Course Syllabus
Obiettivi
Il modulo di Immunology-I si propone di fornire agli studenti del 2° anno di Medicina e Chirurgia le basi concettuali dell'immunologia generale e molecolare — immunità innata e adattativa — necessarie per affrontare, nei moduli e corsi successivi, lo studio dell'immunopatologia clinica (autoimmunità, ipersensibilità, immunodeficienze, rigetto dei trapianti), che non è oggetto del presente modulo. Gli obiettivi formativi sono articolati secondo i cinque Descrittori di Dublino, calibrati sul livello pre-clinico.
Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and Understanding)
Lo studente dovrà conoscere l'organizzazione cellulare e molecolare degli organi linfoidi, i meccanismi di riconoscimento dell'antigene da parte dell'immunità innata e adattativa, la struttura e la funzione delle principali molecole immunitarie (anticorpi, TCR, BCR, MHC), i meccanismi molecolari di generazione della diversità recettoriale e i processi di sviluppo e selezione linfocitaria.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (Applying Knowledge and Understanding)
Lo studente dovrà essere in grado di applicare i concetti molecolari e cellulari acquisiti alla descrizione coerente delle fasi della risposta immunitaria, di correlare la struttura delle molecole immunitarie alla loro funzione, e di riconoscere le basi biologiche che saranno successivamente utilizzate per comprendere i fenomeni di immunopatologia in corsi avanzati.
Autonomia di giudizio (Making Judgements)
Lo studente dovrà sviluppare la capacità di analizzare criticamente i meccanismi molecolari e cellulari dell'immunità, di distinguere tra le diverse fasi e componenti della risposta immunitaria innata e adattativa, e di valutare in modo autonomo la coerenza logica tra meccanismo molecolare e funzione biologica risultante.
Abilità comunicative (Communication Skills)
Lo studente dovrà essere capace di esporre con terminologia scientifica corretta e rigorosa i concetti fondamentali di immunologia generale e molecolare, e di descrivere in modo chiaro e strutturato un meccanismo immunologico complesso (es. ricombinazione V(D)J, selezione timica) a un pubblico di pari livello.
Capacità di apprendere (Learning Skills)
Lo studente dovrà acquisire un metodo di studio basato sull'integrazione tra meccanismi molecolari e cellulari, sviluppando l'autonomia necessaria per affrontare con solide basi i successivi moduli di immunopatologia clinica e le discipline cliniche correlate.
Contenuti sintetici
Il modulo di Immunology-I affronta in modo integrato i principi fondamentali dell'immunologia generale e molecolare, dall'organizzazione degli organi linfoidi ai meccanismi cellulari e molecolari dell'immunità innata (barriere epiteliali, PRR, complemento, infiammazione acuta) e adattativa (presentazione antigenica, MHC, recettori BCR/TCR, generazione della diversità recettoriale, sviluppo e selezione linfocitaria, differenziamento delle popolazioni T helper e citotossiche, risposta umorale). Il modulo si conclude con una sintesi di come tali meccanismi si integrino e si adattino in funzione del tipo di patogeno incontrato, e con un richiamo ai principi biologici della vaccinazione. Il modulo si concentra esclusivamente sui meccanismi fisiologici di base, escludendo deliberatamente i fenomeni di immunopatologia clinica (autoimmunità, ipersensibilità, immunodeficienze, rigetto dei trapianti), che costituiranno oggetto del successivo corso di Pathology and Medicine, garantendo così una progressione didattica coerente e priva di sovrapposizioni.
Programma esteso
Il programma è articolato in 12 lezioni da 2 ore ciascuna (24 ore complessive di didattica frontale), organizzate secondo una progressione concettuale dall'organizzazione generale del sistema immunitario ai meccanismi molecolari e cellulari dell'immunità innata e adattativa, fino alla risposta umorale, alla sintesi integrativa per tipo di patogeno e ai principi di vaccinologia.
Calendario dettagliato delle lezioni
Introduzione al sistema immunitario; organi linfoidi primari e secondari. Concetti generali di immunità innata e adattativa; organizzazione anatomica e funzionale degli organi linfoidi primari (timo, midollo osseo) e secondari (linfonodi, milza, MALT); circolazione linfocitaria e homing.
