Course Syllabus
Obiettivi
GENETICA MOLECOLARE: modelli di mutazioni geniche note per essere causa di malattia ed effetto sul metabolismo cellulare e sulle eventuali interazioni geniche; meccanismi meiotici che risultano in gameti sbilanciati per anomalia numerica e/o strutturale dei cromosomi. Meccanismi che portano a patologie da imprinting. Tecniche di citogenetica classica e di citogenetica molecolare: FISH mono- e multicolore, metafasica ed interfasica; basi tecniche per il cariotipo molecolare mediante CGH-array e SNP-array; sequenziamento dell’esoma di ultima generazione, uso di database bioinformatici in genetica.
DIAGNOSTICA BIOTECNOLOGICA: Diagnostica molecolare del rischio cardiovascolare e trombofilia (mutazioni geni FV, FII, MTHFR, CBS, APO-E, etc), emocromatosi (mutazioni geni HFE, TFR2, FPN1, etc), neoplasie. Modificazioni epigenetiche. Screening genetici e fenotipici. Farmacogenetica e farmacogenomica. Tecniche per lo studio dell’espressione genica (RT-PCR calibrata, Real Time RT-PCR, Microarrays). Diagnostica molecolare nei tumori solidi e nelle leucemie
SCIENZE TECNICHE DI MEDICINA DI LABORATORIO: Descrizione, classificazione e gerarchie dei metodi analitici qualitativi e quantitativi. Termini caratterizzanti le procedure analitiche. Composti di riferimento esterni ed interni. Principi della cromatografia. Reazioni di derivatizzazione. Tecniche cromatografiche: gascromatografia ed HPLC. Spettrometria di massa. Descrizione dei principi di base e delle componenti di uno spettrometro di massa e suo utilizzo in clinica.
THERAPEUTIC DRUG MONITORING: Illustrare i principi di base del monitoraggio terapeutico dei farmaci, del monitoraggio dei tossici e delle droghe e delle metodiche relative
Contenuti sintetici
Il corso si prefigge di fornire allo studente gli strumenti necessari alla comprensione delle tecniche di laboratorio avanzate di genetica, di citogenetica molecolare umana ed i principi teorici delle tecniche cromatografiche e spettroscopiche per analisi quali-quantitative avanzate, includendo nozioni per il monitoraggio dei farmaci, droghe e composti tossici. Verranno descritte applicazioni della diagnostica molecolare clinica e gli approccio diagnostici e di ricerca nelle malattie ereditarie.
Programma esteso
Malattie mendeliane nell’uomo: trasmissione e complessità fenotipica; geni coinvolti e loro ruoli cellulari; patologie umane da disomia uniparentale: tecniche di rilevazione; sindromi cromosomiche e da microdelezioni; approfondimenti tecnici per l’analisi del cariotipo; tecniche di citogenetica molecolare: FISH mono- e multicolore, CGH, Fiber FISH e cariotipo molecolare; tecniche per l’identificazione di mutazioni puntiformi; tecniche molecolari di ultima generazione e loro indicazioni; bioinformatica nella genetica medica; corrispondenza tra dato del laboratorio e fenotipo del paziente. Nuove prospettive per indagini di laboratorio: Genomica e Proteomica, Integrazione fra informazioni cliniche e di laboratorio. Laboratorio e sistemi esperti.
Diagnostica molecolare del rischio cardiovascolare e trombofilia (mutazioni geni FV, FII, MTHFR, CBS, APO-E, etc), diagnostica molecolare di emocromatosi (mutazioni geni HFE, TFR2, FPN1, etc), diagnostica molecolare delle neoplasie. Screening genetici e fenotipici.
Farmacogenetica e farmacogenomica.
Tecniche per lo studio dell’espressione genica (RT-PCR calibrata, Real Time RT-PCR, Microarrays).
Classificazione e gerarchie dei metodi analitici. Analisi qualitativa e quantitativa; termini caratterizzanti le analisi quali-/quantitative. Impostazione di un metodo per l’analisi quali/quantitativa
Preparazione del campione: estrazione e purificazione mediante tecniche cromatografiche. Principi della cromatografia (coefficiente di estrazione e suoi derivati; caratteristiche di un processo cromatografico: piatti teorici-altezza di un piatto teorico, potere risolutivo, fattori di capacità e di selettività, efficienza di una colonna cromatografica). Composti di riferimento: calibratori esterni ed interni. Preparazione del campione all’analisi in gascromatografia/HPLC: reazioni di derivatizzazione. Tecniche cromatografiche: gascromatografia ed HPLC. Descrizione delle caratteristiche strumentali e delle varie componenti: iniettori-colonne-rivelatori.
