- Cellular and Gene Therapy
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
- Biologia delle cellule staminali: classificazione e caratterizzazione funzionale; definizione di nicchia ematopoietica.
- Il trapianto di cellule staminali emopoietiche: il miglior successo di terapia cellulare.
- Le Terapie cellulari e la medicina rigenerativa.
- La terapia cellulare in oncologia, dalla scoperta alle potenziali applicazioni cliniche.
- Anticorpi monoclonali: da Koehler & Milstein ad oggi, la storia di un successo nel campo della terapia molecolare.
- Introduzione alla terapia genica: vettori virali e non-virali/problemi e successi della terapia genica.
- Il concetto di produzione in condizioni di ”Good Manifacturing Practices, GMP”: come un prodotto di terapia cellulare o genica (es. cellule CAR-T) diviene un farmaco.
Contenuti sintetici
Il Corso si propone di fornire agli Studenti una revisione di argomenti selezionati inerenti alle più rilevanti applicazioni biotecnologiche sfociate in terapie innovative in ambito onco-ematologico. I due principali filoni sono costituiti dallo sviluppo di terapia con cellule somatiche e/o geneticamente modificate e dal trattamento molecolare. La prima parte, quindi, presenterà gli aspetti dello sviluppo pre-clinico di un prodotto di terapia cellulare con cellule somatiche e/o geneticamente modificate. Verranno illustrati esempi di applicazioni nel campo oncologico e nel campo della rigenerazione tissutale. Particolare attenzione verrà data all’illustrazione delle procedure e problematiche relative alla produzione in condizione di “Good-Manufacturing practice-GMP”. La seconda parte sarà dedicata alla descrizione dello sviluppo di una cellula-farmaco diretta contro un bersaglio molecolare patogeneticamente rilevante (cellule CAR-T), dalla sua identificazione mediante le più avanzate tecnologie di array e di screening, la sintesi di molecole in grado di interferire funzionalmente con esso e la sua validazione in sistemi in vitro e in modelli preclinici nelle malattie oncologiche. Verranno presentati esempi significativi di applicazioni nel campo delle malattie tumorali.
Programma esteso
Cellule staminali: classificazione e caratterizzazione.
Nuove prospettive terapeutiche nell'uso delle cellule staminali.
Induced Pluripotent Stem cells (iPS) e cellule embrionali staminali: alternative o complementari?
La nicchia staminale ematopoietica normale e patologica
Cellule staminali mesenchimali nella riparazione dei tessuti osteo-articolari.
Anticorpi monoclonali in terapia: da Koehler & Milstein alla clinica, un percorso istruttivo.
Terapie cellulari nella terapia antitumorale.
Terapie cellulari ed immunoregolazione.
Trasferimento genico mediante vettori non virali.
I trasposoni, nuove metodiche di manipolazione genica.
Vettori virali per la terapia genica.
La terapia genica nelle patologie non oncologiche, uno sguardo alle malattie genetiche rare.
Terapia cellulare e genica nella mucopolisaccaridosi di tipo I (MPS-I): dal modello preclinico al paziente.
La terapia genica nelle patologie oncologiche.
Le cellule CAR-T, da un approccio biotecnologico ad una realtà clinica
Preparazione, ingegnerizzazione e caratterizzazione delle cellule CAR-T (direttamente in laboratorio)
Prerequisiti
Conoscenze di base di patologia ed immunologia. Conoscenze avanzate di biochimica, biologia molecolare e genetica.
Modalità didattica
Il corso si articola in 12 Lezioni da due ore svolte in modalità erogativa in presenza e 4 Lezioni da due ore volte in modalità interattiva in presenza.
Le ore di lezione si intendono come ore erogative frontali durante le quali la materia è spiegata usufruendo di presentazioni tipo PowerPoint, che verranno poi condivise. Durante il corso agli studenti verranno anche proposte lezioni interattive in cui potranno effettuare la presentazione/discussione in aula di una revisione critica di un articolo tratto da una rivista del settore sugli argomenti che sono materia del corso; tale presentazione, non mandatoria, può contribuire alla valutazione complessiva dello studente. Gli articoli verranno proposti dal docente.
Il corso prevede una lezione interattiva in presenza in laboratorio, dove verranno spiegate le principali tecnologie utilizzate nella produzione delle cellule CAR-T, come si genera una cellula-farmaco per il paziente partendo da una sacca di sangue periferico.