Immunità innata: barriere epiteliali, cellule e recettori di riconoscimento (PRR). Barriere fisiche, chimiche e microbiologiche; cellule dell'immunità innata (neutrofili, macrofagi, cellule dendritiche, NK); Pattern Recognition Receptors (PRR): TLR, NOD-like, RIG-like, C-type lectin; PAMPs e DAMPs.
Il sistema del Complemento e l'infiammazione acuta. Vie classica, alternativa e lectinica di attivazione del complemento; opsonizzazione, anafilatossine, complesso di attacco alla membrana; cinetica e mediatori della risposta inflammatoria acuta.
Cellule presentanti l'antigene (APC) e processazione dell'antigene. Cellule dendritiche, macrofagi e linfociti B come APC; vie di processazione antigenica endogena ed esogena; cross-presentazione; maturazione e migrazione delle cellule dendritiche.
Il Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC) classe I e II: genetica e struttura. Organizzazione genica del locus MHC umano (HLA); struttura molecolare delle proteine MHC di classe I e II; polimorfismo genico e sue implicazioni funzionali; presentazione lipidica via CD1.
Struttura dei recettori per l'antigene: BCR e anticorpi (classi e funzioni). Struttura molecolare del B-Cell Receptor (BCR) e delle immunoglobuline solubili; classi e sottoclassi anticorpali (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD); relazione struttura-funzione e funzioni effettrici.
Generazione della diversità dei recettori (ricombinazione V(D)J). Organizzazione genica dei loci delle immunoglobuline e del TCR; meccanismo molecolare della ricombinazione V(D)J; ruolo di RAG1/RAG2; diversità combinatoria e giunzionale del repertorio recettoriale.
Il recettore delle cellule T (TCR) e la sinapsi immunologica. Struttura del TCR e complesso CD3; corecettori CD4 e CD8; formazione e organizzazione molecolare della sinapsi immunologica; segnali di attivazione (segnale 1, 2, 3) e vie di trasduzione.
Maturazione, selezione positiva e negativa dei linfociti T nel timo. Linfopoiesi T; stadi di differenziamento timocitario (doppio negativo, doppio positivo, singolo positivo); meccanismi di selezione positiva e negativa; generazione del repertorio T self-tolerante.
Maturazione e selezione dei linfociti B nel midollo osseo. Linfopoiesi B; riarrangiamento genico delle immunoglobuline; checkpoint di selezione B e tolleranza centrale; transizione da linfocita B immaturo a B naive maturo.
Attivazione e differenziazione dei linfociti T helper (Th1, Th2, Th17, Treg) e citotossici. Citochine polarizzanti e fattori di trascrizione lineage-specifici; funzioni effettrici dei sottotipi Th1, Th2, Th17; cenni sui linfociti T regolatori (Treg); meccanismi di killing dei linfociti T citotossici.
Risposta umorale e memoria immunologica. Cooperazione T-B e ruolo dei linfociti T follicular helper; organizzazione del centro germinativo; class switch recombination e ipermutazione somatica; generazione di plasmacellule e linfociti B memory;
Integrazione della risposta immunitaria; Vaccini. Sintesi di come le risposte innate e adattative si combinano in funzione del tipo di patogeno (virus, batteri extracellulari, patogeni intracellulari, funghi, elminti); cenni sui principi biologici della vaccinazione e sulla memoria immunologica indotta dai vaccini.
Prerequisiti
Per la corretta comprensione dei contenuti del modulo, è indispensabile che lo studente possieda conoscenze propedeutiche relative alle seguenti discipline di base, normalmente acquisite nel 1° anno del Corso di Laurea:
• Biologia cellulare: struttura e funzione della cellula eucariotica, comunicazione intercellulare, recettori di membrana e vie di trasduzione del segnale, ciclo cellulare.
• Istologia: organizzazione dei tessuti epiteliali e connettivali, struttura microscopica degli organi linfoidi primari e secondari.
