BASI MOLECOLARI DELLE PATOLOGIE E TERAPIA GENICA

BASI MOLECOLARI DELLE PATOLOGIE E TERAPIA GENICA

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iten
Codice
80834
ANNO ACCADEMICO
2016/2017
CFU
5 cfu al 2° anno di 8767 BIOTECNOLOGIE MEDICO-FARMACEUTICHE (LM-9) GENOVA
SEDE
GENOVA (BIOTECNOLOGIE MEDICO-FARMACEUTICHE )
moduli
Questo insegnamento è composto da:
materiale didattico

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Modulo "Basi Molecolari delle Patologie"

Il corso si propone di focalizzare su alcune patologie come esempi-tipo di alterazioni molecolari che sono alla base delle malattie, con particolare attenzione ai tumori, e su approcci metodologici mirati alla comprensione dei meccanismi patogenetici e all'individuazione di nuovi bersagli terapeutici.

Modulo "Terapia Genica"

Fare acquisire allo studente una conoscenza dettagliata dei sistemi di trasferimento genico attualmente in uso in terapia e le modalità con cui si è pervenuti al loro impiego, correlandoli con le conoscenze di fisiologia, biologia molecolare ed ingegneria genetica; fare acquisire una visione delle future possibilità di applicazione della terapia genica alla luce delle conoscenze attuali delle patologie monogeniche di maggiore incidenza.

Modalità didattiche

Lezioni frontali

PROGRAMMA/CONTENUTO

Modulo "Basi Molecolari delle Patologie"

Concetti generali di patologia molecolare

IL CANCRO

La cancerogenesi come processo microevolutivo. Origine clonale dei tumori. Le mutazioni somatiche come causa del tumore. Cambiamenti genetici ed epigenetici per l'inattivazione genica. Instabilità genetica delle cellule cancerose. Modello gerarchico della poplazione tumorale. Il processo di metastatizzazione. Neoangiogenesi tumorale. Fattori ambientali e cancro: i cancerogeni. Iniziatori e promotori. Oncogeni e oncosoppressori: l'esempio di Ras, Rb, Myc, p53. Terapie anticancro e la multidrug resistance.

Le cellule staminali del cancro

IL modello dell'evoluzione clonale per la cancerogenesi. Organizzazione gerarchica del tumore: il concetto di cellula staminale del tumore (CSC). Caratteristiche delle CSC: marcatori fenotipici, capacità funzionali-saggi di xenotrapianto, di formazione di sferoidi-colonie, della side popoulation, dell'attività della ALDH. Le cellule di origine delle CSC. Plasticità del modello delle CSC: il caso del melanoma. Generazione in vitro di CSC. Strategie terapeutiche antitumorali che bersagliano le CSC.

Il microambiente tumorale

Le cellule del microambiente tumorale: fibroblasti associati al tumore (CAF), cellule staminali mesenchimali, macrofagi tumore-associati (TAM) e loro ruolo nel sostegno del tumore e del processo di metastatizzazione. L'espressione di caveolina-1 nei CAF: funzioni della Cav-1 e implicazioni della sua down-regolazione. Il “reverse Warburg effect”. Rilevanza prognostica dell'espressione della Cav-1 nei CAF.

La leucemia mieloide cronica

Patogenesi molecolare della CML: ruolo di Bcr-Abl. Decorso della patologia. Terapie per la CML: la rivoluzione degli inibitori della tirosino chinasi (TKI). Quali sono e come funzioano i TKI. Valutazione della risposta alla terapia: parametro ematologico, citogenetico e molecolare. Resistenza ai TKI: mutazioni in Bcr-Abl e cellule staminali della CML (LSC). Pathways di sopravvivenza nelle LSC come possibili bersagli di nuove terapie. La rimozione cellulare programmata: segnali “eat me”, segnali “non eat me” e meccanismi di evasione delle cellule tumorali.

Lecemie acute e nuove strategie terapeutiche: le cellule NK alloreattive

Concetti base del processo emopoietico. Classificazione morfologica e fenotipica delle leucemie acute, mieloidi e linfoidi. La regolazione dell'attività funzionale delle cellule NK: recettori inibitori e attivatori. Espressione dei ligandi per recettori NK sulla superficie delle cellule leucemiche: differenze tra leucemie mieloidi e linfoidi. Il trapianto aploidentico di cellule staminali emopoietiche. Concetti alla base dell'alloreattività NK: il KIR/HLA-class I mismatch. Correlazione tra alloreattività NK e attività antileucemica: esperienza in vitro e nella pratica clinica.

