pediatrico

Medicinali Orfani

Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Variazioni, Carenze, Sospensione, Revoca, Prezzi, Rimborso e Accesso al Mercato, Strumenti di Accesso Anticipato

Esercitazioni Pratiche con l'Utilizzo del Registro Comunitario della Commissione Europea, Sessione di Domande e Risposte

Modulo: BIOETHICS
Modulo BIOETHICS (CFU 3) a.a. 2025/2026

Programma

Il corso si propone di presentare alcuni temi e questioni che sono al centro della bioetica quali la nascita, la cura, la morte, e la sperimentazione sia su esseri umani sia su animali non umani. Verranno inoltre forniti alcuni elementi fondamentali dell’etica della ricerca scientifica, con attenzione alla Research Integrity e Misconduct.

Gli studenti saranno invitati a confrontarsi con i dilemmi morali legati alle nuove acquisizioni della ricerca scientifica e con le implicazioni che questa trasformazione comporta nel rapporto tra scienza e società. Il confronto avverrà anche attraverso l'esame di situazioni immaginarie o casi reali.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH

• Introduzione

al sistema regolatorio europeo

Panoramica sugli enti

regolatori dell'UE e i loro ruoli/attivitàQuadro giuridico farmaceutico

europeoAttività regolatorie dell'EMA e

delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a supporto dell'innovazione,

ricerca e sviluppo del prodotto.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Quadro

giuridico europeo e attuazione nazionale delle Good Manufacturing Practices

(GMP)

Definizione e scopo delle GMPRuolo e ambito delle ispezioni

GMP

Annexes

specifici delle GMP: Biologici e Medicinali derivati dal plasma

Normative riguardanti i

prodotti biologiciRegolamentazione dei medicinali

derivati dal plasma

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Sperimentazione non-clinica

·

Regolamentazioni

sulla sperimentazione animale e Buone Pratiche di Laboratorio (GLP).

·

Principi etici: 3Rs

(Replacement, Reduction, Refinement).

·

Descrizione

delle fasi pre-cliniche: tossicità acuta, cronica, farmacocinetica e

farmacodinamica.

·

Modelli

animali utilizzati per gli studi non-clinici.

·

Importanza

delle linee guida per garantire la qualità degli studi

·

Tipologie di

studi: in vitro e in vivo.

·

La

valutazione della tossicità: acuta, cronica, mutagenicità, carcinogenicità e

tossicità riproduttiva.

·

Ruolo dei dati non-clinici nell'approvazione dei

farmaci e nel disegno degli studi clinici.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Legislazione

sui trial clinici nell'UE

Good Clinical Practice (GCP) e

il loro impatto sulla sicurezza e validità degli studi clinici.Linee guida rilevanti per la

conduzione di studi cliniciFirst in human, studi di fase I

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Fasi degli

studi clinici e evidenze richieste

Livelli di qualità e tipo di

evidenzaMetodologia della ricerca,

studi platform, trials complessi

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Procedure di

autorizzazione all'immissione in commercio nell'UE

Tipologie di autorizzazioni

(standard, condizionata, in circostanze eccezionali)Medicinali biosimilari,

generici e domande di autorizzazione ibride

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Farmacovigilanza

nell'UE

Raccolta e gestione delle segnalazioni

di sospette reazioni avversePiano di gestione del rischio,

sistema di farmacovigilanza, gestione dei segnali, comunicazione della

sicurezza, dati di utilizzo in pratica clinica

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Riassunto

delle caratteristiche del prodotto, etichetta e Foglio Illustrativo per

medicinali ad uso umano

Il

ruolo dello SmPC, dell'etichettatura e del foglio illustrativo nel quadro

regolatorio.Le

principali differenze tra SmPC e foglio illustrativo (PL). L'importanza

di informazioni chiare e accurate per garantire l'uso sicuro dei

medicinali.Identificare

le informazioni regolatorie chiave (ad esempio, istruzioni per il

dosaggio, effetti collaterali) e verificare se le informazioni sono

correttamente allineate tra SmPC, etichettatura e foglio illustrativo.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Medicinali orfani

per le malattie rare

Definizione e regolamentazione

dei farmaci orfani, Registro Medicinali Orfani e consultazione, esempi

Medicinali

ad uso pediatrico

Regolamento pediatrico e

aspetti scientifici e regolatoriIl piano di sviluppo pediatrico

(PIP) e il ruolo del PDCO ((Pediatric Committee)Comprendere le specificità

scientifiche degli studi clinici pediatrico, inclusi gli approcci, le

metodologie e le differenze fisiologiche tra adulti e bambini

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Considerazioni

specifiche per i Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Regolamentazione degli ATMP e applicazioni

pratiche

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Accesso alle

terapie e modifiche ai termini dell’autorizzazione durante il ciclo di vita di

un medicinale

Prezzi, rimborso e accesso al

mercatoStrumenti di accesso anticipato

Variazioni, carenze,

sospensione e revoca

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Esercitazione

pratica con la consultazione del Registro Comunitario della Commissione Europea

e

Analisi di casi pratici

utilizzando il registro europeoSessione di domande e risposte

(Q&A)

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS

• Che cos'è la bioetica? – Parte 1
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Che cos'è la bioetica? – Parte 2
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: un'introduzione
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: deontologismo e consequenzialismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: etica delle virtù, comunitarismo, libertarismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica clinica: cura
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nella vita prima della nascita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche relative alla fine della vita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nel trapianto e nella medicina rigenerativa
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca e utilizzo degli animali non umani
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Bioetica e principio etico della giustizia
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente

Modulo: Bioethics

L’esame prevede un colloquio orale in cui si chiederà di rispondere a tre domande che verteranno su argomenti del programma.

Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: Regulatory Aspects of Scientific Research

La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene principalmente tramite un esame orale della durata di circa 30 minuti. Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
LIBRI DI TESTO Dispense e presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS
Alastair V. Campbell, Bioethics: The basics, London and New York: Routledge, 2nd Edition, 2017

Ulteriori indicazioni saranno fornite durante il corso.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
La bibliografia di riferimento (cartella Risorse aggiuntive) e il materiale didattico sono forniti dal docente tramite la piattaforma eLearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=17309

Modulo: BIOETHICS
David B. Resnik, The Ethics of Science: An Introduction, London and New York: Routledge, 1998; Tom L. Beauchamp and James F. Childress (edited by), Principles of Biomedical Ethics, Oxford: Oxford University Press, 8th Edition, 2019; Helga Kuhse and Peter Singer (edited by), A Companion to Bioethics, Blackwell Publishing Ltd, 2nd Edition, 2009

Obiettivi Generali
Gli argomenti trattati in questo insegnamento riguardano le proprietà chimico-fisiche dei sistemi biologici e delle tecniche spettroscopiche e strutturali, sperimentali e teoriche, che ne permettono la caratterizzazione. Saranno, quindi, trattati modelli teorici e le relative dimostrazioni per lo studio di sistemi biologici complessi.
Obiettivi specifici
Alla fine del corso, per quanto riguarda le conoscenze imprescindibili, lo studente dovrà aver acquisito competenze riguardo alle proprietà chimico-fisiche dei sistemi biologici e alle tecniche e metodologie teoriche e sperimentali più utilizzate per il loro studio. In particolare, dovrà conoscere i principali processi cinetici e termodinamici riguardanti i sistemi biologici, le grandezze in gioco e il loro significato fisico, a livello macroscopico e microscopico. Ci si aspetta che lo studente abbia la capacità di selezionare le equazioni e le formule più adatte alla risoluzione di problemi quantitativi e che sappia scegliere metodi di indagine idonei allo studio dei sistemi proposti (descrittori di Dublino 1 e 2).
Verrà, inoltre, valutata la capacità di analisi, di sintesi e di coerenza logica nell’esposizione e l’abilità dello studente di comunicare in un linguaggio appropriato (descrittori di Dublino 3 e 4) anche attraverso discussioni collettive in aula. Infine, trattandosi di un insegnamento della Laurea Magistrale in Biochemistry, sarà apprezzata la conoscenza delle possibili applicazioni delle metodologie di indagine per risolvere problemi di carattere chimico-biologico.

KEY CONCEPTS IN SPECTROSCOPY

Dual nature of electromagnetic radiation, Spectroscopy and molecular energy levels, general properties of a spectroscopic measurement

Calculation of molecular properties by quantum mechanics, wavefunctions-operators- values of observable quantities, Schroedinger equations, interaction of light with molecules, transition dipoles

ABSORPTION SPECTROSCOPY

Extinction coefficient, spectral properties of peptide-groups, aromatic aminoacids, effects of conjugation, nucleic acid absorption, DNA, spectrum sensitivity to local environment (pH, solvent etc.) , effects of interaction between chromophores

CHIRALITY

Chirality at different scales, theories of origin of chirality and homochirality in life

Chirality in molecules : identification of chiral centers/molecules and nomenclature

Chirality in supramolecular aggregates: light polarization, optical rotation, ellipticity, circular birefringence, circular dichroism, calculation of the CD of a dimer (exciton splitting), optical activity of protein and nucleic acids.

Chirality in the microscopic word: fractals and golden ratio, chirality in biocrystals (Muller matrix)

LINEAR DICHROISM

Fundamental concepts, usage in the srudy of DNA, DNA–drug systems, DNA–protein enzymatic complexes, fibrous proteins and membrane peptides

IR, RAMAN AND ROTATIONAL SPECTROSCOPY

Normal mode of vibrations, quantomechanical and classical discussion, characteristics of the spectra.

Vibrational/rotational spectra of important functional groups, biopolymers and bio-crystals

LOCALIZED SURFACE PLASMON RESONANCE

Introduction to surface plasmon, effects of size/shape of nanoparticles

Absorption, circular dicrhoism and Raman signals of plasmonic systems: fundamental knowledge and application in the study of biosystems

L'esame di valutazione consiste in una prova orale in cui verranno discussi i principi base e gli esempi discussi in classe.

Verrà inoltre richiesto al candidato di speculare sui possibili metodi investigativi per l'analisi di un sistema biologico complesso preso dalla letteratura.

Cantor and Schimmel

Biophysical Chemistry, Part I: The conformation of biological macromolecules

Cantor and Schimmel

Biophysical Chemistry, Part II: Thechniques for the study of biological structure and function

Materiale proiettato a lezione, dispense, pubblicazioni scientifiche fornite dal docente

La bibliografia di riferimento e il materiale didattico sono forniti dai docenti tramite la piattaforma eLearning, Classroom (codice: dhfcvchq) e una cartella condivisa su Drive (https://drive.google.com/drive/folders/1Uc7FAzgmW8fJC2rqaKQ2KVTBXr3RdBLYuVnzmbFyAfCVQUuonFh3R4io5TYL4ApSnS0BL6Qv).