• Genetica: principi di base della genetica molecolare, organizzazione del genoma, meccanismi di trascrizione e traduzione, ricombinazione genica.
• Biochimica: struttura e funzione delle proteine, enzimologia di base, principi di biochimica delle membrane biologiche.
Modalità didattica
• Lezioni frontali (12 lezioni × 2 ore, per un totale di 24 ore), con supporto di presentazioni multimediali strutturate e schemi riassuntivi dei meccanismi molecolari e cellulari trattati.
• 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.
• Stretto coordinamento didattico con il modulo Immunology-II, al fine di garantire la coerenza concettuale tra teoria di base e applicazione metodologica.
Materiale didattico
Libri di testo di riferimento
• Abbas A.K., Lichtman A.H., Pillai S. — Immunologia cellulare e molecolare (edizione italiana più recente), Edra.
• Murphy K., Weaver C. — Janeway's Immunobiology (edizione inglese più recente), Garland Science.
• Mak T.W., Saunders M.E., Jett B.D. — Primer to the Immune Response, Academic Cell.
Materiale integrativo
• Diapositive delle lezioni rese disponibili sulla piattaforma di e-learning di Ateneo dopo ciascuna lezione.
• Selezione di articoli scientifici di approfondimento (review aggiornate, es. Nature Reviews Immunology) relativi a specifici argomenti del programma.
• Schemi riassuntivi e mappe concettuali predisposti dal docente per i meccanismi molecolari più complessi (es. ricombinazione V(D)J, selezione timica).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Il modulo Immunology-I 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. Si raccomanda l'erogazione del modulo Immunology-I in via propedeutica o contestuale al modulo Immunology-II, al fine di garantire l'integrazione tra teoria di base e applicazione metodologica.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Struttura dell'esame
• Prova scritta propedeutica, costituita da un test a risposta multipla (in genere 20–25 quesiti, con un'unica risposta corretta tra quattro opzioni proposte), volta a verificare l'acquisizione delle conoscenze di base sui meccanismi molecolari e cellulari trattati nel modulo. Il superamento della prova scritta (soglia minima di norma fissata al 60% di risposte corrette) costituisce condizione necessaria per l'accesso alla prova orale integrata.
• Colloquio orale integrato, condotto in sede unica con il modulo Immunology-II (la valutazione finale dell'insegnamento di Immunologia tiene conto in modo integrato dei contenuti di entrambi i moduli da 2 CFU), finalizzato a verificare la capacità dello studente di esporre in modo organico i meccanismi immunologici di base e di stabilire collegamenti tra i diversi argomenti del programma.
Criteri di valutazione
La valutazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale attribuzione della lode per prestazioni di eccellenza, e tiene conto in modo integrato della prestazione nei due moduli (Immunology-I e Immunology-II). Il voto finale tiene conto dei seguenti criteri:
• Correttezza e completezza delle conoscenze esposte nella prova scritta e nel colloquio orale.
• Capacità di ragionamento integrato tra i diversi argomenti del programma di immunologia generale e molecolare.
• Proprietà di linguaggio scientifico e chiarezza espositiva.
• 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 tra i due moduli.
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.
Sustainable Development Goals
Aims
The Immunology-I module aims to provide 2nd-year students of the Medicine and Surgery degree programme with the conceptual foundations of general and molecular immunology — innate and adaptive immunity — necessary to subsequently address, in later modules and courses, the study of clinical immunopathology (autoimmunity, hypersensitivity, immunodeficiencies, transplant rejection), which is not covered in this module. The learning objectives are organized according to the five Dublin Descriptors, calibrated to the pre-clinical level.
Knowledge and Understanding
Students will be expected to know the cellular and molecular organization of lymphoid organs, the mechanisms of antigen recognition by innate and adaptive immunity, the structure and function of the main immune molecules (antibodies, TCR, BCR, MHC), the molecular mechanisms generating receptor diversity, and the processes of lymphocyte development and selection.
