Biotecnologie Industriali e Farmaceutiche

Il corso ha come obiettivo l’acquisizione di conoscenze approfondite di genomica e trascrittomica con integrazione di nozioni bioinformatiche per l’analisi dei dati omici prodotte con le più recenti tecnologie di sequenziamento massivo.

Gli studenti acquisiranno conoscenze avanzate nell'ambito della genomica, trascrittomica e bioinformatica. Sapranno stabilire in modo autonomo e critico gli strumenti bioinformatici da utilizzare per lo studio e l’analisi di dati omici.

Gli studenti comprenderanno le principali caratteristiche strutturali e funzionali dei genomi, l’organizzazione dei trascrittomi, le principali piattaforme genomiche per la produzione dei dati omici e specifiche metodologie bioinformatiche per la loro analisi. Gli studenti acquisiranno anche conoscenze avanzate di programmazione per la scrittura di programmi bioinformatici per l’analisi delle sequenze biologiche.

Autonomia di giudizio: Gli studenti sapranno stabilire autonomamente e criticamente gli strumenti bioinformatici da utilizzare per lo studio e l’analisi di dati omici.

• Abilità comunicative: Gli studenti acquisiranno adeguate competenze per l’utilizzo delle principali risorse genomiche e bioinformatiche ed un lessico specialistico.
• Capacità di apprendere in modo autonomo: Gli studenti acquisiranno la capacità di consultare ed utilizzare le banche dati bioinformatiche ed i dati ivi contenuti. Acquisiranno anche la capacità di scrittura di programmi bioinformatici per l’analisi delle sequenze biologiche e l’analisi dei dati omici.

Genomica:
1. Caratteristiche strutturali dei genomi procariotici, eucariotici ed organellari.
2. Browser genomici (Ensembl e UCSC).
3. Strategie per il sequenziamento di genomi completi.
4. Tecnologie per il sequenziamento degli acidi nucleici.
5. Nuove piattaforme per il sequenziamento massivo delle sequenze (tecnologie di seconda e terza generazione).
Trascrittomica:
1. Metodologie per l’analisi del trascrittoma (anche a livello di singola cellula) e loro applicazioni.
2. Le regioni non tradotte degli mRNA eucariotici.
3. La frazione non-coding del RNA (ncRNA).
Bioinformatica:
1. Banche dati e programmi per l’estrazione delle sequenze.
2. Allineamento locale e globale delle sequenze.
3. Ricerca di similarità in banche dati (BLAST, BLAT).
4. Metodi bioinformatici per la predizione dei geni.
5. Il linguaggio di programmazione Python (strutture dati, funzioni, esecuzione di script).
6. Utilizzo del linguaggio Python per risolvere problemi biologici.

Modalità di verifica dell’apprendimento:
L’esame di verifica sarà orale e comprenderà almeno tre quesiti teorico-pratici sugli argomenti trattati a lezione.
Criteri di valutazione:
1) Conoscenza e capacità di comprensione: Gli studenti dovranno conoscere le caratteristiche strutturali dei genomi ed i principali algoritmi bioinformatici per l’analisi dei dati genomici.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Gli studenti dovranno essere in grado di utilizzare le principali piattaforme genomiche ed applicare autonomamente gli strumenti bioinformatici più idonei. Dovranno, inoltre, saper sviluppare piccoli programmi bioinformatici (script) per l’analisi delle sequenze biologiche.
3) Autonomia di giudizio: Gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito autonomia nella scelta delle principali risorse bioinformatiche per lo studio dei genomi.
4) Abilità comunicative: Gli studenti dovranno dimostrare capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, di aver acquisito competenza nell’impiego del lessico specialistico e qualità dell’esposizione
5) Capacità di apprendere: Gli studenti dovranno dimostrare di avere la capacità di consultare ed utilizzare le banche dati bioinformatiche ed i dati ivi contenuti, anche mediante l’utilizzo di un linguaggio di programmazione.
Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale:
Il voto finale è attribuito in trentesimi e l’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. L’esame sarà orale e comprenderà almeno tre quesiti teorico-pratici sugli argomenti trattati a lezione, di cui almeno alla metà di essi dovrà esser data una risposta corretta e coerente.

