Il corso è diviso in una parte di analisi strumentale (spettrometria di massa, elettroforesi bidimensionale), ed in una riguardante applicazioni delle tecniche strumentali in analisi proteomica, concetti basilari dell’ingegneria biomedica, sullo studio del metaboloma, prendendo in considerazione i vari approcci concettuali adottati, le piattaforme analitiche utilizzate e le loro applicazioni in campo clinico.Il corso presenta inoltre le principali problematiche, metodologie e strumenti software per la rappresentazione ed analisi bioinformatica dei principali dati biologici, con particolare riferimenti ai dati omici (es. dati genomici, proteomici, interattomici), illustra l'evoluzione delle conoscenze inerenti il Genoma grazie allo sviluppo tecnologico da Sanger fino ai nostri giorni, attraverso la descrizione delle principali tecnologie coinvolte. Inoltre, verranno illustrati i meccanismi della variabilità genetica alla base delle patologie umane
Modulo e/o Codocenza | Docente | CFU |
---|---|---|
SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI | Mario Cannataro | 1 |
BIOCHIMICA | Carmine Ungaro | 2 |
PATOLOGIA GENERALE | Giuseppe Viglietto | 2 |
PROTEOMICA E SPETTOMETRIA DI MASSA | Marco Gaspari | 2 |
BIOINGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA | -non Presente- | 1 |
Scuola di Farmacia e Nutraceutica - Data stampa: 11/10/2024
Conoscere le modalità di identificazione e
quantificazione delle proteine mediante spettrometria di massa,
Programma del modulo di Biochimica:
Introduzione alle scienze omiche. Definizione di: genomica, epigenomica, trascrittomica, proteomica e metabolomica. Relazione esistente tra le diverse omiche. Metabolomica e Metabonomica. L'analisi dei meboliti e le sue applicazioni. Sottoaree della metabolomica: 1) Fingerprinting metabolico; 2) Studio del profilo dei metaboliti; 3) Analisi del bersaglio del metabolita. Metodi utilizzati per lo studio dei metaboliti: Cromatografia liquida; Spettrometria di massa (MALDI-TOF); Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). I Biomarker.
Programma modulo di Proteomica e spettometria di massa:
Metodi di ionizzazione: impatto elettronico (EI),
ionizzazione chimica a pressione atmosferica (APCI), elettrospray (ESI), MALDI,
nESI. Analizzatori: tempo di volo (TOF), quadrupolo (Q), trappola ionica (IT),
orbitrap. Frammentazione delle molecole in EI (cenni). Spettrometria di massa
di peptidi e proteine mediante ionizzazione soft (MALDI, ESI). Identificazione
di proteine mediante spettrometria di massa. Spettrometria di massa in tandem
(MS/MS) e sequenziamento di peptidi. Bioanalisi mediante cromatografia liquida
e spettrometria di massa. Analisi proteomica mediante spettrometria di massa:
analisi qualitativa e quantitativa (ICAT, SILAC, iTRAQ). Applicazioni della
spettrometria di massa biologica: epitope mapping, fosfoproteomica, interazioni
proteina-proteina.
Programma Modulo di Sistemi di elaborazione delle informazioni:
PARTE I
• Introduzione alla Bioinformatica. Rappresentazione informatica delle principali entità biologiche (DNA, proteine, ecc). Rappresentazione primaria, secondaria e terziaria delle proteine. Cenni alle Banche dati biologiche (UniProt, PDB)
• Allineamento e similarità di sequenze. Algoritmi per l’allineamento tra sequenze (Allineamento locale, globale, multiplo).
• Predizione della struttura secondaria e terziaria delle proteine.
PARTE II
• Tecniche di analisi data mining (Classificazione, Clustering, Regole Associative)
• Piattaforme per la produzione di dati omici (microarray, mass spectrometry)
• Preprocessing ed analisi di dati genomici (dati gene expression e genotyping)
• Preprocessing ed analisi di dati proteomici (dati MS e MS/MS)
• Preprocessing ed analisi di dati interattomici (Reti di Interazione Proteica)
• Functional Enrichment Analysis (Gene Ontology, Annotazioni, Misure di similarità semantica)
Programma Modulo di Patologia generale:
Genomica e post Genomica
• Progetto Genoma
• Sequenziamento tradizionale di Sanger
• La PCR: metodo e punti chiave per la sua ottimizzazione (Temperatura, primers, Concentrazione Mg2+, etc)
• La PCR nella diagnostica molecolare: analisi delle mutazioni di EGFR
• Sequenziamento di nuova generazione
• Piattaforma Ion Torrent e piattaforma Illumina: descrizione della procedura sperimentale, applicazioni, vantaggi e svantaggi.