Applying Knowledge and Understanding
Students will be expected to apply the acquired molecular and cellular concepts to a coherent description of the stages of the immune response, to correlate the structure of immune molecules with their function, and to recognize the biological foundations that will subsequently be used to understand immunopathological phenomena in advanced courses.
Making Judgements
Students will be expected to develop the ability to critically analyse the molecular and cellular mechanisms of immunity, to distinguish between the different stages and components of the innate and adaptive immune response, and to independently assess the logical consistency between molecular mechanism and resulting biological function.
Communication Skills
Students will be expected to present the fundamental concepts of general and molecular immunology using correct and rigorous scientific terminology, and to clearly and systematically describe a complex immunological mechanism (e.g. V(D)J recombination, thymic selection) to a peer audience.
Learning Skills
Students will be expected to acquire a study method based on the integration of molecular and cellular mechanisms, developing the autonomy necessary to approach subsequent modules in clinical immunopathology and related clinical disciplines with a solid foundation.
Contents
The Immunology-I module provides an integrated treatment of the fundamental principles of general and molecular immunology, from the organization of lymphoid organs to the cellular and molecular mechanisms of innate immunity (epithelial barriers, PRRs, complement, acute inflammation) and adaptive immunity (antigen presentation, MHC, BCR/TCR receptors, generation of receptor diversity, lymphocyte development and selection, differentiation of T helper and cytotoxic populations, humoral response). The module concludes with a summary of how these mechanisms are integrated and adapted depending on the type of pathogen encountered, together with an overview of the biological principles of vaccination. The module focuses exclusively on basic physiological mechanisms, deliberately excluding clinical immunopathological phenomena (autoimmunity, hypersensitivity, immunodeficiencies, transplant rejection), which will be addressed in the subsequent Pathology and Medicine course, thereby ensuring a coherent teaching progression without overlap.
Detailed program
The programme is organized into 12 lectures of 2 hours each (24 total contact hours), structured according to a conceptual progression from the general organization of the immune system to the molecular and cellular mechanisms of innate and adaptive immunity, culminating in the humoral response, the integrative summary by pathogen type, and the principles of vaccinology.
Detailed Calendar of the Lectures
Introduction to the Immune System; Primary and Secondary Lymphoid Organs. General concepts of innate and adaptive immunity; anatomical and functional organization of primary (thymus, bone marrow) and secondary (lymph nodes, spleen, MALT) lymphoid organs; lymphocyte circulation and homing.
Innate Immunity: Epithelial Barriers, Cells and Pattern Recognition Receptors (PRRs). Physical, chemical and microbiological barriers; cells of innate immunity (neutrophils, macrophages, dendritic cells, NK cells); Pattern Recognition Receptors (PRRs): TLRs, NOD-like, RIG-like, C-type lectin receptors; PAMPs and DAMPs.
The Complement System and Acute Inflammation. Classical, alternative and lectin pathways of complement activation; opsonization, anaphylatoxins, membrane attack complex; kinetics and mediators of the acute inflammatory response.
Antigen-Presenting Cells (APCs) and Antigen Processing. Dendritic cells, macrophages and B cells as APCs; endogenous and exogenous antigen processing pathways; cross-presentation; dendritic cell maturation and migration.
The Major Histocompatibility Complex (MHC) Class I and II: Genetics and Structure. Genetic organization of the human MHC locus (HLA); molecular structure of MHC class I and II proteins; genetic polymorphism and its functional implications; lipid antigen presentation via CD1.
Structure of Antigen Receptors: the BCR and Antibodies (Classes and Functions). Molecular structure of the B-Cell Receptor (BCR) and soluble immunoglobulins; antibody classes and subclasses (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD); structure-function relationships and effector functions.
Generation of Receptor Diversity (V(D)J Recombination). Genetic organization of immunoglobulin and TCR loci; molecular mechanism of V(D)J recombination; role of RAG1/RAG2; combinatorial and junctional diversity of the receptor repertoire.
The T-Cell Receptor (TCR) and the Immunological Synapse. TCR structure and the CD3 complex; CD4 and CD8 co-receptors; formation and molecular organization of the immunological synapse; activation signals (signal 1, 2, 3) and signal transduction pathways.