Testi di riferimento:
Brown TA - Genomi 4 – Edises
Pascarella, Paiardini – Bioinformatica – Zanichelli
Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani – Biologia molecolare – Casa Editrice Ambrosiana (Zanichelli)
Note ai testi di riferimento:
Integrabili con altri testi di Biologia Molecolare e Bioinformatica
Materiali didattici:
Il materiale didattico sarà disponibile presso Google Drive (link fornito dal docente) per almeno un triennio dopo l’erogazione dell’insegnamento

Il corso ha come obiettivo l’acquisizione di conoscenze approfondite di genomica e trascrittomica con integrazione di nozioni bioinformatiche per l’analisi dei dati omici prodotte con le più recenti tecnologie di sequenziamento massivo.

Gli studenti acquisiranno conoscenze avanzate nell'ambito della genomica, trascrittomica e bioinformatica. Sapranno stabilire in modo autonomo e critico gli strumenti bioinformatici da utilizzare per lo studio e l’analisi di dati omici.

Gli studenti comprenderanno le principali caratteristiche strutturali e funzionali dei genomi, l’organizzazione dei trascrittomi, le principali piattaforme genomiche per la produzione dei dati omici e specifiche metodologie bioinformatiche per la loro analisi. Gli studenti acquisiranno anche conoscenze avanzate di programmazione per la scrittura di programmi bioinformatici per l’analisi delle sequenze biologiche.

Autonomia di giudizio: Gli studenti sapranno stabilire autonomamente e criticamente gli strumenti bioinformatici da utilizzare per lo studio e l’analisi di dati omici.

• Abilità comunicative: Gli studenti acquisiranno adeguate competenze per l’utilizzo delle principali risorse genomiche e bioinformatiche ed un lessico specialistico.
• Capacità di apprendere in modo autonomo: Gli studenti acquisiranno la capacità di consultare ed utilizzare le banche dati bioinformatiche ed i dati ivi contenuti. Acquisiranno anche la capacità di scrittura di programmi bioinformatici per l’analisi delle sequenze biologiche e l’analisi dei dati omici.

Genomica:
1. Caratteristiche strutturali dei genomi procariotici, eucariotici ed organellari.
2. Browser genomici (Ensembl e UCSC).
3. Strategie per il sequenziamento di genomi completi.
4. Tecnologie per il sequenziamento degli acidi nucleici.
5. Nuove piattaforme per il sequenziamento massivo delle sequenze (tecnologie di seconda e terza generazione).
Trascrittomica:
1. Metodologie per l’analisi del trascrittoma (anche a livello di singola cellula) e loro applicazioni.
2. Le regioni non tradotte degli mRNA eucariotici.
3. La frazione non-coding del RNA (ncRNA).
Bioinformatica:
1. Banche dati e programmi per l’estrazione delle sequenze.
2. Allineamento locale e globale delle sequenze.
3. Ricerca di similarità in banche dati (BLAST, BLAT).
4. Metodi bioinformatici per la predizione dei geni.
5. Il linguaggio di programmazione Python (strutture dati, funzioni, esecuzione di script).
6. Utilizzo del linguaggio Python per risolvere problemi biologici.

Modalità di verifica dell’apprendimento:
L’esame di verifica sarà orale e comprenderà almeno tre quesiti teorico-pratici sugli argomenti trattati a lezione.
Criteri di valutazione:
1) Conoscenza e capacità di comprensione: Gli studenti dovranno conoscere le caratteristiche strutturali dei genomi ed i principali algoritmi bioinformatici per l’analisi dei dati genomici.
2) Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Gli studenti dovranno essere in grado di utilizzare le principali piattaforme genomiche ed applicare autonomamente gli strumenti bioinformatici più idonei. Dovranno, inoltre, saper sviluppare piccoli programmi bioinformatici (script) per l’analisi delle sequenze biologiche.
3) Autonomia di giudizio: Gli studenti dovranno dimostrare di aver acquisito autonomia nella scelta delle principali risorse bioinformatiche per lo studio dei genomi.
4) Abilità comunicative: Gli studenti dovranno dimostrare capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, di aver acquisito competenza nell’impiego del lessico specialistico e qualità dell’esposizione
5) Capacità di apprendere: Gli studenti dovranno dimostrare di avere la capacità di consultare ed utilizzare le banche dati bioinformatiche ed i dati ivi contenuti, anche mediante l’utilizzo di un linguaggio di programmazione.
Criteri di misurazione dell'apprendimento e di attribuzione del voto finale:
Il voto finale è attribuito in trentesimi e l’esame si intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. L’esame sarà orale e comprenderà almeno tre quesiti teorico-pratici sugli argomenti trattati a lezione, di cui almeno alla metà di essi dovrà esser data una risposta corretta e coerente.