Spettrometria di massa. Descrizione dei principi di base e delle componenti di uno spettrometro di massa: metodi di ionizzazione (EI-CI), analizzatori (magnetico, quadrupolo, trappola ionica), rivelatori, spettro di massa EI e sua interpretazione. Esemplificazioni pratiche dei diversi metodi.
Principi generali del monitoraggio terapeutico dei farmaci: definizione e basi razionali del Monitoraggio Terapeutico dei Farmaci (TDM); principali metodiche analitiche di monitoraggio dei farmaci (Aspetti particolari di Spettrometria di massa: tecniche di ionizzazione ESI, APCI; analizzatori Orbitrap e Trappola lineare; spettrometria di massa accoppiata e modalità di utilizzo). Razionale del TDM dei farmaci, dei tossici e delle droghe più frequentemente monitorati.
Prerequisiti
Aver superato i corsi propedeutici obbligatori del corso di laurea
Modalità didattica
Lezioni frontali, esercitazioni
Materiale didattico
Sarà fornito il materiale didattico da parte dei docenti.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova scritta: domande a risposta multipla e domande a risposta aperta.
Discussione della prova scritta mediante colloquio orale.
Sustainable Development Goals
Aims
MOLECULAR GENETICS: models of mendelian disorders and effect of mutation on cellular function. Approaches used to study Chromosomal syndromes, microdelection syndromes and imprinting disorders. Karyotype analysis. Genetic variation: mutation and polymorphism. Tools of molecular karyotype analysis. Bioinformatics.
BIOTECHNOLOGICAL DIAGNOSTICS: Molecular diagnostics of Thrombophilia, Hereditary hemochromatosis, cardiovascular risk, and cancer. Epigenetic modifications. Pharmacogenetics and pharmacogenomics. Tools for gene expression analysis (Calibrated RT-PCR, Real Time RT-PCR, Microarrays). Molecular diagnostics in solid tumors and haematological malignancies
TECHNICAL SCIENCES: Classification and description of the main features of qualitative and quantitative analytical methods. Internal and external reference standards, calibration curves, data analysis, sources of errors. Principles of chromatography. HPLC and GC. Derivatives for chromatography. Mass spectrometry.
THERAPEUTIC DRUG MONITORING: Explain the basic principles of therapeutic drug monitoring, monitoring of toxic substances and drugs and related methods
Contents
The primary goal of the course is to provide tools for the understanding of the laboratory techniques to approach hereditary diseases. Provide knowledge of human molecular genetics and cytogenetics. Provide knowledge of clinical molecular diagnostic, of chromatography and of spectroscopy for qualitative and quantitative analysis, including knowledge of Therapeutic drug monitoring.
Detailed program
Human Mendelian diseases: transmission and phenotypic complexity. The genes and their role in genetic diseases. Human diseases deriving from uniparental dysomy and related techniques. Chromosomic syndromes and microdeletions. Karyotype and its analysis. FISH, CGH, Fiber FISH and molecular analysis. New genetic techniques. Genomics and Proteomics.
Molecular diagnostics of cardiovascular risk and thrombophilia (FV, FII, MTHFR, CBS, APO-E, gene mutations), hemochromatosis molecular diagnosis (HFE, TFR2, FPN1, etc), molecular diagnosis of cancer. Genetic and phenotypic screening.
Pharmacogenetics e pharmacogenomics.
Genetic expression studies (calibrated RT-PCR, Real Time RT-PCR, Microarrays).
Classification of analytical methods. Qualitative and quantitative analysis and their terminology and methods.
Sample preparation: extraction and purification by chromatographic techniques. Chromatography and its principles: efficiency of a chromatographic column, , resolution, selectivity)
Reference products: internal and external calibrators. Gas-chromatography/HPLC: derivatization reactions. Instrumental characteristics and components: of GC and HPLC: injectors, columns, detectors. Mass spectrometry: instruments, principles, components: ionization processes (EI-CI), analyser (magnetic, quadrupolar, ion trap), detectors (EM-PM). EI spectra interpretation. Examples of practical applications.
General principles of therapeutic drug monitoring: definition and rational basis of the Therapeutic Drug Monitoring (TDM); main analytical methods of drug monitoring (Particular parts of mass spectrometry: ESI and APCI ionization processes; Orbitrap and linear trap mass analysers; tandem mass spectrometry and its different modality of use). Rationalization of the TDM of the most frequently monitored drugs, toxins and drugs.
Prerequisites
Having passed the compulsory courses of the degree
Teaching form
Lectures and exercises
Textbook and teaching resource
The Teachers will provide educational materials
Semester
First semester
Assessment method
Written test: multiple choice test and open questions
Oral Test: discussion of written test
