Scuola di Farmacia e Nutraceutica

Università Magna Graecia di Catanzaro

C.I. DI CELLULE STAMINALI, MODELLI ANIMALI ED IMAGING MOLECOLARE E CELLULARE

CdLM Biotecnologie Mediche, Veterinarie e Farmaceutiche

Il Corso si propone l’obiettivo di indirizzare alla comprensione e al vantaggio dell’uso di uno specifico modello di studio nell’ambito di un’ampia progettualità scientifica. Il corso ha lo scopo di illustrare le principali tecniche di Imaging molecolare utilizzate in campo biomedico sia a scopi di ricerca che nella pratica clinica. Le tecnihce presentate sono: i) microscopia di fluorescenza; ii) tomografia computerizzata (CT); iii) risonanza magnetica nucleare (MRI); iv) tomografia a emissione di positroni (PET). Il corso sarà inoltre focalizzato sulle cellule staminali, delle quali verranno analizzate le caratteristiche fondamentali e le applicazioni.

Modulo Docente CFU
BIOCHIMICA Carmine Ungaro 3
BIOLOGIA MOLECOLARE Domenica Scumaci 2
PATOLOGIA GENERALE Francesco Trapasso 2
FISICA APPLICATA Patrizio Candeloro 1
Docente:
Francesco Trapasso
trapasso@unicz.it
09613694089 / 3316718267
Edificio Edificio delle Bioscienze Stanza: 10 – 7° livello
Tutti i giorni della settimana (previo appuntamento)

SSD:
BIO/10 - BIO/11 - MED/04 - FIS/07

CFU:
8

Scuola di Farmacia e Nutraceutica - Data stampa: 04/07/2022

Obiettivi del Corso e Risultati di apprendimento attesi

Il Corso si propone l’obiettivo di indirizzare alla comprensione e al vantaggio dell’uso di uno specifico modello di studio nell’ambito di un’ampia progettualità scientifica.Lo studente a fine corso conoscerà i principi fisici, i vantaggi e le principali problematiche delle tecniche di imaging molecolare illustrate durante le lezioni frontali (riportate al punto precedente). Le tecniche illustrate permettono di presentare e/o analizzare concetti comuni a quasi tutte le tecniche di imaging molecolare, come il labelling, la ricerca e la scelta di biomarcatori, la ricostruzione di immagini 3D a partire dalle sezioni 2D, la combinazione e integrazione di diverse tecniche.  Al termine del modulo lo studente avrà acquisito conoscenze teoriche dettagliate sulle cellule staminali; tali conoscenze potranno eventualmente essere utilizzate durante l'attività di laboratorio svolta nel periodo di internato necessario alla preparazione della tesi di laurea sperimentale.

Programma

Programma modulo di Patologia Generale:

Definizione di organismo modello

Utilità degli organismi modello nella ricerca scientifica

Filogenesi e correlazione genetica tra organismi

Caratteristiche, applicazioni e limiti dei seguenti organismi modello:

-Escherichia coli

-batteriofagi

-Saccharomyces cerevisiae

-Schizosaccharomyces pombe

-Caenorhabditis elegans

-Drosophila melanogaster

-Danio rerio (zebrafish)

-Mus musculus

-Rattus norvegicus

-primati non umani

Principali approcci per la ingegnerizzazione di modelli animali:

-generazione di animali transgenici

-generazione di modelli knock-out/in mediante ricombinazione omologa

-modelli condizionali

-espressione tessuto-specifica di transgeni

-CRISPR/Cas9 system

Implicazioni etiche sull’uso degli organismi animali

Programma modulo di Fisica Applicata: 