Obiettivi generali
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di: ● Organizzare e presentare i dati scientifici sulla base dei principi della comunicazione scientifica; ● descrivere come presentare efficacemente diversi tipi di dati (narrativa, tabella, trama, rappresentazione grafica, ecc.);
Competenze di scrittura.
Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di descrivere
● come preparare una pubblicazione scientifica, in particolare: ○ come selezionare una rivista scientifica in base all'area tematica, al pubblico di destinazione, al fattore di impatto, al tipo di articolo, ecc. ○ il concetto di "formato rivista scientifica" ○ come strutturare un articolo scientifico ○ come scrivere correttamente la bibliografia ○ le caratteristiche del linguaggio scientifico ○ buone pratiche nella scrittura di un articolo ● come strutturare una proposta di finanziamento, in particolare: ○ come identificare un bando adatto ad una data ricerca ○ gli elementi principali di un bando di finanziamento: pacchetti di lavoro (WP), tappe fondamentali, risultati finali, budget, ecc. ○ come strutturare un progetto di finanziamento ○ i diversi ruoli dei partecipanti (PI, lead WP, partner)
le caratteristiche di una relazione scientifica, in particolare: ● come identificare lo scopo di un report ● come strutturare un report scientifico
Competenze di presentazione:
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di spiegare
● come identificare lo stile di comunicazione più appropriato dato un target di riferimento (studenti, esperti, commissione esaminatrice, ecc.) e un contesto (formale, non formale, insegnamento, formazione, difesa tesi, ecc.) ● perché il linguaggio del corpo è importante ● quali sono le "regole chiave" quando si comunica la scienza da un palco ● come muoversi su un palco ● come usare il proprio corpo e la propria voce ● come utilizzare efficacemente supporti visivi, mobili e portatili (lavagna bianca, diapositive, oggetti di scena, ecc.) ● le caratteristiche delle diapositive efficaci
Gli studenti saranno anche in grado di creare ● diapositive efficaci, tenendo conto di ciò che le scienze cognitive ci insegnano: sovraccarico estraneo cognitivo e divisione dell'attenzione e doppia codifica (come combinare parole e immagini).
Competenze grafiche
conoscenza e comprensione:
Gli studenti saranno in grado di:
● Descrivi e spiega il concetto di risoluzione dell'immagine ● Distinguere tra i diversi spazi colore ● Scopri la differenza tra i formati di immagine raster e vettoriale ● Riconosci i diversi formati di file immagine ● Spiega il concetto di compressione delle immagini ● Utilizza gli strumenti principali (dalla tavolozza principale) del software Open Source come GIMP, Inkscape, per la modifica di immagini raster e vettoriali. ● Organizza il layout di un'immagine complessa in base alle regole della composizione del design grafico.
Applicazione, analisi e sintesi:
Gli studenti saranno in grado di:
● Progetta e crea un'immagine multi-pannello da zero. Ciò include la possibilità di: modificare le immagini di origine; includere leggende e diagrammi; esportare dati e grafici come file immagine; organizzare il layout e assemblare la figura ● Preparare figure scientifiche e illustrazioni in accordo con le linee guida editoriali ● Progettare ed esportare immagini nel formato corretto, con proprietà dell'immagine ottimizzate per uno specifico mezzo di comunicazione (ad es. Articolo scientifico, progetto di ricerca, presentazioni orali, poster)

Il corso rappresenta il primo insegnamento di Nanotecnologie e si prefigge di fornire le conoscenze di base sui nanovettori attualmente utilizzati nella veicolazione di sostanze biologicamente attive. Lo studente sarà in grado di comprendere la struttura, le applicazioni delle principali classi di nanocarrier e di come esse influenzino il rilascio dell’attivo ai fini dell’attività biologica. Lo studente apprenderà le tecniche di caratterizzazione dei nanovettori in funzione della proprietà chimico fisica da definire. Sarà inoltre scopo del corso quello di fornire informazioni circa le sostanze da utilizzare nella formulazione del nanocarrier e in particolare delle tecniche di derivatizzazione al fine di ottenere delle veicolazioni mirate con strategie di targeting attivo e passivo. Particolare attenzione verrà posta alla veicolazione di principi attivi biologici e biotecnologici per vari campi di applicazione.

Obiettivi generali.

L’insegnamento è svolto tramite lezioni frontali che vengono, per gli argomenti altamente specializzanti, integrate da seminari tematici coordinati in aula dal docente.

L’insegnamento si propone di sviluppare le seguenti competenze:

-conoscere le strutture e le funzioni delle varie classi di nanovettori, le problematiche formulative e produttive dei nanovettori;

-comprendere le relazioni esistenti tra proprietà chimico-fisiche e applicazione del nanocarrier;

-comprendere l’importanza delle varie tecniche di caratterizzazione per definire le proprietà chimico-fisiche del nanocarrier;

-comprendere l’importanza delle sostanze utilizzate e delle derivatizzazioni superficiali per ottenere una veicolazione mirata con strategie di targeting attivo e passivo;

-comprendere quale sia il nanovettore da utilizzare in funzione della natura del principio attivo e del campo di applicazione.

Obiettivi Specifici.

a) conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza e comprensione del rapporto tra struttura e funzione dei nanovettori e delle proprietà chimico fisiche;

conoscenza delle varie tecniche di caratterizzazione;

conoscenza delle sostanze utilizzate e delle derivatizzazioni superficiali per ottenere una veicolazione mirata con strategie di targeting attivo e passivo;

conoscenza delle limitazioni legate alla natura del principio attivo e al campo di applicazione e loro influenza nella scelta del nanocarrier.

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di scelta e di formulazione del nanocarrier in funzione della sostanza attiva da veicolare e del campo di applicazione;

capacità di scelta di tecniche appropriate per la caratterizzazione del nanocarrier.

c) autonomia di giudizio:

saper risolvere autonomamente problemi di veicolazione;

saper individuare gli ostacoli legati alla natura del principio attivo, alla via di somministrazione o al campo di applicazione nella scelta del nanocarrier più idoneo;

saper selezionare e valutare le tecniche più appropriate per la caratterizzazione del nanocarrier.

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare i vari tipi di nanocarrier e le loro applicazioni in termini appropriati e con rigore logico;

saper illustrare le principali tecniche di caratterizzazione in generale;

saper descrivere le strategie di targeting e il campo di applicazione dei nanocarrier.

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento delle nanotecnologie;

acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche e tecnologiche formulative;

capacità di apprendere rapidamente e applicare le conoscenze apprese in differenti contesti lavorativi.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Drug delivery and targeting: considerazioni generali. Ostacoli e vantaggi dell'applicazione dei nanocarriers nella veicolazione orale, polmonare, parenterale, nasale, oculare al cervello, dermica e transdermica.

Progettazione intelligente ed efficace di nanocarrier per il drug delivery, targeting e per la diagnostica. Medicina personalizzata.

Considerazioni circa la nanotossicologia.

Interazioni tra nanosistemi e biosistemi.

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Il corso prevede la classificazione e la descrizione dei concetti fondamentali delle nanoparticelle, le principali modifiche chimiche al fine di funzionalizzare il vettore sulla base del loro principale utilizzo in ambito biotecnologico.

PARTE GENERALE (8 ore):

Descrizione delle proprietà e struttura delle interazioni biologiche per le applicazioni dei principali nanocarrier attualmente utilizzati in nanotecnologia: liposomi, nanoparticelle basate su virus, nanoparticelle di oro e magnetiche, nanomateriali di carbonio e Quantum Dots.

PARTE SECONDA (12 ore):

Nanoparticelle polimeriche di origine proteica: strategie di funzionalizzazione di nanoparticelle utilizzando ingegneria genetica e bioconiugazione chimica con vari gruppi funzionali; strategie per la coniugazione chimica proteina-farmaco e peptide-farmaco: modifiche e ruolo dei peptidi naturali per nanoparticelle. Nanoparticelle ibride di polimeri proteici sintetici per il rilascio di farmaci: nanoparticelle derivate da polimeri e proteine ​​legate in modo covalente, assemblate idrofobicamente e auto-assemblate mediante interazioni elettrostatiche.

PARTE TERZA (4 ore):

Visita ai laboratori di ricerca al fine di conoscere e comprendere l’uso e il funzionamento della strumentazione di laboratorio. Gli studenti saranno divisi in piccoli gruppi e dovranno leggere, comprendere, discutere tra di loro ed esporre alla classe con una breve presentazione power point, un articolo scientifico, assegnato dal docente, relativo all’impiego e utilizzo di nanoparticelle per sviluppare le capacità di comunicazione, critica e giudizio dello studente.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

• Argomento 1: Introduzione al corso con illustrazione del programma, dei testiconsigliati, delle modalità di esame e della ricerca del materiale per farela tesina, insieme alla Prof.ssa BaioccoDrug Delivery and Drug Targeting, where do we stand? (settimana 1)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 2: Stimuli sensitive targetingPEG long circulating nanoparticles/regulatory issues on Nanomaterial,Nanocarriers Protein corona related aspects in drug delivery and targeting (settimana 2)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 3: ExosomesBrain Delivery (settimana 3)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 4: Nasal Delivery-nose to brain deliveryPulmonary and ocular delivery (settimana 4)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 5: Dermal and Transdermal deliveryEsercitazioni dimostrative in laboratorio per mostrare alcune delletecniche utili alla caratterizzazione dei nanovettori (settimana 5)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 6: Flipped classroom:diversi gruppi per un'esposizione di 20 minuti su un paper scientifico a scelata e relativa discussione (settimana 6)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS

• •Introduction and overview on main nanovectors in biotechnology
• •Functionalization

Strategies and Biochemical Applications

• •Flipped class

verrà valutata tramite dissertazione orale la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

Oltre ai testi consigliati di seguito, reperibili come ebook nel sistema bibliotecario Sapienza, saranno fornite le diapositive proiettate durante il corso e materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre continui aggiornamenti sugli argomenti trattati.

1) Nanomedicine for drug delivery and therapeutics, Edited by Ajay Kumar Mishra, Wiley 2013.

2) Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

3) Pharmaceutical Nanotechnology Edited by Jean Cornier, Andrew Owen, Arno Kwade, and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Oltre ai testi consigliati di seguito, alcuni consultabili come ebook, e alle diapositive proiettate durante il corso, verrà fornito materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre aggiornamenti sugli argomenti trattati.

Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Advances in Protein Chemistry and Structural Biology: Protein and peptide Nanoparticles for drug delivery. Edited by Rossen Donev

Nanoparticles in Biology and Medicine. Edited by Enrico Ferrari e Mickhail Soloviev, Springer Protocols, Humana Press.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
N/D
Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
N/D

Obiettivi Generali
Lo scopo di questo corso è fornire agli studenti gli strumenti intellettuali fondamentali necessari a effettuare la misurazione, analisi e interpretazione di cinetiche enzimatiche. Al termine del corso gli studenti avranno acquisito dimestichezza con i concetti elementari di cinetica chimica, comprenderanno le basi teoriche della cinetica allo stato stazionario e di equilibrio rapido e saranno in grado di derivare le relative equazioni di velocità. Avranno inoltre familiarità con gli aspetti pratici della cinetica enzimatica, come i metodi di dosaggio enzimatico e l'uso di software per analizzare i dati cinetici. La comprensione e le capacità analitiche degli studenti includeranno le reazioni enzimatiche con più di un substrato, l’inibizione e l’attivazione enzimatica. Per quanto riguarda la fase pre-stazionaria delle reazioni enzimatiche, gli studenti comprenderanno le basi teoriche delle cinetiche rapide e le principali tecniche sperimentali utilizzate per la loro misurazione; sapranno anche analizzare e interpretare le cinetiche rapide.
Obiettivi Specifici
Alla fine del corso lo studente acquisirà
a) conoscenza e comprensione di:  principi teorici della cinetica allo stato stazionario e di equilibrio rapido di reazioni con uno o più substrati;  aspetti pratici legati alla misura e all’analisi delle cinetiche enzimatiche, che comprendono i vari metodi per saggiale l’attività enzimatica, la corretta determinazione della velocità di reazione, le strategie per la determinazione delle costanti cinetiche e di equilibrio mediante metodi grafici e software, la determinazione della concentrazione dei siti attivi e l’analisi statistica dei dati di cinetica enzimatica;  effetti del pH e della temperatura sull'attività enzimatica e sui parametri cinetici;  i principali tipi di inibizione e attivazione enzimatica, compresi i meccanismi complessi derivanti da interazioni allosteriche e non allosteriche con piccole molecole. Gli studenti conosceranno e comprenderanno anche i meccanismi d'inibizione irreversibile basati sul meccanismo d’azione degli enzimi. In questo contesto, gli studenti avranno modo di comprendere come gli enzimi sono regolati nel metabolismo e come l'inibizione enzimatica può essere utilizzata in medicina come mezzo di controllo del metabolismo cellulare;  principi teorici della cinetica pre-stazionaria, principali tecniche sperimentali e strumenti utilizzati per le misurazioni di cinetica rapida, inclusi i metodi di flusso continuo, flusso interrotto, laser e di rilassamento.
b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:  applicare i principi della cinetica di stato stazionario e di equilibrio rapido per derivare equazioni che descrivono il comportamento di reazioni a substrato singolo e multisubstrato;  applicare queste equazioni all'analisi dei dati cinetici, utilizzando metodi grafici e software informatici, al fine di stimare i parametri cinetici e di equilibrio;  applicare le conoscenze sugli aspetti pratici della cinetica enzimatica per effettuare corrette misurazioni sperimentali e analisi dei dati cinetici;  derivare equazioni di velocità che descrivono sistemi di attivazione e inibizione semplici e complessi e applicare tali equazioni per analizzare i dati cinetici e stimare le costanti cinetiche e di equilibrio;  applicare le conoscenze sulla fase pre-stazionaria delle reazioni enzimatiche per derivare equazioni di velocità che descrivono le cinetiche rapide; applicare queste equazioni, utilizzando un software appropriato, per stimare i parametri cinetici.  Al termine del corso gli studenti comprenderanno come i dati di cinetica enzimatica possono essere utilizzati nello studio delle relazioni struttura-funzione delle proteine.
c) autonomia di giudizio:  saper scegliere le condizioni sperimentali e il metodo di misurazione più appropriati per condurre uno specifico studio di cinetica enzimatica;  giudicare la bontà dei risultati sperimentali in termini di riproducibilità e replicabilità;  riconoscere le principali caratteristiche del sistema cinetico in esame, in modo da derivare o identificare in letteratura le equazioni necessarie all'analisi dei dati; utilizzare queste equazioni per analizzare i dati sperimentali in termini quantitativi, utilizzando un software appropriato;  interpretare i risultati delle analisi cinetiche, in modo da proporre il modello teorico più appropriato che descriva il comportamento del sistema sperimentale in esame.
d) capacità di comunicazione:  saper presentare in forma scritta e orale dati cinetici sperimentali, equazioni e grafici;  per uno specifico sistema cinetico, spiegare l'analisi dei dati sperimentali e la loro interpretazione, presentare un modello teorico che spieghi i dati sperimentali;  ricondurre il modello teorico scelto alle relazioni struttura-funzione della proteina in esame.
e) capacità di apprendimento:  saper affrontare e risolvere autonomamente nuovi problemi di cinetica enzimatica;  continuare e fare progressi in modo indipendente nello studio della cinetica enzimatica;  imparare in modo indipendente, o con una supervisione limitata, come applicare le competenze acquisite in questo corso al lavoro