Testi di riferimento:
Brown TA - Genomi 4 – Edises
Pascarella, Paiardini – Bioinformatica – Zanichelli
Amaldi, Benedetti, Pesole, Plevani – Biologia molecolare – Casa Editrice Ambrosiana (Zanichelli)
Note ai testi di riferimento:
Integrabili con altri testi di Biologia Molecolare e Bioinformatica
Materiali didattici:
Il materiale didattico sarà disponibile presso Google Drive (link fornito dal docente) per almeno un triennio dopo l’erogazione dell’insegnamento

Ingegneria e tecnologie utilizzate nei processi di downstream

Lo studente sarà stimolato, tramite nozioni teoriche ed esempi pratici, ad acquisire competenze essenziali per la propria professione, con particolare riferimento ai seguenti obiettivi specifici:

• Conoscere i diversi processi di lavorazione impiegati in ambito biotecnologie per purificazione di prodotti.
• Conoscere le tecnologie impiegate a valle dei processi di fermentazione.
• Conoscere i metodi per abbattimento degli effluenti.

Il corso si propone di fornire i concetti base dell’ingegneria di processo utili alle esigenze della professione del biotecnologo, mettendo in evidenza gli aspetti più rilevanti ai fini pratici delle attività lavorative avvicinando gli studenti alla realtà del mondo lavorativo. In dettaglio, sono previsti i seguenti obiettivi:

• Acquisire le competenze necessarie per identificare i metodi di purificazione più opportuni.
• Sviluppare la capacita di selezionare macchinari e strumentazioni idonei al processo di purificazione ed alle caratteristiche del prodotto finito.
• Applicare le conoscenze acquisite per individuare i parametri di processo e prodotto fondamentali per l’ideazione di una lavorazione su scala industriale.
• Autonomia di giudizio
  Riconoscere e descrivere principi di funzionamento dei processi applicati nel downstream, con particolare riferimento alle tecnologie impiantistiche utilizzate.
  Dimostrare capacità di giudizio nel valutare e selezionare in situazioni specifiche approcci di downstream e macchinari utili per attuare la lavorazione.
• Abilità comunicative
  Essere in grado di esporre con gergo tecnico l’impiantistica presente nella fase di downstream ed i relativi processi. L’abilità comunicativa acquisita deve permettere la comunicazione sia per fini professionali che divulgativi.
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Attraverso lezioni frontali, lo studente sarà stimolato ad approfondire i temi relativi alla professione ed al mondo del lavoro, in modo da maturare consapevolezza, indipendenza e strategie di problem solving. Lo studente sarà stimolato a partecipare attivamente alle azioni di apprendimento e aggiornamento programmate dal corso di studi.

• Introduzione
  Richiami di fisica, chimica, impiantistica e panoramica bioprocessi
• Substrati di partenza e regolamentazioni
• Processi per la produzione di Biocarburanti: biogas, upgraing biometano, biodiesel, bioetanolo, bioidrogeno
• Processi per la produzione di Bioplastiche: PHA e PLA
• Tecniche e tecnologie di Downstream
  Approcci utilizzati per ottenere il prodotto finito: estrazione con solventi, distillazione, adsorbimento, assorbimento, stripping
• Esempi numerici di lavorazione Downstream
  Valutazione nel dettaglio ed analisi tecno-economiche sui processi
• Trattamento degli effluenti
  Recupero solventi, trattamento degli effluenti liquidi e gassosi.

Esame orale

Materiale digitale messo a disposizione dal docente
Coulson Richardson s Chemical Engineering. Vol. 6 Chemical Engineering Design 4th Ed
Coulson and Richardsons Chemical Engineering Volume 2 - Particle Technology and Separation Processes by Richardson, J.F. Harker, J.H. Backhurst, J.R. (z-lib.org)
Perrys_Chemical_Engineers_Handbook_8thEd

Il corso ha l'obiettivo di fornire conoscenze sui recenti sviluppi di farmaci e approcci terapeutici innovativi derivanti dall'applicazione delle biotecnologie in campo farmacologico e terapeutico.

Descrittore di Dublino 1: conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa avrà acquisito:
o conoscenze degli approcci metodologici principali per sviluppare farmaci biotecnologici;
o conoscenze delle principali classi di farmaci biotecnologici in uso;
o nozioni di farmacogenomica e del suo impatto nella risposta ai farmaci;
o conoscenze utili per l'uso razionale dei farmaci biotecnologici.