Fondamenti di Bioinformatica
• La variabilità genetica e l'evoluzione biologica
• Allineamento di sequenze
• Le banche dati biologiche
• Esempi di applicazione alla ricerca: TCGA, progetto 1000 genomi, GTEx, progetto microbioma
Il riparo del DNA
• Cause e maccanismi di danno al DNA
• Meccanismi di Riparo (NER, BER, MMR, HRR, NHEJ)
• Il ciclo cellulare ed il danno al DNA
• BRCA1/2
• p53
La complessa architettura genetica delle patologie umane nell'era post-genomica
• L'Architettura genetica delle malattie
• L'importanza delle varianti rare nella variabilità genetica
• La classificazione genomica dei tumori. Alcuni esempi: tumori dell'ovaio, dell'endometrio e della mammella
• La caratterizzazione genomica di stati patologici quali:
- la resistenza ai composti del Platino nei tumori ovarici;
- il diabete di tipo II;
- l'ipercolesterolemia familiare.
Programma Modulo di Bioingegneria elettronica ed informatica:
Parte generale
Definizione di Bioingegenria, campi applicativi.
Origine e classificazione dei segnali biomedici.
Principali segnali biomedici
ECG
EEG
EMG
Misura di segnali biomedici
Schema concettuale di un sistema di acquisizione per
misure biomediche
Problematiche nelle misure biomediche e loro risoluzione
Principali caratteristiche dei sensori e degli elettrodi
Tecniche di elaborazione dei segnali
Dominio del tempo
Dominio della frequenza
Dominio tempo-frequenza
64 ore di didattica frontale e 136 ore di studio individuale
Lezioni
frontali, laboratori didattici, tirocinio, simulazione casi, problemsolving, esercitazioni
Testi consigliati modulo di Biochimica:
- Biochimica per le discipline biomediche, terza
edizione, autori John W. Baynes e Marek H. Dominiczak, edizioni Elsevier.
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov
› pubmed
Testi consigliati modulo di Proteomica e spettometria di massa:
Diapositive delle lezioni, articoli scientifici (tutto disponibile sul sito http://bioms.weebly.com)
Testi consigliati modulo di Sistemi di elaborazione delle informazioni:
• Manuela Helmer Citterich, Fabrizio Ferrè, Giulio Pavesi, Graziano Pesole, Chiara Romualdi. FONDAMENTI DI BIOINFORMATICA. Zanichelli (https://www.zanichelli.it/ricerca/prodotti/fondamenti-di-bioinformatica)
Ulteriori letture consigliate per approfondimento
• Stefano Pascarella, Alessandro Paiardini, BIOINFORMATICA, ZANICHELLI
Altro materiale didattico
• Diapositive fornite dal docente.
• Dai Geni ai genomi (Jeremy W. Dale, Malcolm von Schantz, Nick Plant) Ed. Edises
• Diapositive e materiale bibliografico, forniti a lezione, inerenti gli argomenti trattati
Slide ed appunti del corso.
Ulteriori letture
consigliate per approfondimento
J.
Elderle, S. Blanchard, J. Bronzino. Introduction to Biomedical Engineering.
Academic Press
Fox.
Human physiology. The McGraw−Hill. Eighth Edition. 2003
John G.
Webster. Medical Instrumentation – Application and Design. John Wiley& Sons Inc.
M. Luise, G.M. Vitetta. Teoria dei segnali. Terza
edizione. McGraw-Hill. Capp. 1, 2, 9
Non prevista
La frequenza al corso non è obbligatoria
Durante il corso potrà essere svolto un esame in itinere in forma scritta, che prevede domande a risposta aperta e chiusa. L'esame finale verrà svolto in forma orale.