Materiale didattico
Per ogni argomento verranno indicate a lezione revisioni aggiornate su cui orientare lo studio.
Sulla pagina del corso verranno caricate alcune pubblicazioni inerenti e le diapositive (in formato PDF) delle lezioni.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova scritta: una domanda a risposta aperta.
Prova orale: colloquio finale (in lingua Inglese) con la presentazione e la discussione di un articolo scientifico.
Orario di ricevimento
Fissare un appuntamento con il docente, Professoressa Marta Serafini, via email (marta.serafini@unimib.it).
Sustainable Development Goals
Aims
- Stem cell biology: classification and functional characterization
- Hemopoietic stem cell transplantation as the best success of stem cell therapy.
- Cell therapies and regenerative medicine.
- Cell therapy in cancer, from discovery to the application in the clinic.
- Monoclonal antibodies: from Koehler & Milstein up to now, a masterpiece in biotech therapy.
- Introduction to gene therapy: the viral and non-viral vectors/successes and challenges in gene therapy.
- The concept of ”Good Manifacturing Practices, GMP”: how cellular or gene therapy products (es. CAR-T cells) become a drug.
Contents
The course aims to provide students with a review of selected topics relating to the most relevant biotechnological applications resulting in innovative therapies. The two main pillars consist of development of therapy with somatic and/or genetically modified cells and molecular treatment.
The first part will present aspects of the pre-clinical development of a cell therapy product with somatic and/or genetically modified cells. Examples of applications in the oncology field and in the field of tissue regeneration will be illustrated. Particular attention will be given to the illustration of the procedures and challenges relating to production in "Good-Manufacturing practice-GMP" conditions. The second part will cover the development of a drug directed against a pathogenetically relevant molecular target (CAR-T cells), from its identification using the most advanced array and screening technologies, the synthesis of molecules capable of functionally interfering with it and its validation in in vitro systems and in preclinical models in oncological diseases. Significant examples of applications in the field of tumor diseases will be presented.
Detailed program
Introduction to stem cells: classification and characterization.
New therapeutic perspectives in the use of stem cells.
Induced Pluripotent Stem cells (iPS) and embryonic stem cells: alternative or complementary?
The normal and pathological hematopoietic stem cell niche
Mesenchymal stem cells in the osteo-articular tissue repair.
Monoclonal antibodies in therapies: from Koehler & Milstein to the clinic, an educational journey
Cellular therapies in the antitumoral therapies.
Cellular therapies and immunoregulation.
Gene transfer using non-viral vectors.
The transposons, new methods of gene manipulations.
Viral vectors for the gene therapy.
Gene therapy in non-oncological pathologies, a look at rare genetic diseases.
Cell and gene therapy in Mucopolysaccharidosis type I (MPS-I): from preclinical model to patient.
Gene therapy in oncological diseases.
CAR-T cells, from a biotechnological approach to a clinical reality
Preparation, engineering and characterization of CAR-T cells (in the laboratory)
Prerequisites
Basic knowledge in pathology and immunology. Advanced knowledge in biochemistry, molecular biology and genetics.
Teaching form
The course is divided into 12 in-person learning lessons of 2 hours each and 4 in-person interactive lessons of 2 hours each.
The in-person learning lessons are intended as frontal hours during which the subject is carried out using PowerPoint-type presentations. During the course, students will also be offered interactive lessons in which they will be able to present a critical review of an article taken from a scientific journal in the classroom; this non-mandatory presentation can contribute to the overall evaluation of the student. The articles will be proposed by the teacher.
The course also includes an interactive lesson in the laboratory, where the main technologies used in the production of CAR-T cells will be explained (starting from a peripheral blood bag to obtain a cell-drug for the patient).
Textbook and teaching resource
Updated reviews on all topics will be suggested at each lesson.
On the course page will be uploaded some relevant publications, and the slides (in PDF fromat) of the lessons.
Semester
First semester.
Assessment method
Written exam: an open-ended question.
Final oral exam (in English) with the presentation and the discussion of a scientific article.
Office hours
Make an appointment by email to the teacher, Professor Marta Serafini (email address: marta.serafini@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Key information
Staff
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Marta Serafini