Course Syllabus
Obiettivi
Il corso di Pathology and Medicine si propone di fornire agli studenti del 2° anno di Medicina e Chirurgia una solida comprensione, a livello biochimico, molecolare e cellulare, dei meccanismi eziopatogenetici comuni alla maggior parte delle malattie umane, integrando la patologia cellulare generale, l'infiammazione, l'immunopatologia clinica e le basi biologiche della trasformazione neoplastica. Coerentemente con il profilo scientifico-biologico del corso, la trattazione dell'oncologia generale (epidemiologia, cancerogenesi ambientale e chimica) è limitata al nucleo concettuale essenziale, propedeutico alla comprensione dell'immunoediting tumorale e dell'immunoterapia. Gli obiettivi formativi sono articolati secondo i cinque Descrittori di Dublino.
Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and Understanding)
Lo studente dovrà conoscere i meccanismi molecolari e biochimici degli adattamenti e del danno cellulare, le vie di morte cellulare (necrosi, apoptosi e forme alternative), i meccanismi cellulari e molecolari dell'infiammazione acuta e cronica, la fisiopatologia emodinamica generale, i meccanismi molecolari dell'immunopatologia (ipersensibilità, autoimmunità, immunodeficienze, rigetto dei trapianti) e le basi biologico-molecolari della trasformazione neoplastica e dell'immunoediting tumorale.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (Applying Knowledge and Understanding)
Lo studente dovrà essere in grado di applicare i meccanismi molecolari studiati all'interpretazione patogenetica di quadri clinico-patologici di base, di correlare reperti biochimici e cellulari (es. marcatori di danno, profili infiammatori, biomarcatori tumorali) con il processo patologico sottostante, e di riconoscere il razionale biologico delle principali strategie diagnostiche e immunoterapeutiche moderne.
Autonomia di giudizio (Making Judgements)
Lo studente dovrà sviluppare la capacità di analizzare criticamente la relazione tra meccanismo molecolare e manifestazione patologica, di distinguere tra processi adattativi, reversibili e irreversibili a livello cellulare, e di formulare ipotesi patogenetiche plausibili a partire da scenari clinico-molecolari complessi, anche in condizioni di incertezza diagnostica.
Abilità comunicative (Communication Skills)
Lo studente dovrà essere capace di esporre con terminologia scientifica rigorosa i meccanismi patogenetici fondamentali, di discutere criticamente paper scientifici di medicina traslazionale, e di comunicare in modo chiaro e strutturato un percorso patogenetico complesso (dal meccanismo molecolare alla manifestazione clinica) a un pubblico di pari livello.
Capacità di apprendere (Learning Skills)
Lo studente dovrà acquisire un metodo di studio basato sull'integrazione tra biochimica, biologia molecolare e fisiopatologia, sviluppando l'autonomia necessaria per l'aggiornamento continuo sulle basi molecolari della patologia umana e per l'approfondimento critico della letteratura scientifica nel corso degli studi clinici successivi.
Abilità comunicative (Communication Skills)
Lo studente dovrà essere capace di esporre con terminologia scientifica rigorosa i meccanismi patogenetici fondamentali, di discutere criticamente paper scientifici di medicina traslazionale, e di comunicare in modo chiaro e strutturato un percorso patogenetico complesso (dal meccanismo molecolare alla manifestazione clinica) a un pubblico di pari livello.
Capacità di apprendere (Learning Skills)
Lo studente dovrà acquisire un metodo di studio basato sull'integrazione tra biochimica, biologia molecolare e fisiopatologia, sviluppando l'autonomia necessaria per l'aggiornamento continuo sulle basi molecolari della patologia umana e per l'approfondimento critico della letteratura scientifica nel corso degli studi clinici successivi.
Contenuti sintetici
Il corso di Pathology and Medicine affronta in modo integrato, con un approccio rigorosamente biochimico, molecolare e cellulare, i meccanismi patogenetici comuni alla maggior parte delle malattie umane. Il percorso didattico si apre con l'eziologia generale e i meccanismi patogenetici del danno cellulare — stress ossidativo, adattamenti cellulari e le diverse vie di morte cellulare (necrosi, apoptosi, autofagia, necroptosi, piroptosi, ferroptosi) — per poi approfondire i meccanismi dell'infiammazione acuta e cronica, della riparazione tissutale e della fisiopatologia emodinamica generale (edema, trombosi, embolia, shock). La parte centrale del corso è dedicata all'immunopatologia clinica e molecolare, con trattazione delle reazioni di ipersensibilità, dei meccanismi di tolleranza immunitaria e di autoimmunità, delle immunodeficienze primarie e secondarie e dell'immunologia dei trapianti. Il corso prosegue con le basi biologico-molecolari della trasformazione neoplastica — limitate al nucleo essenziale propedeutico — per approfondire in modo specifico l'immunoediting tumorale e i principi biologici dell'immunoterapia (checkpoint inhibitor, CAR-T). Il corso si conclude con una panoramica delle metodiche moderne della patologia contemporanea (immunoistochimica quantitativa, NGS, biopsia liquida, modelli sperimentali traslazionali e CRISPR/Cas9), fornendo allo studente una visione integrata e aggiornata della patologia molecolare al servizio della medicina di precisione.
