METODOLOGIE GENETICHE PER LE BIOTECNOLOGIE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
GENETICA (BIO/18)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Le tematiche affrontate durante il corso si prefiggono di fornire agli studenti gli strumenti necessari per la comprensione del ruolo svolto dai microrganismi in diversi ambiti di studio e applicazione delle biotecnologie. Verranno illustrati i principi delle tecnologie fermentative su larga scala ed esempi relativi a produzioni biotecnologiche microbiche di interesse industriale.
Gli studenti apprenderanno inoltre utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante ad affrontare le problematiche relative alla produzione di proteine ricombinanti in microrganismi procarioti ed eucarioti, in cellule di insetto e in cellule animali.

Prerequisiti

Sono richieste conoscenze relative alla genetica, microbiologia e tecnologia del DNA ricombinante.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso consiste nella presentazione e discussione delle principali metodologie genetico-molecolari che hanno importanti ricadute sia nella ricerca di base che in settori d'interesse industriale e biomedico. Nella prima parte del corso verranno illustrate le potenzialità dell’utilizzo dei microrganismi per la produzione di beni e servizi: particolare attenzione verrà posta ai diversi approcci metodologici mirati alla selezione e al miglioramento genetico delle colture industriali e verranno presi in considerazione esempi di produzione, ed impiego dei principali prodotti delle fermentazioni industriali. Nella seconda parte del corso verrà affrontata la produzione su larga scala di proteine ricombinanti sfruttando diversi sistemi biologici per l’espressione del gene clonato; dalle cellule batteriche alle cellule animali. Verranno presi in considerazione diversi prodotti biotecnologici commerciali quali ormoni, citochine, enzimi con proprietà terapeutiche, vaccini e anticorpi monoclonali. Verranno infine affrontate le metodologie genetiche classiche e molecolari per lo studio delle funzioni e delle interazioni geniche.

Programma esteso

I MICRORGANISMI COME "CELL FACTORY".
-Microrganismi di interesse biotecnologico.
-Approcci metodologici mirati alla selezione e al miglioramento genetico delle colture industriali.
-Amminoacidi e antibiotici: dall’isolamento del microrganismo produttore alla produzione industriale
-Produzione di biomasse microbiche: lievito per panificazione, single cell protein.
-Produzione di etanolo, acido citrico , lattato.
-Tecnologie fermentative: materie prime e terreni di fermentazione; colture batch, continue e fed batch.
INGEGNERIA GENETICA E PRODUZIONE DI PROTEINE RICOMBINANTI
-Isolamento di un gene di interesse. Tecniche di mutagenesi.
LA SCELTA DELL'OSPITE
-Analisi e ottimizzazione dell’espressione genica in microrganismi procarioti. Promotori inducibili. Proteine di fusione e loro impiego.
-Analisi e ottimizzazione dell’espressione genica in microrganismi eucarioti. Vettori d’espressione per lievito promotori costitutivi ed inducibili. La manipolazione della secrezione in Saccharomyces cerevisiae. Il sistema Pichia pastoris e Kluyveromyces lactis.
-Il sistema di espressione cellule di insetto/Baculovirus.
-Espressione in cellule di mammifero. Espressione transiente e trasformanti stabili. Promotori e geni reporter. Vettori virali. La terapia genica ex-vivo e in-vivo. Agenti terapeutici basati su acidi nucleici.
I PRODOTTI
-Prodotti farmaceutici, enzimi.
-Vaccini di II generazione e cenni di immunogenetica
-Anticorpi monoclonali.
STUDIO DELL’ESPRESSIONE E DELLA FUNZIONE GENICA.
- Analisi Northern, geni reporter, analisi mediante arrays.
-Interazioni geniche: soppressori, letali sintetici, mutazioni dosaggio genico dipendente.
-Il sistema del doppio ibrido.

Bibliografia

Donadio e Marino “Biotecnologie microbiche” Casa Editrice ambrosiana, Manzoni M.”Microbioloogia Industriale” Casa Editrice ambrosiana, Glick, Pasternak and Patten “Molecular Biotechnology” ASM press IV edizione, Dale and von Schantz "Dai geni ai genomi" Principi e applicazioni della tecnologia del DNA ricombinante” Edises, Watson J.D et al “DNA ricombinante” Zanichelli. Materiale fornito da docente.

Metodi didattici

Il corso sarà svolto mediante lezioni frontali sugli specifici argomenti del programma con l’ausilio di presentazioni in power point. Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni verrà messo a disposizione degli studenti, ciò nonostante è fortemente consigliato l’utilizzo di testi per l’approfondimento e lo studio individuale. Alcuni argomenti selezionati verranno analizzati e discussi in aula con l’ausilio di articoli scientifici

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento verrà effettuata attraverso un esame finale. In particolare verrà effettuata una prova orale di tipo tradizionale che avrà lo scopo di verificare la capacità di comprensione dei diversi argomenti trattati e di evidenziare la capacità da parte dello studente di formulare collegamenti tra i vari argomenti anche in relazione ai vantaggi e alle limitazioni delle biotecnologie convenzionali rispetto alle biotecnologie innovative e ricombinanti.