LE IMMUNODEFICIENZE

Classificazione e caratteristiche generali delle immunodeficienze.

La sindrome di Wiskott-Aldrich. La polimerizzazione dell'actina come fenomeno associato al movimento cellulare e alla formazione della sinapsi immunologica. Ruolo della proteina WAS nella polimerizzazione dell'actina, domini funzionali di WASP. Basi molecolari della malattia: mutazioni a carico del gene WASP. Correlazione genotipo/fenotipo: fenotipi clinici della malattia. Ruolo di WASP nell'omeostasi linfocitaria e nell'attività funzionale delle cellule immunitarie. Terapie per la sindrome di Wiskott-Aldrich.

FIBROSI CISTICA

Mutazioni a carico del gene di CFTR come meccanismo patogenetico della malattia. Caratteristiche fenotipiche della malattia. Classificazione delle mutazioni di CFTR e loro correlazione con i diversi gradi di fenotipo. Terapie convenzionali e nuovi approcci terapeutici. Analisi di composti come possibili farmaci: concetto di correttore e potenziatore.

 

Modulo "Terapia Genica"

I clinical trials basati su approcci di Terapia Genica: principi, esigenze ed ottimizzazioni; distribuzione geografica, aspetti socio-economici e di sviluppo della tecnologia sanitaria; basi applicative della terapia genica: principi essenziali e scelta del target terapeutico; criteri di applicabilità; esempi di applicazione della terapia genica: trattamento di patologie quali la sindrome da deficienza di Adenosina deaminasi (ADA), la sindrome da immunodeficienza multipla grave (SCID e X-SCID) e l’epidermolisi bollosa giunzionale (JEB), con risultati delle terapie e complicazioni da esse derivate.

I vettori virali utilizzati in Terapia Genica: strutture, caratteristiche, impieghi, vantaggi e svantaggi

Herpesviridae: caratteristiche strutturali del capside, delle proteine della matrice e dell’envelope virale; struttura e caratteristiche funzionali del genoma virale: geni immediate-early (IE),early (E) e late (L); caratteristiche e funzioni delle proteine virali; ciclo litico e ciclo lisogenico; tropismo e specificità dei virioni; sistemi di packaging basati sull’impiego di virus helper; sistemi di packaging helper virus-free; inserimento di transgeni nel vettore virale HSV; ottimizzazione del vettore virale per sottotipi di cellule target: la funzione delle proteine gB e gD.

Sindbin Virus e Semliki Forest Viruses (SFV): loro impiego come vettori suicidi.

Adenoviridae: struttura del capside; struttura e funzioni del genoma degli Adenoviridae; geni E1, E2, E3 ed E4; ITR e regione psi (ψ); effetti degli Adenoviridae e proteine coinvolte nella protezione del virione ai danni dell’ospite; rischi associati all’uso dei vettori adenovirali in terapia genica; potenziamento dei vettori adenovirali mediante ingegnerizzazione delle proteine del capside (es. RGB); mediante attività promotore-specifica (promotori di tessuti tumorali); mediante “pro-drug enzymes”; mediante “vector-spread molecules”; mediante molecole anti-tumorali; studi pre-clinici: aspetti positivi e negativi dei risultati condotti su modelli murini;

Virus Adeno-associati (AAV): struttura del genoma virale e sua replica; esigenze della fase di packaging e del virus helper.

Retroviridae: struttura della particella virionica; forma integrata; struttura e caratteristiche rilevanti del genoma retrovirale e dei prodotti proteici da esso codificati; meccanismo di replica del genoma retrovirale: generazione e duplicazione delle LTR nella forma integrata; generazione di virus helper per linee di packaging di vettori retrovirali: strategie e vantaggi; vettori con minigene in “doppia copia”; linee di packaging per vettori retrovirali: caratteristiche e vantaggi e svantaggi; linee di packaging con virus helper bi- e tri-partiti; implementazione del tropismo virale dei Retroviridae: strategie utilizzate.

