Course Syllabus
Obiettivi
Questo corso avanzato familiarizzerà gli studenti con una diversità di modelli avanzati di malattia umana, per comprendere e permettere il loro utilizzo nella comprensione dei meccanismi di malattia, e il conseguente sviluppo di approcci terapeutici.
-
Conoscenza e capacità di comprensione: Il corso fornirà conoscenza e capacità di comprensione delle problematiche legate alla generazione di modelli in vitro e in vivo per lo studio dei meccanismi alla base della malattia umana
-
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente applicherà la conoscenza e comprensione acquisite allo studio di esempi specifici che presentano l'utilizzo di sistemi modello per l'investigazione di problemi di frontiera legati alla comprensione della malattia umana, come illustrati in lavori scentifici originali
-
Autonomia di giudizio: lo studente svilupperà senso critico autonomo mediante lo studio di lavori originali e la loro discussione critica con la classe
-
Abilità comunicative: gli studenti verranno invitati a esporre una sintesi di lavori scentifici relati alle problematiche trattate nel corso, mediante presentazione alla classe seguita da discussione
-
Capacità di apprendimento: Lo studente svilupperà la capacità di apprendere in modo orientato alla risoluzione di problemi, comprendendo come lo sviluppo di un modello viene realizzato sperimentalmente
Contenuti sintetici
Verranno presentati modelli animali, in particolare murini e di zebrafish, con cenni a Drosophila, e modelli cellulari, principalmente quelli basati su cellule staminali pluripotenti umane, embrionali (human embryonic stem cells, hESC) e ottenute mediante riprogrammazione (human induced pluripotent stem cells, hiPSC). Trasversalmente a tutti i modelli, verrà presentata la loro manipolazione genetica mediante gene targeting e genome editing, transgenesi, trasduzione virale, transfezione, quale fondamento sia della generazione dei modelli stessi, sia della loro analisi sperimentale a scopo conoscitivo e terapeutico.
Programma esteso
Il topo come modello, e la modificazione mirata del genoma di topo nel modello di malattia: knock-out, knock-in di mutazioni malattia, knock-out condizionale, genome editing, transgenesi, volti alla comprensione di malattie specifiche, con speciale attenzione a come questi abbiano permesso la comprensione di meccanismi di patogenesi e, in alcuni casi, lo sviluppo di terapie mirate.
Lo zebrafish come modello, e la modificazione del genoma di zebrafish mediante transgenesi e modificazione della linea germinale, che ha fornito un modello di vertebrato in cui è possibile seguire lo sviluppo embrionale in dettaglio in ambiente libero.
Screening di funzione genica in modelli animali e cellulari
Cellule staminali pluripotenti umane, riprogrammazione e loro differenziazione a tipi cellulari e organoidi specifici rilevanti per la malattia
Modificazione genetica di cellule staminali pluripotenti e organoidi
Screening di funzione genica in organoidi
Modelling dell'interazione fra cellule tissutali e sistema immunitario in organoidi
Prerequisiti
E' necessaria una conoscenza di base molto buona della biologia molecolare e cellulare, quale quella ottenuta nel corso di Genetica dello sviluppo e differenziamento (Laurea magistrale) e, precedentemente, nei corsi di Biologia molecolare e cellulare e Genetica della nostra Laurea triennale.
Modalità didattica
Lezini frontali; circa due cfu saranno dedicati a attività interattive, mediante preparazione di presentazioni relative a lavori scientifici originali da parte degli studenti, e discussione con la classe.
Materiale didattico
Lavori scientifici originali
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame orale. Verrà valutata una presentazione fatta dallo studente alla classe in precedenza (se effettuata), verrà data la possibilità di cominciare l'esame con la discussione di un argomento a scelta, e verranno poi fatte altre due domande su argomenti inerenti al corso. Non sono previste prove in itinere.
Orario di ricevimento
Su appuntamento, scrivere a silvia.nicolis@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
This advanced course will familiarize students with a diversity of advanced in vivo and in vitro models of human disease, to understand and enable their use in the understanding of disease mechanisms, and the consequent design of therapy approaches.
-
Knowledge and ability to understand: the course will provide knowledge and understanding related to the development of in vitro and in vivo models for the study of the mechanisms at the basis of human disease.
-
Ability to apply knowledge and understanding: the student will apply knowledge and understanding acquired to the study of specific examples presenting the use of model systems for the investigation of frontier problems connected to the understanding of human disease, as illustrated by original scientific papers
-
Autonomy of judgement: the student will develop autonomous critical sense by the study of original papers and their critical discussion with the class
-
Communication abilities: the students will be invited to present a synthesis of scientific papers connected to the problems treated in the course, by a presentation to the class followed by discussion
-
Learning ability: The student will develop the ability to learn in a problem-solving way, understanding how the development of a model is experimentally realized
Contents
The course will introduce animal models, in particular mouse and zebrafish, with hints at Drosophila, and cellular models, mostly those based on human pluripotent stem cells, embryonic ((human embryonic stem cells, hESC) and obtained by reprogramming (human induced pluripotent stem cells, hiPSC). Transversally through the models, approaches will be presented for their genetic manipulation by gene targeting and genome editing, transgenesis, viral transduction, transfection, as a basis for both the generation of the models themselves, and and their experimental study with understanding and therapeutic objectives.
Detailed program
The mouse as a model, and targeted genome modification of the mouse genome in disease mdeling: knock-out, knock-in of pathological mutations, conditional knock-out, genome editing, transgenesis, to understand specific diseases, with special attention to how these allowed the unserstanding of mechanisms of pathology, and, in some cases, the development of targeted therapies.
Zebrafish as a model system, and the modification of the zebrafish genome by transgenesis and germline modification, yielding a vertebrate model to follow embryonic development in detail in a free environment.
Screening of gene function in animal and cellular models
Human pluripotent stem cells, reprogramming and their differentiation to specific cell types and organoids relevant for the disease
Genetic manipulation of pluripotent stem cells and organoids
Screening of gene function in organoids
Modeling of the interaction between tissue cells and the immune system in organoids
Prerequisites
A basic very good knowledge of molecular and cellular biology is required, such as that obtained in the course of Genetics of development and differentiation (Laurea magistrale, Masters equivalent) and, prior to that, in the courses of Molecular and cellular biology and Benetics of our Laurea triennale (Bachelors' equivalent).
Teaching form
Lessons in class; about 2 cfu will be devoted to interactive activities, by the preparation of slides presentations regarding original research papers, to be discussed with the class.
Textbook and teaching resource
Original scientific papers
Semester
Second semester
Assessment method
Oral exam. Previous oral presentations done to the class (if done) will be part of the evaluation. The exam will begin with the discussion of a problem chosen by the student, and will continue with two more questions on different subjects treated during the course. No intermediate evaluations are foreseen.
Office hours
By appointment, write to silvia.nicolis@unimib.it
