Master Program in Molecular Biotechnology

Biochimica
Obiettivi formativi

Lo scopo di questo corso è quello di fornire le conoscenze molecolari sulla biochimica dei sensi: olfatto, gusto, vista, udito e tatto.  In particolare l’insegnamento fornirà gli strumenti per traslare tali competenze nel settore delle biotecnologie mediche ed industriali. Nella seconda parte il corso approfondirà il fenomeno della “drug tolerance”, un meccanismo atavico di resistenza ai trattamenti farmacologici (anche molecolari di ultima generazione) che accumuna gli organismi unicellulari per eccellenza, i batteri, ma anche le cellule tumorali.

Biochimica
Risultati attesi

E' atteso che lo studente  apprenda: 1) i meccanismi molecolari alla base della percezione dell’ olfatto, gusto, vista, udito e tatto, 2) come generare uno strumento bio-elettronico, 3)  i meccanismi molecolari alla base dello stato di persistenza, 4) le applicazioni cliniche di tali conoscenze.

Il corso consisterà di ciclo introduttivo di lezioni durante le quali la docente svolgerà  gli argomenti del programma illustrandoli mediante diapositive power point che saranno messe a disposizione degli studenti. Queste saranno  corredate dall'indicazione di reviews e articoli recenti che gli studenti potranno utilizzare per la preparazione delle loro presentazioni (discusse a lezione nella seconda parte del corso) in cui verrà richiesto di approfondire i più importanti argomenti concordandone la scelta con il docente. L'insegnamento potrà anche essere seguito a distanza per l’intero programma.

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L'esame consisterà nella presentazione approfondita di articoli recenti, scelti tra una lista di possibili lavori suggeriti anche dal docente, inquadrando l'argomento mediante un'introduzione adeguata. Tempo a disposizione max 30min. Segue quindi una sessione di domande sui principali argomenti del corso.

• La biochimica dei sensi. Il senso dell'olfatto. La biochimica del recettori olfattivi. Il meccanismi di attivazione e di modulazione del segnale nei recettori olfattivi.
• Le scoperta del premio Nobel R. Axel e L. Buck sulla mappa topografica dell'olfatto. I vari modelli animali per la comprensione della mappa olfattiva. Introduzione al naso elettronico.
• I vari tipi di sensori del naso elettronico. Lo sviluppo e le possibili applicazioni nelle biotecnologie del naso elettronico. Il ruolo dell'olfatto nell'ematopoiesi della drosofila.
• Lo sviluppo del naso bioelettronico mediante l'uso delle nanovescicole (NvBN). Applicazioni e utilizzo dei NvBN per identificare i biomarcatori tumorali.
• Il possibile uso diagnostico e prognostico del naso elettronico nella diagnosi del mesotelioma e il suo utilizzo per valutare la risposta all'immunoterapia.
• La percezione del senso del gusto. La papilla gustativa e il meccanismo di percezione del gusto nelle cellule di tipo I,II,III.
• La traduzione del segnale nel gusto. La lingua elettronica. Il senso della visione: la rodopsina. La conversione del segnale luminoso in impulso elettrico. I coni e i bastoncelli. Il daltonismo.
• L'udito e l'orecchio interno. Il funzionamento delle stereocilia e l'attivazione dei canali al potassio meccano-sensibili. Il ruolo di Notch nella rigenerazione delle cellule ciliate uditive. Il tatto. Il recettore della capsaicina e la sensazione di dolore, temperatura e acidità. Il ruolo del recettore piezo2 nella trasduzione della forza meccanica.
• Introduzione al concetto di "noise in biology and bet hedging". L'adattamento fenotipo nei batteri.
• La scoperta dei "drug tollerant persisters" nei batteri.
• Il ruolo del caso e la capacità di adattamento metabolico nei persisters batterici
• Il ruolo dell'effetto soglia nel modulo TA dei batteri. Il ruolo dei microRNAs nel controllo dell'effetto soglia: uso del modello dei geni reporters.
• Il controllo dell'identità e della variabilità fenotipica delle cellule staminali ad opera dell'effetto soglia microRNA-dipendente.
• Analogie tra i batteri e le cellule tumorali nei meccanismi di resistenza ai farmaci. Il processo di "tumor cell seeding". Introduzione alla medicina di precisione e ai meccanismi di resistenza nei tumori.
• Il ruolo dei "drug tollerant persisters" nella medicina di precisione. Il cambiamento epigenetico come meccanismo di sopravvivenza delle cellule persistenti.
• I diversi modelli che spiegano il ruolo dei persisters nello sviluppo della resistenza acquisita ai farmacia bersaglio molecolare.
• I fondamenti del metabolismo del cancro. Il Warburg effect, la glicolisi aerobia. La disregolazione dei meccanismi di controllo nei pathways metabolici. Il ruolo del ATP nel controllo della glicolisi e nella glicolisi aerobia.

Verranno illustrati a lezione articoli originali. I power point delle lezioni saranno resi disponibili agli studenti. Una lista di lavori recenti verrà fornita dal docente, da cui ciascun studente sceglierà alcuni articoli da illustrare durante la presentazione orale. Verrà inoltre fornita una lista di Reviews sull'argomento.