Programma esteso
Il programma è articolato in 30 lezioni da 2 ore ciascuna (60 ore complessive di didattica frontale), organizzate in cinque macro-moduli didattici che seguono una progressione concettuale dalla patologia cellulare generale all'immunopatologia clinica, fino alle basi biologiche dei tumori e alle metodiche diagnostiche moderne. Coerentemente con il vincolo didattico del Corso di Studio, la trattazione dell'oncologia generale è limitata al nucleo biologico-molecolare essenziale (Modulo 4, Lezioni 24–27), propedeutico alla comprensione dell'immunoediting e dell'immunoterapia. Di seguito sono riportati sia lo schema sintetico per macro-moduli sia il calendario dettagliato lezione per lezione.
Schema sintetico per macro-moduli
Macro-modulo Lezioni Ore Contenuti chiave
Modulo 1 – Patologia cellulare, danno e morte molecolare Lezioni 1–7 14h Eziologia del danno cellulare, stress ossidativo, adattamenti cellulari, necrosi, apoptosi, forme alternative di morte cellulare, senescenza
Modulo 2 – Infiammazione, riparazione e fisiopatologia generale Lezioni 8–15 16h Infiammazione acuta e cronica, mediatori chimici e plasmatici, febbre, riparazione tissutale, fisiopatologia emodinamica
Modulo 3 – Immunopatologia clinica e molecolare Lezioni 16–23 16h Ipersensibilità I–IV, tolleranza immunitaria, autoimmunità, immunodeficienze primarie/secondarie, immunologia dei trapianti
Modulo 4 – Basi biologiche dei tumori, immuno-oncologia e immunoterapia Lezioni 24–27 8h Biologia tumorale di base, oncogeni/oncosoppressori, immunoediting, immunoterapia (checkpoint inhibitor, CAR-T)
Modulo 5 – Metodiche moderne della patologia contemporanea Lezioni 28–30 6h IHC quantitativa, immunofluorescenza, NGS, digital PCR, biopsia liquida, modelli traslazionali e CRISPR/Cas9
Modulo 1 — Patologia Cellulare, Danno e Morte Molecolare (Lezioni 1–7)
Eziologia generale del danno cellulare. Cause fisiche, chimiche e biologiche del danno cellulare; meccanismi molecolari del danno ipossico; crollo della produzione di ATP e conseguenze sull'omeostasi ionica ed energetica della cellula.
Stress ossidativo. Biochimica dei radicali liberi (ROS); meccanismi di perossidazione lipidica e danno al DNA; sistemi antiossidanti cellulari enzimatici e non enzimatici; basi molecolari del danno da riperfusione.
Omeostasi e adattamenti cellulari. Meccanismi molecolari di ipertrofia, iperplasia, atrofia e metaplasia come risposte adattative al danno e allo stress cellulare; vie di segnalazione coinvolte; significato biologico e limiti dell'adattamento.
Morte cellulare irreversibile: la Necrosi. Meccanismi biochimici della necrosi; alterazioni morfologiche cellulari e nucleari; principali tipi morfologici di necrosi (coagulativa, colliquativa) e loro correlazione eziopatogenetica.
Morte cellulare programmata: l'Apoptosi. Via intrinseca (mitocondriale) e via estrinseca (recettori di morte) dell'apoptosi; cascata di attivazione delle caspasi; regolazione genica della famiglia Bcl-2 (proteine pro- e anti-apoptotiche).
Forme alternative di morte cellulare e risposte omeostatiche. Autofagia: meccanismi molecolari e ruolo omeostatico; Necroptosi e via RIPK1/RIPK3/MLKL; Piroptosi e inflammasoma; Ferroptosi e morte cellulare dipendente dal ferro e dalla peroxidazione lipidica.
Senescenza cellulare e invecchiamento. Basi molecolari dell'invecchiamento replicativo e ruolo dei telomeri/telomerasi; accumulo di danno genetico e senescenza indotta da stress; sindromi da invecchiamento precoce (Werner, Hutchinson-Gilford Progeria).
Modulo 2 — Infiammazione, Riparazione e Fisiopatologia Generale (Lezioni 8–15)
Infiammazione acuta (angioflogosi). Modificazioni vascolari dell'infiammazione acuta; meccanismi di formazione dell'essudato; cinetica del reclutamento leucocitario: rotolamento (rolling), adesione, diapedesi e chemiotassi.
Fagocitosi e mediatori chimici cellulari dell'infiammazione. Meccanismi molecolari della fagocitosi e del killing intracellulare; mediatori cellulari dell'infiammazione: istamina, serotonina; metaboliti dell'acido arachidonico (via della cicloossigenasi e della lipoossigenasi: prostaglandine e leucotrieni).