T-Lymphocyte Maturation: Positive and Negative Selection in the Thymus. T-cell lymphopoiesis; thymocyte differentiation stages (double-negative, double-positive, single-positive); mechanisms of positive and negative selection; generation of the self-tolerant T-cell repertoire.
B-Lymphocyte Maturation and Selection in the Bone Marrow. B-cell lymphopoiesis; immunoglobulin gene rearrangement; B-cell selection checkpoints and central tolerance; transition from immature to mature naive B cell.
Activation and Differentiation of T Helper (Th1, Th2, Th17, Treg) and Cytotoxic T Cells. Polarizing cytokines and lineage-specific transcription factors; effector functions of Th1, Th2 and Th17 subsets; overview of regulatory T cells (Tregs); killing mechanisms of cytotoxic T lymphocytes.
Humoral Response and Immunological Memory. T-B cooperation and the role of T follicular helper cells; germinal center organization; class switch recombination and somatic hypermutation; generation of plasma cells and memory B cell.
Integration of the Immune Response; Overview of Vaccinology. Summary of how innate and adaptive responses combine depending on the type of pathogen (viruses, extracellular bacteria, intracellular pathogens, fungi, helminths); overview of the biological principles of vaccination and of vaccine-induced immunological memory.
Prerequisites
A correct understanding of the module's contents requires that students possess preparatory knowledge in the following basic disciplines, normally acquired during the 1st year of the degree programme:
• Cell biology: structure and function of the eukaryotic cell, intercellular communication, membrane receptors and signal transduction pathways, the cell cycle.
• Histology: organization of epithelial and connective tissues, microscopic structure of primary and secondary lymphoid organs.
• Genetics: basic principles of molecular genetics, genome organization, transcription and translation mechanisms, gene recombination.
• Biochemistry: structure and function of proteins, basic enzymology, principles of biological membrane biochemistry.
Teaching form
• Lectures (12 lectures × 2 hours, for a total of 24 hours), supported by structured multimedia presentations and summary diagrams of the molecular and cellular mechanisms covered.
• 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.
• Close pedagogical coordination with the Immunology-II module, in order to ensure conceptual consistency between basic theory and methodological application.
Textbook and teaching resource
Recommended Textbooks
• Abbas A.K., Lichtman A.H., Pillai S. — Cellular and Molecular Immunology (latest edition), Elsevier.
• Murphy K., Weaver C. — Janeway's Immunobiology (latest edition), Garland Science.
• Mak T.W., Saunders M.E., Jett B.D. — Primer to the Immune Response, Academic Cell.
Supplementary Materials
• Lecture slides made available on the institutional e-learning platform after each lecture.
• A selection of in-depth scientific articles (up-to-date reviews, e.g. Nature Reviews Immunology) on specific topics of the programme.
• Summary diagrams and concept maps prepared by the instructor for the most complex molecular mechanisms (e.g. V(D)J recombination, thymic selection).
Semester
The Immunology-I module 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. It is recommended that the Immunology-I module be delivered as preparatory to, or concurrently with, the Immunology-II module, in order to ensure integration between basic theory and methodological application.
Assessment method
Examination Structure
• Preliminary written test, consisting of a multiple-choice examination (typically 30–35 questions, each with a single correct answer among four options), aimed at verifying the acquisition of basic knowledge of the molecular and cellular mechanisms covered in the module. Passing the written test (minimum threshold normally set at 60% correct answers) is a necessary condition for admission to the integrated oral examination.
• Integrated oral examination, conducted in a single session together with the Immunology-II module (the final grade for the Immunology course integrates the contents of both 2-CFU modules), aimed at verifying the student's ability to present basic immunological mechanisms coherently and to establish connections between the different topics of the programme.
Grading Criteria
The final grade is expressed on a 30-point scale (trentesimi), with the possible award of honours (lode) for outstanding performance, and integrates performance across both modules (Immunology-I and Immunology-II). 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 integrate reasoning across the different topics of the general and molecular immunology programme.
• Appropriate scientific language and clarity of presentation.
• 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 between the two modules.
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.