1.    Microscopia di Fluorescenza:

1.1.   Onde elettromagnetiche, rifrazione, lenti convergenti

1.2.   Diffrazione, limite di diffrazione, risoluzione ottica

1.3.   Microscopio e suoi componenti principali

1.4.   Fenomeno di fluorescenza e diagrammi di Jablonski

1.5.   Fluorofori, filtri e specchi dicroici

1.6.   Microscopia confocale

1.7.   Principio fisico della Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)

1.8.   Applicazioni della tecnica FRET

2.    Tomografia computerizzata (CT)

2.1.   Tomografia assiale

2.2.   Tomografia a spirale

2.3.   Ricostruzione di immagini: sinogramma e trasformata di Radon

3.    Risonanza magnetica nucleare (NMR e MRI)

3.1.   Equivalenza di Ampere e momento magnetico nucleare

3.2.   Precessione di Larmor ed effetto Zeeman

3.3.   Risonanza magnetica e transizione indotta da radiofreqeunza

3.4.   Precessione coerente e incoerente

3.5.   Meccanismo di misura nella Magnetic Resonance

3.6.   Magnetic Resonance Spectroscopy

3.7.   Magnetic Resonance Imaging:

3.7.1.     Selezione della sezione misurata

3.7.2.     Schema di uno scanner MRI

3.7.3.     Segnale di Proton density

3.7.4.     Tempi di rilassamento T1 e T2

3.7.5.     Tecnica di misura “Spin-Echo”

3.7.6.     Esempi di imaging mediante Proton Density, tempo T1 e tempo T2

3.7.7.     Angiografia mediante Magnetic Resonance

4.    Tomografia a emissione di positroni (PET)

4.1.   Scanner per PET

4.2.   Schema dei passaggi per realizzare PET

4.3.   Principio fisico della PET

4.4.   Concetti di base su radioisotopi e decadimento beta-positivo

4.5.   Coincidence detection

4.6.   Correzione dei segnali Scatter e Random

4.7.   Attenuazione del segnale PET e correzione di attenuazione

4.8.   Combinazione di PET e Computed Tomography (PET/CT)

4.9.       Principali applicazioni di PET e PET/CT

4.10.   Combinazione di PET e Magnetic Resonance Imaging (PET/MRI) 

Programma Modulo di Biologia Molecolare: 

- La proteomica.

- Tecniche ed applicazioni proteomiche: elettroforesi bidimensionale, DIGE, spettrometria di massa.

- La proteomica per lo studio del proteoma plasmatico.

- Le  modificazioni post-trascrizionali ed il loro studio tramite approcci proteomici.

- DNA, cromosomi e genomi (struttura e funzione del DNA; compattamento del DNA cromosomico nelle fibre di cromatina; epigenetica; le proteine istoniche).

- Struttura e funzione delle Telomerasi.

- La riprogrammazione metabolica nei tumori ereditari della mammella (tumori della mammella sporadici ed ereditari; BRCA1: struttura e funzione, i mitocondri ed il loro ruolo nello swicth metabolico; Funzioni e struttura di HIF-1α).


Programma Modulo di Biochimica: 


Cosa sono le cellule staminali e perché sono importanti

Definizione di cellule staminali. Caratteristiche fondamentali delle cellule staminali: capacità di auto-rinnovarsi e capacità di specializzarsi (potenza). Divisione cellulare simmetrica e asimmetrica. Classificazione delle cellule staminali: totipotenti, pluripotenti, multipotenti, oligopotenti e unipotenti. La cellula staminale totipotente per eccellenza: lo zigote. Cellule staminali embrionali. Durata della totipotenza e localizzazione delle cellule staminali totipotenti. Scoperta delle cellule staminali embrionali. Come ottenere cellule specializzate da cellule staminali embrionali. I tre foglietti embrionali. Importanza delle cellule staminali.

Tipi di cellule staminali

Cellule staminali embrionali: biologia, differenziamento e potenziali applicazioni terapeutiche. Cellule staminali fetali. Cellule staminali del cordone ombelicale. Cellule staminali del liquido amniotico. Cellule staminali pluripotenti indotte (iPS). Cellule staminali emopoietiche. Cellule staminali mesenchimali. Cellule staminali neurali. Cellule staminali epiteliali. Cellule staminali tumorali.





















Impegno orario complessivamente richiesto allo studente

64 ore di didattica frontale e 135 ore di studio individuale

Metodi Insegnamento utilizzati

Lezioni frontali

Risorse per l’apprendimento

Testi di studio consigliati modulo di Patologia generale: 

Considerando l’assenza di manuali facilmente fruibili per la trattazione degli argomenti riportati nel programma di studio, il docente raccomanda la frequenza, incoraggia alla discussione e fornisce indicazioni sull’uso di links informatici utili per la preparazione (es., https://www.jax.org; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/).

Testi di studio consigliati modulo di Fisica Applicata:

Molecular Imaging I e II

Autori: Semmler-Schwaiger

Editore: Springer

Altro materiale didattico

Diapositive presenti sulla piattaforma elearning dell’Università di Catanzaro: http://elearning.unicz.it/


Testi di studio consigliati modulo di Biochimica: 

Diapositive fornite dal Docente a lezione

Testi di studio consigliati modulo di Biochimica:

Non esiste attualmente un manuale che affronta gli argomenti trattati; saranno pertanto fornite, in formato pdf, le diapositive proiettate durante le ore di lezione.

Attività di supporto

Non prevista

Modalità di frequenza

La frequenza al corso non è obbligatoria

Modalità di accertamento

L'esame si svolgerà in forma orale