Mediatori plasmatici dell'infiammazione. Il sistema del Complemento nell'infiammazione; la cascata delle chinine (sistema callicreina-chinina); interazioni tra il sistema della coagulazione e la risposta inflammatoria.
Infiammazione cronica (istoflogosi). Caratteristiche cellulari dell'infiammazione cronica (macrofagi, linfociti, plasmacellule); cause e classificazione dei granulomi immunologici e da corpo estraneo; patogenesi di ascessi e ulcere.
Risposta sistemica all'infiammazione. Fisiopatologia della febbre: pirogeni endogeni ed esogeni, via di segnalazione della PGE2 ipotalamica; ipertermie non pirogene; sintesi e ruolo biologico delle proteine di fase acuta (PCR, fibrinogeno).
Riparazione e rigenerazione tissutale. Guarigione delle ferite per prima e seconda intenzione; ruolo dell'angiogenesi nella riparazione; rimodellamento della matrice extracellulare (ECM); patogenesi molecolare della fibrosi.
Fisiopatologia emodinamica I. Alterazioni del bilancio dei fluidi e del flusso circolatorio; patogenesi dell'edema e analisi dell'equazione di Starling; meccanismi di iperemia attiva e di congestione passiva (iperemia passiva).
Fisiopatologia emodinamica II. Emostasi fisiologica: fase piastrinica e cascata coagulativa enzimatica; patogenesi della trombosi (Triade di Virchow); meccanismi dell'embolia, dell'infarto tissutale e dello shock sistemico.
Modulo 3 — Immunopatologia Clinica e Molecolare (Lezioni 16–23)
Ipersensibilità di Tipo I e Tipo II. Tipo I: reazioni anafilattiche IgE-mediate, attivazione e degranulazione dei mastociti; Tipo II: ipersensibilità citotossica mediata da anticorpi, meccanismi effettori e correlati patologici.
Ipersensibilità di Tipo III e Tipo IV. Tipo III: ipersensibilità da immunocomplessi circolanti, patogenesi della reazione di Arthus; Tipo IV: ipersensibilità cellulo-mediata ritardata, ruolo dei linfociti T e dei macrofagi nel danno tissutale.
Meccanismi molecolari della tolleranza immunitaria. Tolleranza centrale: selezione timica e selezione midollare; tolleranza periferica: anergia clonale, soppressione mediata da linfociti T regolatori (Treg), delezione clonale periferica.
Patogenesi molecolare delle malattie autoimmuni. Meccanismi di rottura della tolleranza immunitaria; mimetismo molecolare (molecular mimicry); suscettibilità genetica e ruolo degli aplotipi HLA; fattori ambientali scatenanti e modulanti.
Modelli di autoimmunità sistemica ed organo-specifica. Analisi molecolare e patogenesi del Lupus Eritematoso Sistemico (LES): autoanticorpi e immunocomplessi; analisi molecolare e patogenesi della Sclerosi Multipla: demielinizzazione mediata dal sistema immunitario.
Immunodeficienze primarie o congenite. Classificazione molecolare dei deficit anticorpali; immunodeficienze combinate gravi (deficit combinati B/T); difetti molecolari della fagocitosi; correlazioni genotipo-fenotipo nelle principali sindromi.
Immunodeficienze secondarie o acquisite. Patogenesi molecolare dell'infezione da HIV; ciclo replicativo del virus nei linfociti T CD4+; meccanismi di esaurimento immunitario e progressione clinico-molecolare verso l'AIDS.
Immunologia dei trapianti. Basi biologiche del riconoscimento del non-self: alloriconoscimento diretto e indiretto; meccanismi molecolari del rigetto iperacuto, acuto e cronico; patogenesi della Graft-versus-Host Disease (GVHD).
Modulo 4 — Basi Biologiche dei Tumori, Immuno-Oncologia e Immunoterapia (Lezioni 24–27)
Introduzione alla biologia dei tumori. Nomenclatura delle neoplasie; caratteristiche biologico-strutturali delle cellule neoplastiche benigne e maligne; gli hallmarks essenziali del cancro; antigeni tumore-specifici (TSA) e tumore-associati (TAA).
Basi genetiche e molecolari della trasformazione neoplastica. Alterazioni nel controllo del ciclo cellulare; attivazione di proto-oncogeni a oncogeni; inattivazione dei principali oncosoppressori (p53 e Rb); meccanismi molecolari di evasione dall'apoptosi.
Immuno-oncologia: Immunoediting tumorale. Il concetto di Immunoediting tumorale e le sue tre fasi (Eliminazione, Equilibrio, Evasione); meccanismi molecolari di fuga tumorale dal sistema immunitario: down-regulation di MHC, espressione di checkpoint inibitori (PD-L1, CTLA-4).
Principi biologici di Immunoterapia dei tumori. Anticorpi monoclonali terapeutici; inibitori dei checkpoint immunologici (anti-PD-1/PD-L1, anti-CTLA-4) e relativo razionale molecolare; cenni biologici sulla tecnologia delle cellule CAR-T.