Organizzazione del corso (0,5 ore)

Principi di base di cinetica chimica, leggi elementari della velocità di reazione (5,5 ore)

Introduzione alla cinetica enzimatica (6 ore)

• L'equazione di Michaelis-Menten
• Lo stato stazionario di una reazione catalizzata da enzimi

Utilizzo del software Matlab (4)

• simulazioni conetiche
• analisi dati sperimentali

Aspetti pratici della cinetica enzimatica (6 ore)

• Caratterizzazione dell'attività enzimatica. Traccia cinetica e determinazione della velocità di reazione
• Strategie per la determinazione delle costanti catalitiche Km e Vmax
• Principi di analisi enzimatica e studi cinetici
• Saggi fotometrici e altri saggi
• Determinazione della concentrazione del sito attivo
• Saggi enzimatici ad alto rendimento
• Analisi statistica dei dati cinetici degli enzimi

Derivazione di equazioni di velocità allo stato stazionario (4 ore)

Inibizione e attivazione reversibili (6 ore)

• Inibitori che si legano tenacemente e irreversibili
• Inibizione basata sul meccanismo catalitico
• Sistemi di inibizione semplici e complessi
• attivazione allosterica

Reazioni con più di un substrato (4 ore)

Effetto del pH sull'attività enzimatica (2 ore)

Effetti della temperatura sull'attività enzimatica (2 ore)

Cinetica rapida (fasi transitorie delle reazioni enzimatiche) (2 ore)

• Tecniche di mescolamento rapido
• Tecniche di rilassamento
• Stima delle costanti cinetiche

Esercitazioni pratiche di laboratorio.

• Messa a punto delle condizioni sperimentali (2 ore)
• Determinazione dei parametri cinetici di una reazione enzimatica (2 ore)
• Caratterizzazione del meccanismo di inibizione (2 ore)
• Principi di base di cinetica chimica, leggi elementari della velocità di reazione (6 ore). Lezioni 1, 2 e 3
• Testi di riferimento: Cap 1
• Introduzione alla cinetica enzimatica (6 ore). Lezioni 4, 5 e 6
• Testi di riferimento: Cap 2
• Esercitazioni: utilizzo del software Matlab (4 ore). Lezioni 7 e 8
• Testi di riferimento: Esercitazione in classe a cura del docente
• Aspetti pratici della cinetica enzimatica (6 ore). Lezioni 9, 10 e 11
• Testi di riferimento: Cap 4
• Derivazione di equazioni di velocità allo stato stazionario (4 ore). Lezioni 12 e 13
• Testi di riferimento: Cap 5
• Inibizione e attivazione reversibili (6 ore). Lezioni 14, 15 e 16
• Testi di riferimento: Cap 6
• Reazioni con più di un substrato (6 ore). Lezioni 17, 18 e 19
• Testi di riferimento: Cap 8
• Effetto del pH sull'attività enzimatica (2 ore). Lezione 20
• Testi di riferimento: Cap 10
• Effetti della temperatura sull'attività enzimatica (2 ore). Lezione 21
• Testi di riferimento: Cap 11
• Cinetica rapida (fasi transitorie delle reazioni enzimatiche) (2 ore). Lezione 22
• Testi di riferimento: Cap 14
• Caratterizzazione cinetica della beta-galattosidasi e sua inibizione con IPTG. Esercitazioni pratiche di laboratorio (6 ore) + analisi dei dati sperimentali con MatLab (2 ore).

Messa a punto delle condizioni sperimentali (3 ore)

Determinazione dei parametri cinetici della reazione enzimatica (3 ore)

Caratterizzazione del meccanismo di inibizione e analisi dei dati con MatLab (2 ore).

Lezioni 23, 24 e 25.

• Testi di riferimento: Materiale didattico fornito tramite la pagina Classroom del corso

Criteri di valutazione per l’esame finale:

Conoscenza e comprensione (30%)

• Valutazione della capacità dello studente di dimostrare una solida comprensione dei principi teorici della cinetica enzimatica, inclusi stati stazionari, equilibrio rapido, effetti di pH e temperatura, tipi di inibizione e attivazione enzimatica, e tecniche di cinetica rapida.
• Capacità di descrivere con precisione i metodi sperimentali e le strategie di analisi dei dati enzimatici.

Applicazione pratica delle conoscenze (25%)

-Capacità di applicare correttamente i principi della cinetica enzimatica per derivare e utilizzare equazioni che descrivono sistemi semplici e complessi.

-Abilità nell’analisi quantitativa dei dati sperimentali utilizzando metodi grafici e software dedicati.

-Esecuzione e interpretazione di misurazioni cinetiche con correttezza tecnica.

Autonomia di giudizio (15%)

-Capacità di scegliere autonomamente le condizioni sperimentali e i metodi di misurazione più appropriati per studi specifici.

-Giudizio critico sulla qualità e affidabilità dei dati sperimentali, con interpretazione coerente dei risultati e scelta del modello teorico più adatto.

Capacità di comunicazione (15%)

-Abilità nel presentare dati, equazioni e grafici in modo chiaro e organizzato, sia in forma scritta che orale.

-Capacità di spiegare e giustificare l’analisi dei dati e il modello teorico adottato, collegandoli alle relazioni struttura-funzione della proteina studiata.

Capacità di apprendimento e problem solving (15%)

-Dimostrazione di capacità di affrontare e risolvere in modo autonomo nuovi problemi legati alla cinetica enzimatica.

-Capacità di apprendimento indipendente e progressi nella comprensione e applicazione delle competenze acquisite, anche con supervisione limitata.

• LIBRI DI TESTO:

Fundamentals of Enzyme Kinetics

IV edition – Wiley

Athel Cornish-Bowden

SLIDES OF LECTURES:

provided through CLASSROOM

Enzyme Assays- Second Edition

A Practical Approach (optional)

Robert Eisenthal and Michael J. Danson

Oxford University Press

L’insegnamento, composto dai moduli integrati Bioethics (3 CFU) e Regulatory Aspects of Scientific Research (3 CFU), ha come tema gli aspetti etici e regolatori della ricerca scientifica, strettamente interconnessi sul piano morale e legislativo. Gli studenti avranno modo di comprendere come lo sviluppo della ricerca scientifica possa aprire nuovi orizzonti al sapere e contribuire al miglioramento della nostra vita, ma contemporaneamente ponga la società di fronte alla necessità di stabilire principi etici e norme di legge alle quali i ricercatori si devono attenere. Gli studenti conosceranno e comprenderanno aspetti specifici della regolamentazione della ricerca scientifica riguardanti l’efficacia e la sicurezza di nuovi prodotti a uso terapeutico e diagnostico. Gli obiettivi generali e specifici di ogni modulo di insegnamento sono descritti in dettaglio nelle apposite sezioni.

REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Introduzione al Sistema Regolatorio Europeo, Enti Regolatori dell'UE e i loro Ruoli/Attività, Quadro Giuridico Farmaceutico, Attività Regolatorie dell'EMA e delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a Supporto dell'Innovazione, Ricerca e Sviluppo del Prodotto

Quadro Giuridico dell'UE e Attuazione Nazionale delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP), Ruolo e Ambito dell'Ispezione GMP

Specifici Allegati delle GMP: Biologici, Medicinali Derivati dal Plasma

Legislazione sui Trial Clinici nell'UE, Buona Pratica Clinica (GCP), Linee Guida

Sperimentazione Non Clinica, Fasi degli Studi Clinici, Metodologia della Ricerca, Trial Platform, Trial Complessi

Procedure di Autorizzazione all'Immissione in Commercio nell'UE, Tipologie di Autorizzazione (Standard, Condizionata, Circostanze Eccezionali), Biosimilari e Generici

Farmacovigilanza nell'UE, Raccolta e Gestione delle Segnalazioni di Reazioni Avverse Sospette, Piano di Gestione del Rischio, Sistema di Farmacovigilanza, Gestione dei Segnali, Comunicazione della Sicurezza

Le informazioni di prodotto (Riassunto delle caratteristiche del prodotto, foglio illustrativo e etichetta) per i Medicinali ad uso umano

Regolamento Pediatrico

Medicinali Orfani

Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Variazioni, Carenze, Sospensione, Revoca, Prezzi, Rimborso e Accesso al Mercato, Strumenti di Accesso Anticipato

Esercitazioni Pratiche con l'Utilizzo del Registro Comunitario della Commissione Europea, Sessione di Domande e Risposte

Modulo: BIOETHICS
Modulo BIOETHICS (CFU 3) a.a. 2025/2026

Programma

Il corso si propone di presentare alcuni temi e questioni che sono al centro della bioetica quali la nascita, la cura, la morte, e la sperimentazione sia su esseri umani sia su animali non umani. Verranno inoltre forniti alcuni elementi fondamentali dell’etica della ricerca scientifica, con attenzione alla Research Integrity e Misconduct.

Gli studenti saranno invitati a confrontarsi con i dilemmi morali legati alle nuove acquisizioni della ricerca scientifica e con le implicazioni che questa trasformazione comporta nel rapporto tra scienza e società. Il confronto avverrà anche attraverso l'esame di situazioni immaginarie o casi reali.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH

• Introduzione

al sistema regolatorio europeo

Panoramica sugli enti

regolatori dell'UE e i loro ruoli/attivitàQuadro giuridico farmaceutico

europeoAttività regolatorie dell'EMA e

delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a supporto dell'innovazione,

ricerca e sviluppo del prodotto.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Quadro

giuridico europeo e attuazione nazionale delle Good Manufacturing Practices

(GMP)

Definizione e scopo delle GMPRuolo e ambito delle ispezioni

GMP

Annexes

specifici delle GMP: Biologici e Medicinali derivati dal plasma

Normative riguardanti i

prodotti biologiciRegolamentazione dei medicinali

derivati dal plasma

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Sperimentazione non-clinica

·

Regolamentazioni

sulla sperimentazione animale e Buone Pratiche di Laboratorio (GLP).