Descrittore di Dublino 2: capacità di applicare conoscenza e comprensione Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa avrà acquisito:
o la capacità di integrare le competenze acquisite in altri corsi (biochimica, fisiologia, biologia molecolare, farmacologia) per l'identificazione e sviluppo di farmaci biotecnologici

Descrittore di Dublino 3: capacità critiche e di giudizio

• Autonomia di giudizio
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di interpretare criticamente e approfondire, utilizzando il metodo scientifico, problematiche relative allo sviluppo e all'utilizzazione dei farmaci biotecnologici
  nella società.
  Descrittore di Dublino 4: capacità di comunicare quanto si è appreso
• Abilità comunicative
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di sostenere, con linguaggio scientifico appropriato e con rigore di argomentazioni, una discussione, sia nei confronti di professionisti del farmaco che nei confronti di interlocutori non specialisti, sulle problematiche relative allo sviluppo e
  all'utilizzazione dei farmaci biotecnologici e strategie terapeutiche innovative.
• Descrittore di Dublino 5: capacità di proseguire lo studio in modo autonomo nel corso della vita
• Capacità di apprendere in modo autonomo
  Al termine dell’insegnamento lo/la studente/studentessa dovrà essere in grado di approfondire, in modo autonomo e critico, tematiche di farmacologia e farmacoterapia utilizzando la letteratura scientifica disponibile in lingua inglese.

• Strumenti biotecnologici per lo sviluppo di nuove molecole terapeutiche
• Nuovi parametri nelle fasi di ricerca e sviluppo di un farmaco biotecnologico
• Farmacocinetica e farmacodinamica dei farmaci biotecnologici
• Aspetti di Farmacogenetica e Farmacogenomica
• Aspetti regolatori dei farmaci biotecnologici
• Farmacologia di precisione
• Proteine ricombinanti come farmaci (insulina, gonadotropine)
• Cenni di terapia genica
• Anticorpi monoclonali
• Terapie cellulari
• Impiego clinico dei farmaci biotecnologici in alcuni ambiti (oncologia, malattie cardiovascolari, neurologia, endocrinologia)

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un esame orale. Contestualmente all'esame orale, allo/la studente/studentessa potrà essere sottoposto ad una prova di valutazione scritta che sarà discussa durante la discussione orale.
Lo/la studente/studentessa sarà valutato sul grado di conoscenze degli argomenti trattati a lezione e indicati nella presente scheda di programma.
Non sono previste prove in itinere.

Vegeto, Maggi, Minghetti: Farmaci Biotecnologici

Conoscenza delle autorizzazioni sanitarie e delle nozioni regolatorie dell' industria farmaceutica aperta ai mercati nazionali e internazionali. Criteri di prezzo dei medicinali. Conoscenze giuridico-sanitarie in materia di farmaci biologici. Cenni alla preformulazione preclinica di farmaci. Progettazione, costruzione di forme farmaceutiche a rilascio modificato di principi attivi biotecnologici e non.

Dimostrare competenza nelle forme farmaceutiche innovative vigenti sul mercato sanitario,competenza nelle autorizzazioni sanitarie vigenti su scala nazionale e internazionale;

o Sviluppo di senso critico e di un alto grado di autonomia per affrontare studi più avanzati orientati ad un ulteriore sviluppo professionale quali Masters e Corsi di Specializzazione nel settore biomedico a connotazione sia industriale di piccola che di grande scala

capacità critiche e di giudizio

Autorizzazione alla produzione e Autorizzazione all’ immissione in commercio con percorsi registrativi italiani ed europei. Prezzo dei medicinali I medicinali equivalenti e i medicinali biosimilari .Medicinali immunologici Cenni ai farmaci orfani e off label e al riposizionamento. Cenni ai piani terapeutici. Farmacocinetica applicata. Problematiche di preformulazione: velocità di dissoluzione e solubilità di nuove entità chimiche. Forme farmaceutiche a rilascio modificato e impiego di polimeri. Sistemi a rilascio modificato per via orale, colon e specifici, gastro specifici, transdermici, cenni alle forme gastroritentive, cenni alla PEGilazione di proteine terapeutiche

Il voto finale è attribuito in trentesimi. L’esame si intende superato quando il voto è maggiore o
uguale a 18. In caso di egregia compilazione della prova di verifica assieme a evidente partecipazione interessata alla disciplina, in didattica frontale, verrà presa in considerazione la proposizione della Lode

Colombo, Catellani “Tecnologia Farmaceutica”. Minghetti “Legislazione Farmaceutica”