Modulo 5 — Metodiche Moderne della Patologia Contemporanea (Lezioni 28–30)
Tecniche istopatologiche avanzate. Principi e applicazioni dell'Immunoistochimica (IHC) quantitativa; principi dell'Immunofluorescenza; identificazione di biomarcatori tissutali e target terapeutici (es. HER2, PD-L1).
Patologia molecolare predittiva e diagnostica. L'uso della Digital PCR; il Next Generation Sequencing (NGS) per l'identificazione di profili mutazionali; principi biologici della biopsia liquida e del DNA tumorale circolante (ctDNA).
Modelli sperimentali traslazionali. Utilizzo di modelli cellulari in vitro; modelli animali in vivo per lo studio delle malattie umane; editing genomico mediante CRISPR/Cas9 nella dissezione dei pathway patogenetici; sintesi metodologica e conclusiva del corso.
Prerequisiti
Per la corretta comprensione dei contenuti del corso, è indispensabile che lo studente possieda solide conoscenze propedeutiche relative alle seguenti discipline di base, normalmente acquisite nel 1° anno del Corso di Laurea:
• Biochimica: struttura e funzione delle macromolecole biologiche, enzimologia, bioenergetica cellulare (metabolismo dell'ATP), principi di biochimica delle membrane e della trasduzione del segnale.
• Biologia cellulare: organizzazione strutturale e funzionale della cellula eucariotica, ciclo cellulare, comunicazione intercellulare, basi molecolari della trascrizione e della traduzione.
• Istologia: organizzazione microscopica dei tessuti epiteliali, connettivali, muscolari e nervosi; struttura degli organi linfoidi primari e secondari.
• Genetica umana: principi di genetica mendeliana e molecolare, organizzazione del genoma umano, basi delle mutazioni genetiche e della loro trasmissione.
• È inoltre raccomandata la conoscenza dei contenuti di base di Immunologia (organizzazione del sistema immunitario, anticorpi, MHC, sviluppo linfocitario), propedeutici alla piena comprensione dei moduli di immunopatologia e immuno-oncologia del presente corso.
Modalità didattica
• Lezioni frontali interattive (30 lezioni × 2 ore, per un totale di 60 ore), con supporto di presentazioni multimediali strutturate e schemi riassuntivi dei meccanismi biochimici, molecolari e cellulari trattati.
• Analisi e discussione critica di paper scientifici internazionali di medicina traslazionale, selezionati per illustrare l'applicazione clinica dei meccanismi molecolari studiati e per stimolare la lettura critica della letteratura biomedica primaria.
• Utilizzo della piattaforma di e-learning di Ateneo per la condivisione di materiale didattico (slide delle lezioni, articoli scientifici di approfondimento, schemi riassuntivi) e per quiz di autovalutazione formativa.
• Momenti di didattica interattiva (domande guidate, quesiti a risposta rapida durante la lezione) per favorire la partecipazione attiva e il monitoraggio in itinere dell'apprendimento.
• Possibilità di approfondimenti seminariali su temi di frontiera della patologia molecolare (es. medicina di precisione, biopsia liquida), in funzione della disponibilità di calendario.
Materiale didattico
Libri di testo di riferimento
• Kumar V., Abbas A.K., Aster J.C. — Robbins e Cotran: Le Basi Patologiche delle Malattie, X Edizione, Edra (testo di riferimento principale).
• Pontieri G.M. — Patologia Generale, Piccin (testo integrativo per la parte di fisiopatologia generale).
• Abbas A.K., Lichtman A.H., Pillai S. — Immunologia cellulare e molecolare (edizione italiana più recente), Edra (per il richiamo delle basi immunologiche applicate all'immunopatologia).
Materiale integrativo
• Diapositive delle lezioni rese disponibili sulla piattaforma di e-learning di Ateneo dopo ciascuna lezione.
• Selezione di articoli scientifici di medicina traslazionale (review aggiornate da riviste indicizzate, es. Nature Reviews Disease Primers, New England Journal of Medicine) relativi a specifici argomenti del programma, distribuiti progressivamente durante il corso.
• Schemi riassuntivi e mappe concettuali predisposti dal docente per i meccanismi molecolari più complessi (es. cascata delle caspasi, immunoediting tumorale, vie dei checkpoint immunologici).
• Materiale di autovalutazione (domande a risposta multipla e quesiti a risposta aperta di esempio).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
L'insegnamento di Pathology and Medicine viene erogato nel corso del Secondo Semestre del 2° anno del Corso di Laurea Magistrale a ciclo unico in Medicina e Chirurgia, secondo il calendario didattico approvato annualmente dal Consiglio di Corso di Studio. La distribuzione delle 30 lezioni nell'arco del semestre è pianificata in modo da garantire un'adeguata progressione dei contenuti tra i cinque macro-moduli e un congruo intervallo di studio prima della sessione d'esame.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Struttura dell'esame
• Prova scritta, costituita da una sezione a risposta multipla (volta a verificare l'acquisizione delle conoscenze di base su tutti gli argomenti del programma) integrata da una domanda a risposta aperta, finalizzata a valutare specificamente la capacità dello studente di stabilire collegamenti motivati tra meccanismo molecolare e manifestazione patologica (collegamento molecola-patologia). La soglia minima di superamento della prova scritta è fissata al 60% del punteggio complessivo.