·

Principi etici: 3Rs

(Replacement, Reduction, Refinement).

·

Descrizione

delle fasi pre-cliniche: tossicità acuta, cronica, farmacocinetica e

farmacodinamica.

·

Modelli

animali utilizzati per gli studi non-clinici.

·

Importanza

delle linee guida per garantire la qualità degli studi

·

Tipologie di

studi: in vitro e in vivo.

·

La

valutazione della tossicità: acuta, cronica, mutagenicità, carcinogenicità e

tossicità riproduttiva.

·

Ruolo dei dati non-clinici nell'approvazione dei

farmaci e nel disegno degli studi clinici.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Legislazione

sui trial clinici nell'UE

Good Clinical Practice (GCP) e

il loro impatto sulla sicurezza e validità degli studi clinici.Linee guida rilevanti per la

conduzione di studi cliniciFirst in human, studi di fase I

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Fasi degli

studi clinici e evidenze richieste

Livelli di qualità e tipo di

evidenzaMetodologia della ricerca,

studi platform, trials complessi

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Procedure di

autorizzazione all'immissione in commercio nell'UE

Tipologie di autorizzazioni

(standard, condizionata, in circostanze eccezionali)Medicinali biosimilari,

generici e domande di autorizzazione ibride

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Farmacovigilanza

nell'UE

Raccolta e gestione delle segnalazioni

di sospette reazioni avversePiano di gestione del rischio,

sistema di farmacovigilanza, gestione dei segnali, comunicazione della

sicurezza, dati di utilizzo in pratica clinica

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Riassunto

delle caratteristiche del prodotto, etichetta e Foglio Illustrativo per

medicinali ad uso umano

Il

ruolo dello SmPC, dell'etichettatura e del foglio illustrativo nel quadro

regolatorio.Le

principali differenze tra SmPC e foglio illustrativo (PL). L'importanza

di informazioni chiare e accurate per garantire l'uso sicuro dei

medicinali.Identificare

le informazioni regolatorie chiave (ad esempio, istruzioni per il

dosaggio, effetti collaterali) e verificare se le informazioni sono

correttamente allineate tra SmPC, etichettatura e foglio illustrativo.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Medicinali orfani

per le malattie rare

Definizione e regolamentazione

dei farmaci orfani, Registro Medicinali Orfani e consultazione, esempi

Medicinali

ad uso pediatrico

Regolamento pediatrico e

aspetti scientifici e regolatoriIl piano di sviluppo pediatrico

(PIP) e il ruolo del PDCO ((Pediatric Committee)Comprendere le specificità

scientifiche degli studi clinici pediatrico, inclusi gli approcci, le

metodologie e le differenze fisiologiche tra adulti e bambini

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Considerazioni

specifiche per i Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Regolamentazione degli ATMP e applicazioni

pratiche

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Accesso alle

terapie e modifiche ai termini dell’autorizzazione durante il ciclo di vita di

un medicinale

Prezzi, rimborso e accesso al

mercatoStrumenti di accesso anticipato

Variazioni, carenze,

sospensione e revoca

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Esercitazione

pratica con la consultazione del Registro Comunitario della Commissione Europea

e

Analisi di casi pratici

utilizzando il registro europeoSessione di domande e risposte

(Q&A)

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS

• Che cos'è la bioetica? – Parte 1
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Che cos'è la bioetica? – Parte 2
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: un'introduzione
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: deontologismo e consequenzialismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: etica delle virtù, comunitarismo, libertarismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica clinica: cura
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nella vita prima della nascita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche relative alla fine della vita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nel trapianto e nella medicina rigenerativa
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca e utilizzo degli animali non umani
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Bioetica e principio etico della giustizia
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente

BIOETHICS
Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Introduzione al Sistema Regolatorio Europeo, Enti Regolatori dell'UE e i loro Ruoli/Attività, Quadro Giuridico Farmaceutico, Attività Regolatorie dell'EMA e delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a Supporto dell'Innovazione, Ricerca e Sviluppo del Prodotto

Quadro Giuridico dell'UE e Attuazione Nazionale delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP), Ruolo e Ambito dell'Ispezione GMP

Specifici Allegati delle GMP: Biologici, Medicinali Derivati dal Plasma

Legislazione sui Trial Clinici nell'UE, Buona Pratica Clinica (GCP), Linee Guida

Sperimentazione Non Clinica, Fasi degli Studi Clinici, Metodologia della Ricerca, Trial Platform, Trial Complessi

Procedure di Autorizzazione all'Immissione in Commercio nell'UE, Tipologie di Autorizzazione (Standard, Condizionata, Circostanze Eccezionali), Biosimilari e Generici

Farmacovigilanza nell'UE, Raccolta e Gestione delle Segnalazioni di Reazioni Avverse Sospette, Piano di Gestione del Rischio, Sistema di Farmacovigilanza, Gestione dei Segnali, Comunicazione della Sicurezza

Le informazioni di prodotto (Riassunto delle caratteristiche del prodotto, foglio illustrativo e etichetta) per i Medicinali ad uso umano

Regolamento Pediatrico

Medicinali Orfani

Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Variazioni, Carenze, Sospensione, Revoca, Prezzi, Rimborso e Accesso al Mercato, Strumenti di Accesso Anticipato

Esercitazioni Pratiche con l'Utilizzo del Registro Comunitario della Commissione Europea, Sessione di Domande e Risposte

Modulo: BIOETHICS
Modulo BIOETHICS (CFU 3) a.a. 2025/2026

Programma

Il corso si propone di presentare alcuni temi e questioni che sono al centro della bioetica quali la nascita, la cura, la morte, e la sperimentazione sia su esseri umani sia su animali non umani. Verranno inoltre forniti alcuni elementi fondamentali dell’etica della ricerca scientifica, con attenzione alla Research Integrity e Misconduct.

Gli studenti saranno invitati a confrontarsi con i dilemmi morali legati alle nuove acquisizioni della ricerca scientifica e con le implicazioni che questa trasformazione comporta nel rapporto tra scienza e società. Il confronto avverrà anche attraverso l'esame di situazioni immaginarie o casi reali.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH

• Introduzione

al sistema regolatorio europeo

Panoramica sugli enti

regolatori dell'UE e i loro ruoli/attivitàQuadro giuridico farmaceutico

europeoAttività regolatorie dell'EMA e

delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a supporto dell'innovazione,

ricerca e sviluppo del prodotto.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Quadro

giuridico europeo e attuazione nazionale delle Good Manufacturing Practices

(GMP)

Definizione e scopo delle GMPRuolo e ambito delle ispezioni

GMP

Annexes

specifici delle GMP: Biologici e Medicinali derivati dal plasma

Normative riguardanti i

prodotti biologiciRegolamentazione dei medicinali

derivati dal plasma

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Sperimentazione non-clinica

·

Regolamentazioni

sulla sperimentazione animale e Buone Pratiche di Laboratorio (GLP).

·

Principi etici: 3Rs

(Replacement, Reduction, Refinement).

·

Descrizione

delle fasi pre-cliniche: tossicità acuta, cronica, farmacocinetica e

farmacodinamica.

·

Modelli

animali utilizzati per gli studi non-clinici.

·

Importanza

delle linee guida per garantire la qualità degli studi

·

Tipologie di

studi: in vitro e in vivo.

·

La

valutazione della tossicità: acuta, cronica, mutagenicità, carcinogenicità e

tossicità riproduttiva.

·

Ruolo dei dati non-clinici nell'approvazione dei

farmaci e nel disegno degli studi clinici.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Legislazione

sui trial clinici nell'UE

Good Clinical Practice (GCP) e

il loro impatto sulla sicurezza e validità degli studi clinici.Linee guida rilevanti per la

conduzione di studi cliniciFirst in human, studi di fase I

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Fasi degli

studi clinici e evidenze richieste

Livelli di qualità e tipo di

evidenzaMetodologia della ricerca,

studi platform, trials complessi

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Procedure di

autorizzazione all'immissione in commercio nell'UE

Tipologie di autorizzazioni

(standard, condizionata, in circostanze eccezionali)Medicinali biosimilari,

generici e domande di autorizzazione ibride

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Farmacovigilanza

nell'UE

Raccolta e gestione delle segnalazioni

di sospette reazioni avversePiano di gestione del rischio,

sistema di farmacovigilanza, gestione dei segnali, comunicazione della

sicurezza, dati di utilizzo in pratica clinica

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Riassunto

delle caratteristiche del prodotto, etichetta e Foglio Illustrativo per

medicinali ad uso umano

Il

ruolo dello SmPC, dell'etichettatura e del foglio illustrativo nel quadro

regolatorio.Le

principali differenze tra SmPC e foglio illustrativo (PL). L'importanza

di informazioni chiare e accurate per garantire l'uso sicuro dei

medicinali.Identificare

le informazioni regolatorie chiave (ad esempio, istruzioni per il

dosaggio, effetti collaterali) e verificare se le informazioni sono

correttamente allineate tra SmPC, etichettatura e foglio illustrativo.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Medicinali orfani

per le malattie rare

Definizione e regolamentazione

dei farmaci orfani, Registro Medicinali Orfani e consultazione, esempi

Medicinali

ad uso pediatrico

Regolamento pediatrico e

aspetti scientifici e regolatoriIl piano di sviluppo pediatrico

(PIP) e il ruolo del PDCO ((Pediatric Committee)Comprendere le specificità

scientifiche degli studi clinici pediatrico, inclusi gli approcci, le

metodologie e le differenze fisiologiche tra adulti e bambini

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Considerazioni

specifiche per i Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Regolamentazione degli ATMP e applicazioni

pratiche

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Accesso alle

terapie e modifiche ai termini dell’autorizzazione durante il ciclo di vita di

un medicinale

Prezzi, rimborso e accesso al

mercatoStrumenti di accesso anticipato

Variazioni, carenze,

sospensione e revoca

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Esercitazione

pratica con la consultazione del Registro Comunitario della Commissione Europea

e

Analisi di casi pratici

utilizzando il registro europeoSessione di domande e risposte

(Q&A)

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS

• Che cos'è la bioetica? – Parte 1
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Che cos'è la bioetica? – Parte 2
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: un'introduzione
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: deontologismo e consequenzialismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: etica delle virtù, comunitarismo, libertarismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica clinica: cura
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nella vita prima della nascita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche relative alla fine della vita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nel trapianto e nella medicina rigenerativa
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca e utilizzo degli animali non umani
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Bioetica e principio etico della giustizia
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente

REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Modulo: Bioethics

L’esame prevede un colloquio orale in cui si chiederà di rispondere a tre domande che verteranno su argomenti del programma.

Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: Regulatory Aspects of Scientific Research

La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene principalmente tramite un esame orale della durata di circa 30 minuti. Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

BIOETHICS
Modulo: Bioethics

L’esame prevede un colloquio orale in cui si chiederà di rispondere a tre domande che verteranno su argomenti del programma.

Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: Regulatory Aspects of Scientific Research

La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene principalmente tramite un esame orale della durata di circa 30 minuti. Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
LIBRI DI TESTO Dispense e presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS
Alastair V. Campbell, Bioethics: The basics, London and New York: Routledge, 2nd Edition, 2017

Ulteriori indicazioni saranno fornite durante il corso.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
La bibliografia di riferimento (cartella Risorse aggiuntive) e il materiale didattico sono forniti dal docente tramite la piattaforma eLearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=17309

Modulo: BIOETHICS
David B. Resnik, The Ethics of Science: An Introduction, London and New York: Routledge, 1998; Tom L. Beauchamp and James F. Childress (edited by), Principles of Biomedical Ethics, Oxford: Oxford University Press, 8th Edition, 2019; Helga Kuhse and Peter Singer (edited by), A Companion to Bioethics, Blackwell Publishing Ltd, 2nd Edition, 2009

BIOETHICS
Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
LIBRI DI TESTO Dispense e presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS
Alastair V. Campbell, Bioethics: The basics, London and New York: Routledge, 2nd Edition, 2017

Ulteriori indicazioni saranno fornite durante il corso.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
La bibliografia di riferimento (cartella Risorse aggiuntive) e il materiale didattico sono forniti dal docente tramite la piattaforma eLearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=17309

Modulo: BIOETHICS
David B. Resnik, The Ethics of Science: An Introduction, London and New York: Routledge, 1998; Tom L. Beauchamp and James F. Childress (edited by), Principles of Biomedical Ethics, Oxford: Oxford University Press, 8th Edition, 2019; Helga Kuhse and Peter Singer (edited by), A Companion to Bioethics, Blackwell Publishing Ltd, 2nd Edition, 2009

La prova finale consiste nella preparazione e nella discussione di un elaborato originale redatto dallo studente, sotto la guida di un docente relatore, in lingua inglese e a seguito di uno specifico tirocinio formativo interamente dedicato al lavoro sperimentale riguardante l’argomento della tesi. Al termine di questa esperienza, gli studenti saranno in grado di riportare in forma scritta, presentare e discutere in modo critico un lavoro di ricerca sperimentale svolto su una tematica specifica, dimostrando inoltre conoscenza e padronanza della letteratura scientifica pertinente.

Lo studente sarà orientato nella scelta dell’argomento di tesi attraverso un breve tirocinio che prevede la frequentazione di tre laboratori specializzati in varie tematiche di ricerca e che utilizzano approcci metodologici diversi. Al termine di questa esperienza gli studenti avranno acquisito delle basi preliminari per una scelta consapevole della tematica di ricerca e del laboratorio in cui intenderanno svolgere la tesi sperimentale.

Obiettivi generali
Al termine del corso, lo studente avrà acquisito le principali nozioni di base riguardanti la chimica farmaceutica attraverso un approccio di tipo biochimico. In particolare, lo stesso conoscerà i principi fisici e chimici dell’azione dei farmaci, le classi di recettori su cui i farmaci agiscono e l’azione delle principali classi di farmaci sui relativi recettori.
Obiettivi specifici
a) conoscenza e capacità di comprensione - conoscenza delle principali classi di recettori coinvolti nell’azione dei farmaci - conoscenza della struttura chimica dei farmaci
b) capacità di applicare conoscenza e comprensione - capacità di spiegare il meccanismo di azione dei farmaci in chiave biochimica - capacità di interpretare il legame fra farmaco e recettore
c) autonomia di giudizio - saper identificare i fenomeni biochimici alla base dell’azione dei farmaci - saper valutare l’eventuale azione dei farmaci su recettori diversi
d) abilità comunicative - saper riprodurre le strutture chimiche dei farmaci - saper descrivere l’interazione dei farmaci sui relativi recettori in chiave biochimica
e) capacità di apprendimento - acquisizione delle basi della chimica farmaceutica per proseguire l’approfondimento della materia - capacità di applicare le conoscenze acquisite in contesti lavorativi chimico-farmaceutici

Introduction to medicinal chemistry

Drug discovery

The pathological process approach

Let’s talk about drugs

• -
• Testi di riferimento: -

l'esame è svolto in presenza, gli studenti dovranno discutere un articolo scientifico nel campo della chimica farmaceutica, stressando lo stato dell'arte ed il razionale di progettazione

The slide of the course will be available. Any drug discovery book is fine to reach the mandatory knowledge about medicinal chemistry

Lo studente apprenderà i principi teorico/pratici delle metodologie più frequentemente usate nell’ambito della Biochimica Clinica e Biologia Molecolare Clinica e sarà in grado di valutare e interpretare criticamente i procedimenti sperimentali e i risultati dei test usati per la diagnosi di alcune delle principali patologie.

In particolare, lo studente sarà in grado di descrivere in maniera completa l’esecuzione di un test diagnostico, dalla fase di prelievo del campione, sia esso un liquido biologico (plasma, siero, urine), un preparato tissutale o cellulare, alla fase dello studio delle principali macromolecole (proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici) o dei metaboliti di rilevanza clinica in esso presenti, fino all’interpretazione dei risultati diagnostici.

Lo studente apprenderà i principi teorico/pratici delle metodologie più frequentemente usate nell’ambito delle analisi diagnostiche biomolecolari e sarà in grado di valutare e interpretare criticamente i procedimenti sperimentali e i risultati dei test usati per la diagnosi di alcune delle principali patologie.

In particolare, lo studente sarà in grado di descrivere in maniera completa l’esecuzione di un test diagnostico, dalla fase di prelievo del campione, sia esso un liquido biologico (plasma, siero, urine), un preparato tissutale o cellulare, fino all’interpretazione dei risultati dello studio diagnostico

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense.
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS

• Prelievo e frazionamento dei materiali biologici. Tecniche centrifugative. Tecniche cromatografiche.
• Tecniche elettroforetiche. Elettroforesi mono e bidimensionale. Focalizzazione per punto isoelettrico. Quadri elettroforetici di liquidi biologici e loro utilizzazione diagnostica (sieroproteine totali, emoglobine, proteine urinarie).
• Tecniche Spettroscopiche. Spettroscopia nell'ultravioletto e visibile. Spettrofluorimetria. Turbidimetria e nefelometria. Luminometria.
• Determinazioni di attività enzimatiche e quadri enzimatici ed isoenzimatici dei tessuti e dei liquidi biologici a scopi diagnostici (esempio e.g. diagnosi dell'infarto del miocardio tramite studio di isoenzimi).

Dosaggi di metaboliti, valutazione degli stati dismetabolici (esempio: dosaggio del glucosio nella diagnosi e monitoraggio della malattia diabetica)

• Produzione e uso di antisieri e di anticorpi monoclonali. Tecniche immunologiche d'uso nella biochimica clinica e loro applicazioni diagnostiche (immunoprecipitazione, metodi immunoelettroforetici, immunoenzimatici e radioimmunologici, immunoblotting, citofluorimetria e immunofluorescenza). I gruppi sanguigni e le prove di compatibilità trasfusionale.

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS

• Tecniche generali di biologia molecolare. Isolamento e analisi degli acidi nucleici. Enzimi di restrizione e di modificazione, elettroforesi, Southern e Northern blot, oligonucleotidi, PCR. Preparazione di sonde radioattive e fluorescenti.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• I polimorfismi del DNA. Le malattie genetiche mendeliane: autosomiche dominanti, autosomiche recessive, X-linked. Malattie poligeniche multifattoriali. Anomalie cromosomiche.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Tecniche avanzate di diagnostica molecolare: microarray, Real-Time PCR, sequenziamento del DNA, sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• La diagnostica molecolare nella diagnosi prenatale, nella microbiologia clinica, in oncologia, nella medicina forense
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts
• Verso una medicina di precisione: sequenziamento del genoma, dell’esoma, del trascrittoma, sequenziamento a singola cellula.
• Testi di riferimento: Relevant chapters of the recommended textbooks. Lecture handouts

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Gli studenti saranno valutati mediante esame orale

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
La valutazione delle conoscenze dello studente sarà accertata tramite una prova orale che verterà sul programma del modulo di biochimica clinica

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Articoli e reviews, oltre alle presentazioni delle lezioni effettuate (PDF), saranno disponibili sul sito web del corso sulla piqatteforma e-learning

TESTI:

Biologia Molecolare e tecniche di base:

Zlatanova J and van Holde KJ, Biologia Molecolare, struttura e dinamica di genomi e proteomi, Zanichelli ed. (2018), edizione italiana

Molecular Biology: structure and dynamics of genomes and proteomes, Taylor and Francis eds, edizione inglese

Tecniche di Biologia Molelcolare:

Hofmann A & Clokie S, Wilson and Walker’s Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology (8th edition), Cambridge University Press (2018)

Brown TA, Biotecnologie Molecolari, principi e tecniche (2a edizione), Zanichelli (2017), edizione italiana

Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction, John Wiley and Sons eds., edizione inglese

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
Il materiale didattico per il modulo di Biochimica Clinica è costituito da: articoli scientifici, review, siti internet specializzati e libri di testo

Il docente mette a disposizione le diapositive e gli articoli che saranno caricate sulla piattaforma e-learning

Libri di testo:

Wilson and Walker's Principles and Techniques of Biochemistry and Molecular Biology

Marshall, Lapsley, Day, Ayling. Clinical Biochemistry: Metabolic and clinical aspects. Churcill Livingstone, Elsevier

Modulo: MOLECULAR DIAGNOSTICS
Non prevista

Modulo: BIOCHEMICAL DIAGNOSTICS
N/D

Il corso di “MEDICAL AND PHARMACEUTICAL BIOTECHNOLOGIES” è costituito dai moduli integrati “Pharmaceutical Biotechnologies” e “Microbial Biotechnologies: Medical Applications”. I risultati di apprendimento del corso riguardano i metodi per la produzione industriale di sostanze farmaceutiche e le strategie biotecnologiche utilizzate nello studio e il contrasto delle infezioni batteriche. Gli obiettivi formativi di ogni singolo modulo sono consultabili nell’apposita sezione relativa al modulo stesso.

Il corso rappresenta il primo insegnamento di Nanotecnologie e si prefigge di fornire le conoscenze di base sui nanovettori attualmente utilizzati nella veicolazione di sostanze biologicamente attive. Lo studente sarà in grado di comprendere la struttura, le applicazioni delle principali classi di nanocarrier e di come esse influenzino il rilascio dell’attivo ai fini dell’attività biologica. Lo studente apprenderà le tecniche di caratterizzazione dei nanovettori in funzione della proprietà chimico fisica da definire. Sarà inoltre scopo del corso quello di fornire informazioni circa le sostanze da utilizzare nella formulazione del nanocarrier e in particolare delle tecniche di derivatizzazione al fine di ottenere delle veicolazioni mirate con strategie di targeting attivo e passivo. Particolare attenzione verrà posta alla veicolazione di principi attivi biologici e biotecnologici per vari campi di applicazione.

Obiettivi generali.

L’insegnamento è svolto tramite lezioni frontali che vengono, per gli argomenti altamente specializzanti, integrate da seminari tematici coordinati in aula dal docente.

L’insegnamento si propone di sviluppare le seguenti competenze:

-conoscere le strutture e le funzioni delle varie classi di nanovettori, le problematiche formulative e produttive dei nanovettori;

-comprendere le relazioni esistenti tra proprietà chimico-fisiche e applicazione del nanocarrier;

-comprendere l’importanza delle varie tecniche di caratterizzazione per definire le proprietà chimico-fisiche del nanocarrier;

-comprendere l’importanza delle sostanze utilizzate e delle derivatizzazioni superficiali per ottenere una veicolazione mirata con strategie di targeting attivo e passivo;

-comprendere quale sia il nanovettore da utilizzare in funzione della natura del principio attivo e del campo di applicazione.

Obiettivi Specifici.

a) conoscenza e capacità di comprensione:

Conoscenza e comprensione del rapporto tra struttura e funzione dei nanovettori e delle proprietà chimico fisiche;

conoscenza delle varie tecniche di caratterizzazione;

conoscenza delle sostanze utilizzate e delle derivatizzazioni superficiali per ottenere una veicolazione mirata con strategie di targeting attivo e passivo;

conoscenza delle limitazioni legate alla natura del principio attivo e al campo di applicazione e loro influenza nella scelta del nanocarrier.