• Colloquio orale, da svolgersi successivamente al superamento della prova scritta, finalizzato a verificare la capacità dello studente di esporre in modo organico i meccanismi patogenetici, di integrare conoscenze provenienti da moduli diversi del programma (es. danno cellulare, infiammazione, immunopatologia, oncologia molecolare) e di discutere criticamente le implicazioni clinico-diagnostiche dei meccanismi studiati.
Criteri di valutazione
La valutazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale attribuzione della lode per prestazioni di eccellenza. Il voto finale tiene conto dei seguenti criteri:
• Correttezza e completezza delle conoscenze esposte nella prova scritta e nel colloquio orale.
• Capacità di collegamento motivato tra meccanismo molecolare/biochimico e manifestazione patologica (criterio specificamente valutato nella domanda a risposta aperta).
• Capacità di ragionamento integrato tra i diversi moduli del programma (patologia cellulare, infiammazione, immunopatologia, oncologia molecolare, metodiche diagnostiche).
• Proprietà di linguaggio scientifico e chiarezza espositiva nel colloquio orale.
• La lode viene attribuita in presenza di una prestazione che, oltre a soddisfare pienamente i criteri precedenti, dimostri particolare autonomia di giudizio critico e capacità di collegamento interdisciplinare, anche con riferimento ai paper scientifici discussi durante il corso.
Orario di ricevimento
Il docente riceve gli studenti secondo le seguenti modalità:
• Ricevimento settimanale in presenza, previo appuntamento concordato via e-mail istituzionale, presso lo studio del docente.
• Disponibilità per ricevimento a distanza (videoconferenza tramite piattaforma di Ateneo), su richiesta motivata e concordata anticipatamente.
• Comunicazioni asincrone tramite e-mail istituzionale e tramite gli strumenti di messaggistica della piattaforma di e-learning del corso, con risposta garantita nei tempi tecnici ordinari.
• L'orario settimanale di ricevimento in presenza viene comunicato all'inizio di ogni semestre tramite la piattaforma di e-learning del corso, ed è soggetto ad aggiornamento in caso di sovrapposizione con altri impegni istituzionali.
Sustainable Development Goals
Aims
The Pathology and Medicine course aims to provide 2nd-year students of the Medicine and Surgery degree programme with a solid understanding, at the biochemical, molecular and cellular level, of the etiopathogenetic mechanisms common to most human diseases, integrating general cell pathology, inflammation, clinical immunopathology and the biological basis of neoplastic transformation. Consistent with the scientific-biological profile of the course, the treatment of general oncology (epidemiology, environmental and chemical carcinogenesis) is limited to the essential conceptual core that is preparatory to understanding tumor immunoediting and immunotherapy. The learning objectives are organized according to the five Dublin Descriptors.
Knowledge and Understanding
Students will be expected to know the molecular and biochemical mechanisms of cellular adaptation and injury, the pathways of cell death (necrosis, apoptosis and alternative forms), the cellular and molecular mechanisms of acute and chronic inflammation, general hemodynamic pathophysiology, the molecular mechanisms of immunopathology (hypersensitivity, autoimmunity, immunodeficiencies, transplant rejection), and the biological-molecular basis of neoplastic transformation and tumor immunoediting.
Applying Knowledge and Understanding
Students will be expected to apply the molecular mechanisms studied to the pathogenetic interpretation of basic clinical-pathological pictures, to correlate biochemical and cellular findings (e.g. injury markers, inflammatory profiles, tumor biomarkers) with the underlying pathological process, and to recognize the biological rationale of the main modern diagnostic and immunotherapeutic strategies.
Making Judgements
Students will be expected to develop the ability to critically analyse the relationship between molecular mechanism and pathological manifestation, to distinguish between adaptive, reversible and irreversible cellular processes, and to formulate plausible pathogenetic hypotheses starting from complex clinical-molecular scenarios, including under conditions of diagnostic uncertainty.
Communication Skills
Students will be expected to present fundamental pathogenetic mechanisms using rigorous scientific terminology, to critically discuss translational medicine scientific papers, and to clearly and systematically communicate a complex pathogenetic pathway (from molecular mechanism to clinical manifestation) to a peer audience.
Learning Skills
Students will be expected to acquire a study method based on the integration of biochemistry, molecular biology and pathophysiology, developing the autonomy necessary for continuous updating on the molecular basis of human pathology and for the critical appraisal of the scientific literature during subsequent clinical studies.