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione:

capacità di scelta e di formulazione del nanocarrier in funzione della sostanza attiva da veicolare e del campo di applicazione;

capacità di scelta di tecniche appropriate per la caratterizzazione del nanocarrier.

c) autonomia di giudizio:

saper risolvere autonomamente problemi di veicolazione;

saper individuare gli ostacoli legati alla natura del principio attivo, alla via di somministrazione o al campo di applicazione nella scelta del nanocarrier più idoneo;

saper selezionare e valutare le tecniche più appropriate per la caratterizzazione del nanocarrier.

d) abilità comunicative:

saper illustrare e spiegare i vari tipi di nanocarrier e le loro applicazioni in termini appropriati e con rigore logico;

saper illustrare le principali tecniche di caratterizzazione in generale;

saper descrivere le strategie di targeting e il campo di applicazione dei nanocarrier.

e) capacità di apprendimento:

acquisizione dei fondamenti e degli strumenti cognitivi per proseguire autonomamente nell’approfondimento delle nanotecnologie;

acquisizione delle conoscenze di base per progredire autonomamente in altre discipline biologiche e tecnologiche formulative;

capacità di apprendere rapidamente e applicare le conoscenze apprese in differenti contesti lavorativi.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Drug delivery and targeting: considerazioni generali. Ostacoli e vantaggi dell'applicazione dei nanocarriers nella veicolazione orale, polmonare, parenterale, nasale, oculare al cervello, dermica e transdermica.

Progettazione intelligente ed efficace di nanocarrier per il drug delivery, targeting e per la diagnostica. Medicina personalizzata.

Considerazioni circa la nanotossicologia.

Interazioni tra nanosistemi e biosistemi.

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Il corso prevede la classificazione e la descrizione dei concetti fondamentali delle nanoparticelle, le principali modifiche chimiche al fine di funzionalizzare il vettore sulla base del loro principale utilizzo in ambito biotecnologico.

PARTE GENERALE (8 ore):

Descrizione delle proprietà e struttura delle interazioni biologiche per le applicazioni dei principali nanocarrier attualmente utilizzati in nanotecnologia: liposomi, nanoparticelle basate su virus, nanoparticelle di oro e magnetiche, nanomateriali di carbonio e Quantum Dots.

PARTE SECONDA (12 ore):

Nanoparticelle polimeriche di origine proteica: strategie di funzionalizzazione di nanoparticelle utilizzando ingegneria genetica e bioconiugazione chimica con vari gruppi funzionali; strategie per la coniugazione chimica proteina-farmaco e peptide-farmaco: modifiche e ruolo dei peptidi naturali per nanoparticelle. Nanoparticelle ibride di polimeri proteici sintetici per il rilascio di farmaci: nanoparticelle derivate da polimeri e proteine ​​legate in modo covalente, assemblate idrofobicamente e auto-assemblate mediante interazioni elettrostatiche.

PARTE TERZA (4 ore):

Visita ai laboratori di ricerca al fine di conoscere e comprendere l’uso e il funzionamento della strumentazione di laboratorio. Gli studenti saranno divisi in piccoli gruppi e dovranno leggere, comprendere, discutere tra di loro ed esporre alla classe con una breve presentazione power point, un articolo scientifico, assegnato dal docente, relativo all’impiego e utilizzo di nanoparticelle per sviluppare le capacità di comunicazione, critica e giudizio dello studente.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

• Argomento 1: Introduzione al corso con illustrazione del programma, dei testiconsigliati, delle modalità di esame e della ricerca del materiale per farela tesina, insieme alla Prof.ssa BaioccoDrug Delivery and Drug Targeting, where do we stand? (settimana 1)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 2: Stimuli sensitive targetingPEG long circulating nanoparticles/regulatory issues on Nanomaterial,Nanocarriers Protein corona related aspects in drug delivery and targeting (settimana 2)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 3: ExosomesBrain Delivery (settimana 3)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 4: Nasal Delivery-nose to brain deliveryPulmonary and ocular delivery (settimana 4)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 5: Dermal and Transdermal deliveryEsercitazioni dimostrative in laboratorio per mostrare alcune delletecniche utili alla caratterizzazione dei nanovettori (settimana 5)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 6: Flipped classroom:diversi gruppi per un'esposizione di 20 minuti su un paper scientifico a scelata e relativa discussione (settimana 6)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS

• •Introduction and overview on main nanovectors in biotechnology
• •Functionalization

Strategies and Biochemical Applications

• •Flipped class

verrà valutata tramite dissertazione orale la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

Oltre ai testi consigliati di seguito, reperibili come ebook nel sistema bibliotecario Sapienza, saranno fornite le diapositive proiettate durante il corso e materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre continui aggiornamenti sugli argomenti trattati.

1) Nanomedicine for drug delivery and therapeutics, Edited by Ajay Kumar Mishra, Wiley 2013.

2) Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

3) Pharmaceutical Nanotechnology Edited by Jean Cornier, Andrew Owen, Arno Kwade, and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Oltre ai testi consigliati di seguito, alcuni consultabili come ebook, e alle diapositive proiettate durante il corso, verrà fornito materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre aggiornamenti sugli argomenti trattati.

Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Advances in Protein Chemistry and Structural Biology: Protein and peptide Nanoparticles for drug delivery. Edited by Rossen Donev

Nanoparticles in Biology and Medicine. Edited by Enrico Ferrari e Mickhail Soloviev, Springer Protocols, Humana Press.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
N/D
Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
N/D

Il corso rappresenta il primo insegnamento di Nanotecnologie e si prefigge di fornire le conoscenze di base sui nanovettori attualmente utilizzati nella veicolazione di sostanze biologicamente attive. Lo studente sarà in grado di comprendere la struttura, le applicazioni delle principali classi di nanocarrier e di come esse influenzino il rilascio dell’attivo ai fini dell’attività biologica. Lo studente apprenderà le tecniche di caratterizzazione dei nanovettori in funzione della proprietà chimico fisica da definire. Sarà inoltre scopo del corso quello di fornire informazioni circa le sostanze da utilizzare nella formulazione del nanocarrier e in particolare delle tecniche di derivatizzazione al fine di ottenere delle veicolazioni mirate con strategie di targeting attivo e passivo. Particolare attenzione verrà posta alla veicolazione di principi attivi biologici e biotecnologici per vari campi di applicazione.

DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Drug delivery and targeting: considerazioni generali. Ostacoli e vantaggi dell'applicazione dei nanocarriers nella veicolazione orale, polmonare, parenterale, nasale, oculare al cervello, dermica e transdermica.

Progettazione intelligente ed efficace di nanocarrier per il drug delivery, targeting e per la diagnostica. Medicina personalizzata.

Considerazioni circa la nanotossicologia.

Interazioni tra nanosistemi e biosistemi.

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Il corso prevede la classificazione e la descrizione dei concetti fondamentali delle nanoparticelle, le principali modifiche chimiche al fine di funzionalizzare il vettore sulla base del loro principale utilizzo in ambito biotecnologico.

PARTE GENERALE (8 ore):

Descrizione delle proprietà e struttura delle interazioni biologiche per le applicazioni dei principali nanocarrier attualmente utilizzati in nanotecnologia: liposomi, nanoparticelle basate su virus, nanoparticelle di oro e magnetiche, nanomateriali di carbonio e Quantum Dots.

PARTE SECONDA (12 ore):

Nanoparticelle polimeriche di origine proteica: strategie di funzionalizzazione di nanoparticelle utilizzando ingegneria genetica e bioconiugazione chimica con vari gruppi funzionali; strategie per la coniugazione chimica proteina-farmaco e peptide-farmaco: modifiche e ruolo dei peptidi naturali per nanoparticelle. Nanoparticelle ibride di polimeri proteici sintetici per il rilascio di farmaci: nanoparticelle derivate da polimeri e proteine ​​legate in modo covalente, assemblate idrofobicamente e auto-assemblate mediante interazioni elettrostatiche.

PARTE TERZA (4 ore):

Visita ai laboratori di ricerca al fine di conoscere e comprendere l’uso e il funzionamento della strumentazione di laboratorio. Gli studenti saranno divisi in piccoli gruppi e dovranno leggere, comprendere, discutere tra di loro ed esporre alla classe con una breve presentazione power point, un articolo scientifico, assegnato dal docente, relativo all’impiego e utilizzo di nanoparticelle per sviluppare le capacità di comunicazione, critica e giudizio dello studente.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

• Argomento 1: Introduzione al corso con illustrazione del programma, dei testiconsigliati, delle modalità di esame e della ricerca del materiale per farela tesina, insieme alla Prof.ssa BaioccoDrug Delivery and Drug Targeting, where do we stand? (settimana 1)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 2: Stimuli sensitive targetingPEG long circulating nanoparticles/regulatory issues on Nanomaterial,Nanocarriers Protein corona related aspects in drug delivery and targeting (settimana 2)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 3: ExosomesBrain Delivery (settimana 3)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 4: Nasal Delivery-nose to brain deliveryPulmonary and ocular delivery (settimana 4)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 5: Dermal and Transdermal deliveryEsercitazioni dimostrative in laboratorio per mostrare alcune delletecniche utili alla caratterizzazione dei nanovettori (settimana 5)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 6: Flipped classroom:diversi gruppi per un'esposizione di 20 minuti su un paper scientifico a scelata e relativa discussione (settimana 6)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS

• •Introduction and overview on main nanovectors in biotechnology
• •Functionalization

Strategies and Biochemical Applications

• •Flipped class

NANOPARTICLE APPLICATIONS
Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Drug delivery and targeting: considerazioni generali. Ostacoli e vantaggi dell'applicazione dei nanocarriers nella veicolazione orale, polmonare, parenterale, nasale, oculare al cervello, dermica e transdermica.

Progettazione intelligente ed efficace di nanocarrier per il drug delivery, targeting e per la diagnostica. Medicina personalizzata.

Considerazioni circa la nanotossicologia.

Interazioni tra nanosistemi e biosistemi.

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Il corso prevede la classificazione e la descrizione dei concetti fondamentali delle nanoparticelle, le principali modifiche chimiche al fine di funzionalizzare il vettore sulla base del loro principale utilizzo in ambito biotecnologico.

PARTE GENERALE (8 ore):

Descrizione delle proprietà e struttura delle interazioni biologiche per le applicazioni dei principali nanocarrier attualmente utilizzati in nanotecnologia: liposomi, nanoparticelle basate su virus, nanoparticelle di oro e magnetiche, nanomateriali di carbonio e Quantum Dots.

PARTE SECONDA (12 ore):

Nanoparticelle polimeriche di origine proteica: strategie di funzionalizzazione di nanoparticelle utilizzando ingegneria genetica e bioconiugazione chimica con vari gruppi funzionali; strategie per la coniugazione chimica proteina-farmaco e peptide-farmaco: modifiche e ruolo dei peptidi naturali per nanoparticelle. Nanoparticelle ibride di polimeri proteici sintetici per il rilascio di farmaci: nanoparticelle derivate da polimeri e proteine ​​legate in modo covalente, assemblate idrofobicamente e auto-assemblate mediante interazioni elettrostatiche.

PARTE TERZA (4 ore):

Visita ai laboratori di ricerca al fine di conoscere e comprendere l’uso e il funzionamento della strumentazione di laboratorio. Gli studenti saranno divisi in piccoli gruppi e dovranno leggere, comprendere, discutere tra di loro ed esporre alla classe con una breve presentazione power point, un articolo scientifico, assegnato dal docente, relativo all’impiego e utilizzo di nanoparticelle per sviluppare le capacità di comunicazione, critica e giudizio dello studente.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

• Argomento 1: Introduzione al corso con illustrazione del programma, dei testiconsigliati, delle modalità di esame e della ricerca del materiale per farela tesina, insieme alla Prof.ssa BaioccoDrug Delivery and Drug Targeting, where do we stand? (settimana 1)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 2: Stimuli sensitive targetingPEG long circulating nanoparticles/regulatory issues on Nanomaterial,Nanocarriers Protein corona related aspects in drug delivery and targeting (settimana 2)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 3: ExosomesBrain Delivery (settimana 3)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 4: Nasal Delivery-nose to brain deliveryPulmonary and ocular delivery (settimana 4)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 5: Dermal and Transdermal deliveryEsercitazioni dimostrative in laboratorio per mostrare alcune delletecniche utili alla caratterizzazione dei nanovettori (settimana 5)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti
• Argomento 6: Flipped classroom:diversi gruppi per un'esposizione di 20 minuti su un paper scientifico a scelata e relativa discussione (settimana 6)
• Testi di riferimento: Articoli di recente pubblicazione ricercati in aula insieme agli studenti

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS

• •Introduction and overview on main nanovectors in biotechnology
• •Functionalization

Strategies and Biochemical Applications

• •Flipped class

DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
verrà valutata tramite dissertazione orale la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti.