Contents
The Pathology and Medicine course provides an integrated vision, with a rigorously biochemical, molecular and cellular approach, of the pathogenetic mechanisms common to most human diseases. The course opens with the general etiology and pathogenetic mechanisms of cell injury — oxidative stress, cellular adaptations and the various pathways of cell death (necrosis, apoptosis, autophagy, necroptosis, pyroptosis, ferroptosis) — before examining in depth the mechanisms of acute and chronic inflammation, tissue repair, and general hemodynamic pathophysiology (edema, thrombosis, embolism, shock). The central part of the course is devoted to clinical and molecular immunopathology, covering hypersensitivity reactions, mechanisms of immune tolerance and autoimmunity, primary and secondary immunodeficiencies, and transplant immunology. The course then addresses the biological-molecular basis of neoplastic transformation — limited to the essential preparatory core — in order to specifically examine tumor immunoediting and the biological principles of immunotherapy (checkpoint inhibitors, CAR-T). The course concludes with an overview of modern methods in contemporary pathology (quantitative immunohistochemistry, NGS, liquid biopsy, translational experimental models and CRISPR/Cas9), providing students with an integrated and up-to-date view of molecular pathology in the service of precision medicine.
Detailed program
The programme is organized into 30 lectures of 2 hours each (60 total contact hours), structured into five teaching macro-modules that follow a conceptual progression from general cell pathology to clinical immunopathology, culminating in the biological basis of tumors and modern diagnostic methods. Consistent with the degree programme's curricular constraint, the treatment of general oncology is limited to the essential biological-molecular core (Module 4, Lectures 24–27) that is preparatory to understanding immunoediting and immunotherapy. Both a concise macro-module overview and the detailed lecture-by-lecture calendar are provided below.
Concise Macro-module Overview
Macro-module Lectures Hours Key contents
Module 1 – Cell pathology, injury and molecular death Lectures 1–7 14h Etiology of cell injury, oxidative stress, cellular adaptations, necrosis, apoptosis, alternative forms of cell death, senescence
Module 2 – Inflammation, repair and general pathophysiology Lectures 8–15 16h Acute and chronic inflammation, chemical and plasma mediators, fever, tissue repair, hemodynamic pathophysiology
Module 3 – Clinical and molecular immunopathology Lectures 16–23 16h Hypersensitivity I–IV, immune tolerance, autoimmunity, primary/secondary immunodeficiencies, transplant immunology
Module 4 – Biological basis of tumors, immuno-oncology and immunotherapy Lectures 24–27 8h Basic tumor biology, oncogenes/tumor suppressors, immunoediting, immunotherapy (checkpoint inhibitors, CAR-T)
Module 5 – Modern methods in contemporary pathology Lectures 28–30 6h Quantitative IHC, immunofluorescence, NGS, digital PCR, liquid biopsy, translational models and CRISPR/Cas9
Module 1 — Cell Pathology, Injury and Molecular Death (Lectures 1–7)
General Etiology of Cell Injury. Physical, chemical and biological causes of cell injury; molecular mechanisms of hypoxic injury; collapse of ATP production and consequences for cellular ionic and energetic homeostasis.
Oxidative Stress. Biochemistry of reactive oxygen species (ROS); mechanisms of lipid peroxidation and DNA damage; enzymatic and non-enzymatic cellular antioxidant systems; molecular basis of reperfusion injury.
Cellular Homeostasis and Adaptations. Molecular mechanisms of hypertrophy, hyperplasia, atrophy and metaplasia as adaptive responses to cellular injury and stress; signaling pathways involved; biological significance and limits of adaptation.
Irreversible Cell Death: Necrosis. Biochemical mechanisms of necrosis; cellular and nuclear morphological alterations; main morphological types of necrosis (coagulative, liquefactive) and their etiopathogenetic correlation.
Programmed Cell Death: Apoptosis. Intrinsic (mitochondrial) and extrinsic (death receptor) pathways of apoptosis; caspase activation cascade; genetic regulation by the Bcl-2 family (pro- and anti-apoptotic proteins).
Alternative Forms of Cell Death and Homeostatic Responses. Autophagy: molecular mechanisms and homeostatic role; Necroptosis and the RIPK1/RIPK3/MLKL pathway; Pyroptosis and the inflammasome; Ferroptosis and iron- and lipid-peroxidation-dependent cell death.
Cellular Senescence and Aging. Molecular basis of replicative aging and the role of telomeres/telomerase; accumulation of genetic damage and stress-induced senescence; premature aging syndromes (Werner syndrome, Hutchinson-Gilford Progeria).
Module 2 — Inflammation, Repair and General Pathophysiology (Lectures 8–15)
Acute Inflammation (Angioflogosis). Vascular changes in acute inflammation; mechanisms of exudate formation; kinetics of leukocyte recruitment: rolling, adhesion, diapedesis and chemotaxis.
Phagocytosis and Cellular Chemical Mediators of Inflammation. Molecular mechanisms of phagocytosis and intracellular killing; cellular mediators of inflammation: histamine, serotonin; arachidonic acid metabolites (cyclooxygenase and lipoxygenase pathways: prostaglandins and leukotrienes).
Plasma Mediators of Inflammation. The complement system in inflammation; the kinin cascade (kallikrein-kinin system); interactions between the coagulation system and the inflammatory response.
Chronic Inflammation (Histoflogosis). Cellular features of chronic inflammation (macrophages, lymphocytes, plasma cells); causes and classification of immune-mediated and foreign-body granulomas; pathogenesis of abscesses and ulcers.
Systemic Response to Inflammation. Pathophysiology of fever: endogenous and exogenous pyrogens, the hypothalamic PGE2 signaling pathway; non-pyrogenic hyperthermia; synthesis and biological role of acute-phase proteins (CRP, fibrinogen).
Tissue Repair and Regeneration. Wound healing by primary and secondary intention; role of angiogenesis in repair; extracellular matrix (ECM) remodeling; molecular pathogenesis of fibrosis.
Hemodynamic Pathophysiology I. Alterations of fluid balance and blood flow; pathogenesis of edema and analysis of the Starling equation; mechanisms of active hyperemia and passive congestion.
Hemodynamic Pathophysiology II. Physiological hemostasis: the platelet phase and the enzymatic coagulation cascade; pathogenesis of thrombosis (Virchow's Triad); mechanisms of embolism, tissue infarction and systemic shock.
Module 3 — Clinical and Molecular Immunopathology (Lectures 16–23)
Type I and Type II Hypersensitivity. Type I: IgE-mediated anaphylactic reactions, mast cell activation and degranulation; Type II: antibody-mediated cytotoxic hypersensitivity, effector mechanisms and pathological correlates.
Type III and Type IV Hypersensitivity. Type III: hypersensitivity mediated by circulating immune complexes, pathogenesis of the Arthus reaction; Type IV: delayed-type cell-mediated hypersensitivity, role of T lymphocytes and macrophages in tissue damage.
Molecular Mechanisms of Immune Tolerance. Central tolerance: thymic and bone-marrow selection; peripheral tolerance: clonal anergy, regulatory T-cell (Treg)-mediated suppression, peripheral clonal deletion.
Molecular Pathogenesis of Autoimmune Diseases. Mechanisms of immune tolerance breakdown; molecular mimicry; genetic susceptibility and the role of HLA haplotypes; environmental triggering and modulating factors.
Models of Systemic and Organ-Specific Autoimmunity. Molecular analysis and pathogenesis of Systemic Lupus Erythematosus (SLE): autoantibodies and immune complexes; molecular analysis and pathogenesis of Multiple Sclerosis: immune-mediated demyelination.
Primary or Congenital Immunodeficiencies. Molecular classification of antibody deficiencies; severe combined immunodeficiencies (combined B/T-cell defects); molecular defects of phagocytosis; genotype-phenotype correlations in the main syndromes.
Secondary or Acquired Immunodeficiencies. Molecular pathogenesis of HIV infection; viral replication cycle within CD4+ T lymphocytes; mechanisms of immune exhaustion and clinical-molecular progression toward AIDS.
Transplant Immunology. Biological basis of non-self recognition: direct and indirect allorecognition; molecular mechanisms of hyperacute, acute and chronic rejection; pathogenesis of Graft-versus-Host Disease (GVHD).
Module 4 — Biological Basis of Tumors, Immuno-Oncology and Immunotherapy (Lectures 24–27)
Introduction to Tumor Biology. Neoplasm nomenclature; biological and structural characteristics of benign and malignant neoplastic cells; the essential hallmarks of cancer; tumor-specific antigens (TSAs) and tumor-associated antigens (TAAs).
Genetic and Molecular Basis of Neoplastic Transformation. Alterations in cell-cycle control; activation of proto-oncogenes into oncogenes; inactivation of key tumor suppressors (p53 and Rb); molecular mechanisms of apoptosis evasion.
Immuno-Oncology: Tumor Immunoediting. The concept of tumor immunoediting and its three phases (Elimination, Equilibrium, Escape); molecular mechanisms of tumor immune evasion: MHC down-regulation, expression of inhibitory checkpoints (PD-L1, CTLA-4).
Biological Principles of Cancer Immunotherapy. Therapeutic monoclonal antibodies; immune checkpoint inhibitors (anti-PD-1/PD-L1, anti-CTLA-4) and their molecular rationale; biological overview of CAR-T cell technology.
Module 5 — Modern Methods in Contemporary Pathology (Lectures 28–30)
Advanced Histopathological Techniques. Principles and applications of quantitative immunohistochemistry (IHC); principles of immunofluorescence; identification of tissue biomarkers and therapeutic targets (e.g. HER2, PD-L1).
Predictive and Diagnostic Molecular Pathology. The use of Digital PCR; Next Generation Sequencing (NGS) for the identification of mutational profiles; biological principles of liquid biopsy and circulating tumor DNA (ctDNA).
Translational Experimental Models. Use of in vitro cellular models; in vivo animal models for the study of human disease; CRISPR/Cas9 genome editing in the dissection of pathogenetic pathways; methodological and concluding summary of the course.