NANOPARTICLE APPLICATIONS
verrà valutata tramite dissertazione orale la conoscenza e la comprensione degli argomenti svolti.

DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

Oltre ai testi consigliati di seguito, reperibili come ebook nel sistema bibliotecario Sapienza, saranno fornite le diapositive proiettate durante il corso e materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre continui aggiornamenti sugli argomenti trattati.

1) Nanomedicine for drug delivery and therapeutics, Edited by Ajay Kumar Mishra, Wiley 2013.

2) Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

3) Pharmaceutical Nanotechnology Edited by Jean Cornier, Andrew Owen, Arno Kwade, and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Oltre ai testi consigliati di seguito, alcuni consultabili come ebook, e alle diapositive proiettate durante il corso, verrà fornito materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre aggiornamenti sugli argomenti trattati.

Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Advances in Protein Chemistry and Structural Biology: Protein and peptide Nanoparticles for drug delivery. Edited by Rossen Donev

Nanoparticles in Biology and Medicine. Edited by Enrico Ferrari e Mickhail Soloviev, Springer Protocols, Humana Press.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
N/D
Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
N/D

NANOPARTICLE APPLICATIONS
Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES

Oltre ai testi consigliati di seguito, reperibili come ebook nel sistema bibliotecario Sapienza, saranno fornite le diapositive proiettate durante il corso e materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre continui aggiornamenti sugli argomenti trattati.

1) Nanomedicine for drug delivery and therapeutics, Edited by Ajay Kumar Mishra, Wiley 2013.

2) Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

3) Pharmaceutical Nanotechnology Edited by Jean Cornier, Andrew Owen, Arno Kwade, and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
Oltre ai testi consigliati di seguito, alcuni consultabili come ebook, e alle diapositive proiettate durante il corso, verrà fornito materiale scientifico integrativo di recente pubblicazione al fine di proporre aggiornamenti sugli argomenti trattati.

Nanoscience and Nanotechnology for Human Health, Edited by Bert Muller and Marcel Van de Voorde, Wiley, 2017

Advances in Protein Chemistry and Structural Biology: Protein and peptide Nanoparticles for drug delivery. Edited by Rossen Donev

Nanoparticles in Biology and Medicine. Edited by Enrico Ferrari e Mickhail Soloviev, Springer Protocols, Humana Press.

Modulo: DRUG DELIVERY AND TARGETING STRATEGIES
N/D
Modulo: NANOPARTICLE APPLICATIONS
N/D

Obiettivi generali
Il corso è finalizzato alla comprensione degli aspetti biochimici e metabolici riguardanti la Nutrizione. In particolare, saranno oggetto del corso lo studio di macro- e micro-nutrienti e dei relativi processi di digestione, assorbimento e trasporto, con descrizione di pathway metabolici e delle relative interconnessioni, e delle regolazioni ormonali. Il corso prevede la trattazione delle principali disfunzioni metaboliche e carenze nutrizionali derivanti da diete sbilanciate, così come la descrizione di caratteristiche e importanza, dal punto di vista metabolico, di composti funzionali, integratori, prodotti dietetici.
Obiettivi specifici
a) conoscenza e capacità di comprensione. Comprensione di: struttura e funzione dei principali macro e micronutrienti; processi di digestione, assorbimento e trasporto dei nutrienti; pathway metabolici e interconnessioni tra i vari metabolismi; regolazione ormonale dei processi metabolici; interrelazioni metaboliche tra i vari organi; ruolo di nutraceutici, integratori alimentari e prodotti dietetici.
b) capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di individuare e descrivere l’importanza nutrizionale dei diversi alimenti, composti funzionali, integratori e di descrivere le principali carenze nutrizionali. Capacità di correlare meccanismi metabolici, funzionalità degli ormoni ai processi digestivi di assorbimento e di trasporto dei nutrienti nel sangue.
c) autonomia di giudizio: Capacità di analizzare il destino metabolico degli alimenti che compongono un pasto; individuazione, dal punto di vista metabolico, delle possibili carenze nutritive di un soggetto che assume una dieta sbilanciata.
d) abilità comunicative: Capacità di descrivere i principali pathway metabolici del metabolismo dei nutrienti e le principali tecniche biochimiche di investigazione correlate.
e) capacità di apprendimento: Capacità di analizzare criticamente la letteratura scientifica nel campo della biochimica della nutrizione.

NUTRITIONAL STANDARDS, GUIDELINES and CALORIMETRY Definition of Food Science and Nutrition Science. Categories of nutrients, macronutrients and micronutrients. From nutrients to foods. The seven classes of foods. Nutritional quality of food. Nutrition and Health. Food and energy. Body mass index (BMI), RDA. Dietary guidelines. Food pyramids.

WATER Water balance. Water requirements. Endogenous and exogenous sources. Water homeostasis in the body. Water hardness. Water as a drink.

CARBOHYDRATES Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides. Nutrition and metabolism of carbohydrates. Lactose intolerance. Galactosemia. Glucose metabolism. Need of carbohydrates. Foods and glucose tolerance, glycemic index, nutrition and diabetes. Dietary fiber: Resistant starch. Soluble and insoluble fibers. Solubility, viscosity and fermentability of dietary fiber. Benefits and negative effects of the fibers. Recommended intake levels. Food sources. Dietary fiber and health.

PROTEINS Nitrogen balance. Protein turnover. Nutritional features of aminoacids. Transamination reactions. Protein needs and requirements of essential aminoacids. Nutritional value of proteins. Food sources of proteins and protein quality. Protein-energy malnutrition. Celiac disease.

LIPIDS Classification, metabolism, function and food sources of lipids. Monounsaturated and polyunsaturated fatty acids. Trans fatty acids. Plasma lipoproteins. Intake recommendations. Cholesterol. Relationship between lipids and diseases. Essential fatty acids (Linoleic acid and alpha-linolenic acid): metabolic functions, RDA, food sources of Omega-6 and omega-3. Cholesterol function, nutrition and control of serum cholesterol concentration. Lipoproteins.

ALCOHOLIC BEVERAGES Ethanol metabolism, diet and alcoholism.

VITAMINS Differences between water-soluble and fat soluble. Nomenclature, sources and properties. Possible causes of deficiencies. B vitamins: general. Vitamins B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12, C: food sources, functions, deficiency. Fat-soluble vitamins A, E, K, D: vitamin molecules to activities, functions, food sources, requirements, deficiency and toxicity.

MINERALS Biochemical functions. Bioavailability. Causes of loss of minerals. Functions, deficiencies and toxicity of sodium, potassium, calcium, phosphorus, magnesium, fluoride, iodine, manganese, copper, zinc, selenium and iron.

OXIDATIVE STRESS AND ANTIOXIDANTS Reactive oxygen and nitrogen species and oxidative stress. Intracellular and extracellular antioxidants. Polyphenols, Bioactive nutritional compounds,

PROBIOTICS AND PREBIOTICS

NUTRIGENETICS AND NUTRIGENOMICS Gene expression, gene mutation and polymorphism, transcription, genetic diseases of interest in nutrition, epigenetic control of chromatin structure and function. Dietary impact of nucleic acids. microRNAs and gene regulation

• introduction, water
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• carbohydrates
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• fiber
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• microbiota and probiotics
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• aminoacids and proteins
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• lipids
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• ethanol
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• liposoluble vitamins
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• hydrosoluble vitamins
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• minerals
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• oxidative stress and antioxidants
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• other bioactive non-nutrients
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• body composition
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• calorimetry
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• nutritional standards, dietary guidelines
• Testi di riferimento: - S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning- M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell

The assessment is a single final exam consisting in a multiple choice test followed by oral discussion of the test.

In the final evaluation, the commission ensures that the student has achieved the course objectives and also his ability to have an overview of the subject and to use a proper and specific language.

• S. S. Gropper and J. L. Smith; “Advanced Nutrition and Human Metabolism”, VII edition, Wadsworth, Cengage Learning
• M. J. Gibney, S. A, Lanham-New, A. Cassidy, H. H. Vorster; “Introduction to Human Nutrition”, III Edition, Wiley-Blackwell
• A. Mariani Costantini, C. Cannella, G. Tomassi; "Alimentazione e nutrizione umana", IIth edition, Il Pensiero Scientifico Editore
• G. Arienti; "Le basi molecolari della nutrizione", Piccin, 2011
• U. Leuzzi, E. Bellocco, D. Barreca; "Biochimica della nutrizione", Zanichelli, 2013

L’insegnamento, composto dai moduli integrati Bioethics (3 CFU) e Regulatory Aspects of Scientific Research (3 CFU), ha come tema gli aspetti etici e regolatori della ricerca scientifica, strettamente interconnessi sul piano morale e legislativo. Gli studenti avranno modo di comprendere come lo sviluppo della ricerca scientifica possa aprire nuovi orizzonti al sapere e contribuire al miglioramento della nostra vita, ma contemporaneamente ponga la società di fronte alla necessità di stabilire principi etici e norme di legge alle quali i ricercatori si devono attenere. Gli studenti conosceranno e comprenderanno aspetti specifici della regolamentazione della ricerca scientifica riguardanti l’efficacia e la sicurezza di nuovi prodotti a uso terapeutico e diagnostico. Gli obiettivi generali e specifici di ogni modulo di insegnamento sono descritti in dettaglio nelle apposite sezioni.

Lo straordinario sviluppo della ricerca scientifica, in particolare nel campo delle scienze della vita, apre notevoli orizzonti al sapere e può contribuire al miglioramento complessivo della vita degli esseri umani. Per raggiungere questo obiettivo è necessario un clima di fiducia verso la scienza fondato sulla trasparenza, sulla libertà e sulla condivisione. Sul piano etico, l’obiettivo fondamentale è quello di estendere le opportunità e le capacità di scelta delle persone nel quadro di una ricerca che sia incentrata sulla condotta moralmente responsabile; sul piano regolatorio centrali sono l'acquisizione di conoscenze di base sul quadro normativo e regolatorio del settore farmaceutico, con particolare attenzione ai ruoli, alle responsabilità e agli obblighi di tutti gli attori coinvolti. Si tratta di due piani della ricerca scientifica, quello morale e quello legislativo, strettamente interconnessi.

Nello specifico il modulo Bioethics fornisce le conoscenze di base dell'etica della ricerca con attenzione allo sviluppo della riflessione bioetica.

Durante il corso, studenti e studentesse analizzeranno casi pratici per esplorare differenti prospettive etiche e acquisire padronanza dei principali problemi etici coinvolti.

Alla fine del corso, studenti e studentesse conosceranno le principali teorie e posizioni in ambito bioetico e gli strumenti utili per analizzare le questioni e i vari temi tipici della riflessione bioetica; avranno acquisito una capacità di comunicazione fondata sull'argomentazione razionale e una adeguata capacità critica per affrontare le questioni in continua trasformazione oggetto della riflessione bioetica ed in generale di quelle che si pongo nell'etica della ricerca.

Nello specifico il modulo di Regulatory Aspect of Scientific Research fornisce agli studenti le conoscenze di base sul quadro normativo e regolatorio del settore farmaceutico, con particolare attenzione ai ruoli, alle responsabilità e agli obblighi di tutti gli attori coinvolti, come le istituzioni nazionali e europee, i comitati tecnici, i richiedenti, i titolari delle autorizzazioni e i distributori.

Durante il corso, gli studenti analizzeranno casi pratici per esplorare soluzioni a problemi regolatori reali.