Prerequisites
A correct understanding of the course contents requires that students possess solid preparatory knowledge in the following basic disciplines, normally acquired during the 1st year of the degree programme:
• Biochemistry: structure and function of biological macromolecules, enzymology, cellular bioenergetics (ATP metabolism), principles of membrane biochemistry and signal transduction.
• Cell biology: structural and functional organization of the eukaryotic cell, the cell cycle, intercellular communication, molecular basis of transcription and translation.
• Histology: microscopic organization of epithelial, connective, muscle and nervous tissues; structure of primary and secondary lymphoid organs.
• Human genetics: principles of Mendelian and molecular genetics, organization of the human genome, basis of genetic mutations and their transmission.
• Knowledge of the basic contents of Immunology (immune system organization, antibodies, MHC, lymphocyte development) is also recommended, as it is preparatory to fully understanding the immunopathology and immuno-oncology modules of this course.
Teaching form
• Interactive lectures (30 lectures × 2 hours, for a total of 60 hours), supported by structured multimedia presentations and summary diagrams of the biochemical, molecular and cellular mechanisms covered.
• Critical analysis and discussion of international translational medicine scientific papers, selected to illustrate the clinical application of the molecular mechanisms studied and to encourage critical reading of the primary biomedical literature.
• Use of an institutional e-learning platform for sharing teaching materials (lecture slides, in-depth scientific articles, summary diagrams) and for formative self-assessment quizzes.
• Interactive teaching moments (guided questions, quick-response questions during lectures) to promote active participation and ongoing monitoring of learning.
• Possible seminar-style deep dives into frontier topics in molecular pathology (e.g. precision medicine, liquid biopsy), depending on schedule availability.
Textbook and teaching resource
Recommended Textbooks
• Kumar V., Abbas A.K., Aster J.C. — Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease, 10th Edition, Elsevier (main reference textbook).
• Pontieri G.M. — Patologia Generale, Piccin (supplementary text for general pathophysiology topics).
• Abbas A.K., Lichtman A.H., Pillai S. — Cellular and Molecular Immunology (latest edition), Elsevier (for the immunological foundations applied to immunopathology).
Supplementary Materials
• Lecture slides made available on the institutional e-learning platform after each lecture.
• A selection of translational medicine scientific articles (up-to-date reviews from indexed journals, e.g. Nature Reviews Disease Primers, New England Journal of Medicine) on specific topics of the programme, progressively distributed throughout the course.
• Summary diagrams and concept maps prepared by the instructor for the most complex molecular mechanisms (e.g. the caspase cascade, tumor immunoediting, immune checkpoint pathways).
• Self-assessment materials (sample multiple-choice and open-ended questions).
Semester
The Pathology and Medicine course is delivered during the Second Semester of the 2nd year of the Single Cycle Master's Degree Programme in Medicine and Surgery, according to the academic calendar approved annually by the Degree Programme Council. The distribution of the 30 lectures throughout the semester is planned to ensure an adequate progression of content across the five macro-modules and a suitable study interval before the examination session.
Assessment method
Examination Structure
• Written examination, consisting of a multiple-choice section (aimed at verifying the acquisition of basic knowledge across all programme topics) integrated with an open-ended question, specifically designed to assess the student's ability to establish well-reasoned connections between molecular mechanism and pathological manifestation (molecule-to-pathology connection). The minimum passing threshold for the written examination is set at 60% of the overall score.
• Oral examination, to be taken after passing the written examination, aimed at verifying the student's ability to present pathogenetic mechanisms coherently, to integrate knowledge from different modules of the programme (e.g. cell injury, inflammation, immunopathology, molecular oncology), and to critically discuss the clinical-diagnostic implications of the mechanisms studied.
Grading Criteria
The final grade is expressed on a 30-point scale (trentesimi), with the possible award of honours (lode) for outstanding performance. The final grade takes into account the following criteria:
• Correctness and completeness of the knowledge demonstrated in the written test and oral examination.
• Ability to establish well-reasoned connections between molecular/biochemical mechanism and pathological manifestation (a criterion specifically assessed in the open-ended question).
• Ability to integrate reasoning across the different modules of the programme (cell pathology, inflammation, immunopathology, molecular oncology, diagnostic methods).
• Appropriate scientific language and clarity of presentation during the oral examination.
• Honours (lode) are awarded when, in addition to fully meeting the above criteria, the student demonstrates particular critical judgement and the ability to make interdisciplinary connections, including with reference to the scientific papers discussed during the course.
Office hours
The instructor is available to meet students according to the following modalities:
• Weekly in-person office hours, by appointment arranged via institutional e-mail, at the instructor's office.
• Availability for remote consultations (videoconference via the institutional platform), upon reasoned request arranged in advance.
• Asynchronous communication via institutional e-mail and via the messaging tools of the course's e-learning platform, with a response guaranteed within ordinary technical timeframes.
• The weekly in-person office hours schedule is communicated at the beginning of each semester via the Department website and the course's e-learning platform, and is subject to updates in case of overlap with other institutional commitments.