Alla fine del corso, gli studenti conosceranno le principali norme che regolano il settore farmaceutico, sia a livello nazionale che europeo, e comprendere i requisiti che riguardano l’intero ciclo di vita dei medicinali, dalla sperimentazione alla produzione, alla vendita, alla farmacovigilanza, fino alla sospensione o revoca dei farmaci. Attraverso l'analisi di casi pratici sull'applicazione del metodo scientifico nell'analisi dei farmaci in fase di sperimentazione e nella valutazione regolatoria, gli studenti acquisiranno strumenti utili per comprendere e applicare i principi del settore.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
Introduzione al Sistema Regolatorio Europeo, Enti Regolatori dell'UE e i loro Ruoli/Attività, Quadro Giuridico Farmaceutico, Attività Regolatorie dell'EMA e delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a Supporto dell'Innovazione, Ricerca e Sviluppo del Prodotto

Quadro Giuridico dell'UE e Attuazione Nazionale delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP), Ruolo e Ambito dell'Ispezione GMP

Specifici Allegati delle GMP: Biologici, Medicinali Derivati dal Plasma

Legislazione sui Trial Clinici nell'UE, Buona Pratica Clinica (GCP), Linee Guida

Sperimentazione Non Clinica, Fasi degli Studi Clinici, Metodologia della Ricerca, Trial Platform, Trial Complessi

Procedure di Autorizzazione all'Immissione in Commercio nell'UE, Tipologie di Autorizzazione (Standard, Condizionata, Circostanze Eccezionali), Biosimilari e Generici

Farmacovigilanza nell'UE, Raccolta e Gestione delle Segnalazioni di Reazioni Avverse Sospette, Piano di Gestione del Rischio, Sistema di Farmacovigilanza, Gestione dei Segnali, Comunicazione della Sicurezza

Le informazioni di prodotto (Riassunto delle caratteristiche del prodotto, foglio illustrativo e etichetta) per i Medicinali ad uso umano

Regolamento Pediatrico

Medicinali Orfani

Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Variazioni, Carenze, Sospensione, Revoca, Prezzi, Rimborso e Accesso al Mercato, Strumenti di Accesso Anticipato

Esercitazioni Pratiche con l'Utilizzo del Registro Comunitario della Commissione Europea, Sessione di Domande e Risposte

Modulo: BIOETHICS
Modulo BIOETHICS (CFU 3) a.a. 2025/2026

Programma

Il corso si propone di presentare alcuni temi e questioni che sono al centro della bioetica quali la nascita, la cura, la morte, e la sperimentazione sia su esseri umani sia su animali non umani. Verranno inoltre forniti alcuni elementi fondamentali dell’etica della ricerca scientifica, con attenzione alla Research Integrity e Misconduct.

Gli studenti saranno invitati a confrontarsi con i dilemmi morali legati alle nuove acquisizioni della ricerca scientifica e con le implicazioni che questa trasformazione comporta nel rapporto tra scienza e società. Il confronto avverrà anche attraverso l'esame di situazioni immaginarie o casi reali.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH

• Introduzione

al sistema regolatorio europeo

Panoramica sugli enti

regolatori dell'UE e i loro ruoli/attivitàQuadro giuridico farmaceutico

europeoAttività regolatorie dell'EMA e

delle Autorità Nazionali Competenti (NCA) a supporto dell'innovazione,

ricerca e sviluppo del prodotto.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Quadro

giuridico europeo e attuazione nazionale delle Good Manufacturing Practices

(GMP)

Definizione e scopo delle GMPRuolo e ambito delle ispezioni

GMP

Annexes

specifici delle GMP: Biologici e Medicinali derivati dal plasma

Normative riguardanti i

prodotti biologiciRegolamentazione dei medicinali

derivati dal plasma

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Sperimentazione non-clinica

·

Regolamentazioni

sulla sperimentazione animale e Buone Pratiche di Laboratorio (GLP).

·

Principi etici: 3Rs

(Replacement, Reduction, Refinement).

·

Descrizione

delle fasi pre-cliniche: tossicità acuta, cronica, farmacocinetica e

farmacodinamica.

·

Modelli

animali utilizzati per gli studi non-clinici.

·

Importanza

delle linee guida per garantire la qualità degli studi

·

Tipologie di

studi: in vitro e in vivo.

·

La

valutazione della tossicità: acuta, cronica, mutagenicità, carcinogenicità e

tossicità riproduttiva.

·

Ruolo dei dati non-clinici nell'approvazione dei

farmaci e nel disegno degli studi clinici.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Legislazione

sui trial clinici nell'UE

Good Clinical Practice (GCP) e

il loro impatto sulla sicurezza e validità degli studi clinici.Linee guida rilevanti per la

conduzione di studi cliniciFirst in human, studi di fase I

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Fasi degli

studi clinici e evidenze richieste

Livelli di qualità e tipo di

evidenzaMetodologia della ricerca,

studi platform, trials complessi

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Procedure di

autorizzazione all'immissione in commercio nell'UE

Tipologie di autorizzazioni

(standard, condizionata, in circostanze eccezionali)Medicinali biosimilari,

generici e domande di autorizzazione ibride

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Farmacovigilanza

nell'UE

Raccolta e gestione delle segnalazioni

di sospette reazioni avversePiano di gestione del rischio,

sistema di farmacovigilanza, gestione dei segnali, comunicazione della

sicurezza, dati di utilizzo in pratica clinica

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Riassunto

delle caratteristiche del prodotto, etichetta e Foglio Illustrativo per

medicinali ad uso umano

Il

ruolo dello SmPC, dell'etichettatura e del foglio illustrativo nel quadro

regolatorio.Le

principali differenze tra SmPC e foglio illustrativo (PL). L'importanza

di informazioni chiare e accurate per garantire l'uso sicuro dei

medicinali.Identificare

le informazioni regolatorie chiave (ad esempio, istruzioni per il

dosaggio, effetti collaterali) e verificare se le informazioni sono

correttamente allineate tra SmPC, etichettatura e foglio illustrativo.

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Medicinali orfani

per le malattie rare

Definizione e regolamentazione

dei farmaci orfani, Registro Medicinali Orfani e consultazione, esempi

Medicinali

ad uso pediatrico

Regolamento pediatrico e

aspetti scientifici e regolatoriIl piano di sviluppo pediatrico

(PIP) e il ruolo del PDCO ((Pediatric Committee)Comprendere le specificità

scientifiche degli studi clinici pediatrico, inclusi gli approcci, le

metodologie e le differenze fisiologiche tra adulti e bambini

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Considerazioni

specifiche per i Medicinali per Terapie Avanzate (ATMP)

Regolamentazione degli ATMP e applicazioni

pratiche

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Accesso alle

terapie e modifiche ai termini dell’autorizzazione durante il ciclo di vita di

un medicinale

Prezzi, rimborso e accesso al

mercatoStrumenti di accesso anticipato

Variazioni, carenze,

sospensione e revoca

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

• Esercitazione

pratica con la consultazione del Registro Comunitario della Commissione Europea

e

Analisi di casi pratici

utilizzando il registro europeoSessione di domande e risposte

(Q&A)

• Testi di riferimento: LIBRI DI TESTO Dispense e

presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS

• Che cos'è la bioetica? – Parte 1
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Che cos'è la bioetica? – Parte 2
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: un'introduzione
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: deontologismo e consequenzialismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Teorie morali: etica delle virtù, comunitarismo, libertarismo
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica clinica: cura
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nella vita prima della nascita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche relative alla fine della vita
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Questioni etiche nel trapianto e nella medicina rigenerativa
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Etica della ricerca e utilizzo degli animali non umani
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente
• Bioetica e principio etico della giustizia
• Testi di riferimento: LIBRO DI TESTO Articoli e presentazioni PDF fornite dal docente

Modulo: Bioethics

L’esame prevede un colloquio orale in cui si chiederà di rispondere a tre domande che verteranno su argomenti del programma.

Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: Regulatory Aspects of Scientific Research

La verifica del raggiungimento dei risultati di apprendimento avviene principalmente tramite un esame orale della durata di circa 30 minuti. Ogni domanda di esame sarà formulata in modo aperto, di natura concettuale e intesa a stimolare una discussione sull’intero modulo relativo a ciascuna lezione.

Il colloquio è finalizzato ad accertare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti teorici trattati nei moduli didattici, nonché la capacità dello studente di elaborare una visione d’insieme sintetica e coerente. Particolare attenzione è riservata alla capacità di analisi, al pensiero critico e alla capacità di esporre risposte argomentate e strutturate.

All'esame bisogna presentarsi muniti di un documento di riconoscimento valido (i.e., carta d'identità, passaporto).

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
LIBRI DI TESTO Dispense e presentazioni PPT fornite dal docente; testi normativi vigenti e linee guida UE

Modulo: BIOETHICS
Alastair V. Campbell, Bioethics: The basics, London and New York: Routledge, 2nd Edition, 2017

Ulteriori indicazioni saranno fornite durante il corso.

Modulo: REGULATORY ASPECTS OF SCIENTIFIC RESEARCH
La bibliografia di riferimento (cartella Risorse aggiuntive) e il materiale didattico sono forniti dal docente tramite la piattaforma eLearning al seguente link:

https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=17309

Modulo: BIOETHICS
David B. Resnik, The Ethics of Science: An Introduction, London and New York: Routledge, 1998; Tom L. Beauchamp and James F. Childress (edited by), Principles of Biomedical Ethics, Oxford: Oxford University Press, 8th Edition, 2019; Helga Kuhse and Peter Singer (edited by), A Companion to Bioethics, Blackwell Publishing Ltd, 2nd Edition, 2009

Risultati di apprendimento
Al termine di questo corso, gli studenti saranno in grado di:
A) Conoscenza e comprensione
Elencare i passaggi necessari per pulire e organizzare i dati in una tabella .csv.
Riconoscere e differenziare i tipi di dati nominali, ordinali, a intervalli e a rapporti.
Selezionare i metodi più appropriati per rappresentare i diversi tipi di dati.
Descrivere i tipi di analisi che rientrano nella statistica descrittiva.
Spiegare lo scopo e le applicazioni della statistica inferenziale.
Distinguere tra campioni e popolazioni nel contesto dell'analisi statistica.
Definire e spiegare l'ipotesi nulla e l'ipotesi alternativa.
B) Applicare le conoscenze e la comprensione
Organizzare, archiviare e pulire i dati della ricerca mantenendo l'integrità dei dati.
Identificare i diversi tipi di dati di ricerca e le loro fonti e spiegare i metodi di raccolta dei dati negli studi scientifici.
Applicare i concetti statistici di base per interpretare i risultati della ricerca e sostenere le conclusioni basate sull'evidenza.
Pulire e organizzare i dati grezzi per prepararli all'analisi statistica.
Importare i dati in un DataFrame pandas per l'analisi.
Utilizzare le librerie di plottaggio Python e i metodi DataFrame per creare rappresentazioni grafiche dei dati.
Riassumere le serie di dati utilizzando misure di tendenza centrale (modalità, mediana e media) e misure di dispersione (intervallo e deviazione standard).
C) Formulare giudizi
Valutare la qualità e l'affidabilità dei dati della ricerca, riconoscendo i comuni pregiudizi e le fonti di errore.
Formulare domande di ricerca chiare ed efficaci, selezionando i dati appropriati necessari per l'indagine.
Valutare criticamente i limiti delle serie di dati e distinguere tra conclusioni valide e interpretazioni eccessive.
Analizzare casi di studio reali per mettere in pratica la gestione dei dati, il pensiero critico e le capacità di interpretazione in scenari di ricerca pratici.
Spiegare perché la correlazione non implica la causalità.
Identificare e illustrare esempi di correlazioni spurie.
Stabilire se un grafico o una tabella è il modo più adatto per rappresentare un dato insieme di dati.
Discutere il significato, l'uso e l'abuso del valore p nell'inferenza statistica.