Lentiviridae: struttura del virione; funzioni delle proteine lentivirali e comparazione con i Retroviridae; proteine accessorie: struttura, codifica e funzioni di Tet, Rev, Vif, Vpi, Vpx, Vpu e Nef; struttura del genoma e sequenze necessarie per la loro applicazione nel settore della terapia genica: cPPT, TAR, RRE; ruolo di Nef/CD4, Tat/NfKb e sequenze SMARs; ottimizzazione dei vettori lentivirali e problematiche connesse alle linee di packaging; efficacia dei vettori “self-inactivating” (SIN) e dei vettori integrasi-mutati; metodi di recupero dei virioni LV: ultracentrifugazione, precipitazione con poli-lisina, cromatografia a scambio ionico; comparazione tra HSV, AV, AAV, Retrovirus e LV; utilizzo di LV per il trasferimento terapeutico di shRNA.

Approcci di Terapia Genica mediante vettori non-virali

Trasferimento genico mediante vettori non-virali; sistemi di iniezione di DNA nudo mediante inoculo; jet-gas; gene-gun, elettroporazione, sonoporazione, trasferimento idrodinamico, vettori chimici; esempi terapeutici: caratteristiche del tessuto bersaglio degli approcci di terapia genica mediante vettori non virali.

Esempi di applicazioni cliniche della Terapia Genica

nelle cellule staminali ematopoietiche; nelle distrofie muscolari; nell’emofilia; nella cura dei tumori; nel trattamento delle patologie neurodegenerative.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Modulo "Basi Molecolari delle Patologie"

Alberts et al. “Biologia molecolare della cellula”,  Zanichelli ; Mendelsohn et al.,  “The molecular basis of cancer”, Elsevier; Robbins e Cotran, “Le basi patologiche delle malattie”, Elsevier.

Modulo "Terapia Genica"

Giacca M., “Terapia Genica”, Springer-Verlag Italia s.r.l.; Cann A.J., “Elementi di virologia molecolare”, Casa Editrice Ambrosiana.

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Su appuntamento, contattare il Docente via mail: Grazia.Maria.Spaggiari@unige.it

Ricevimento: Il docente riceve preferenzialmente gli studenti il Martedì, dalle ore 09:00 alle ore 11:00, presso la Sezione di biologia, Dipartimento di Medicina Sperimentale, Via Pastore 3 o C.so Europa 30; secondo piano. Tuttavia è vivamente consigliabile richiedere in ogni caso un appuntamento, contattando il docente via mail: paolo.giannoni@unige.it o per via telefonica al numero 01035338201.  

Commissione d'esame

GRAZIA MARIA SPAGGIARI (Presidente)

PAOLO GIANNONI (Presidente)

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni frontali

INIZIO LEZIONI

1 Marzo 2017.

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

Vedi anche:

BASI MOLECOLARI DELLE PATOLOGIE E TERAPIA GENICA

ESAMI

Modalità d'esame

Orale.

Modalità di accertamento

Lo studente viene esaminato oralmente; vengono poste almeno 3 domande relative ad argomenti inerenti il modulo, a difficoltà crescente; il primo quesito è sempre relativo a un argomento generale; ciò consente allo studente di rispondere anche se la preparazione risultasse essere solo mnemonica. La seconda domanda prevede invece una valutazione più specifica di alcuni aspetti dell'argomento, e la risposta implica, pertanto, un comprensione organizzata dei fenomeni/meccanismi relativi a quello specifico argomento (es. a una patologia o all'utilizzo di particolari proteine/vettori); la terza domanda prevede che lo studente faccia correlazioni tra argomenti differenti del corso, ricercandone e presentandone in maniera autonoma e critica similitudini, differenze, analogie, vantaggi e/o svantaggi, in modo da dimostrare una capacità di visione più estesa. L’esame può proseguire con ulteriori domande di approfondimento, in particolare volte ad accertare la propositività dello studente nel fornire soluzioni adeguate a possibili condizioni patologiche trattabili con approcci diversi. Tale aspetto viene enfatizzato durante il corso fornendo agli studenti numerosi esempi di applicazioni cliniche che vengono discussi coralmente ed in maniera critica.

Gli studenti sono poi invitati a presentare, anche se in  maniera facoltativa, due lavori scientifici (uno per modulo) mediante revisione critica e presentazione che viene fatta collegialmente con tutti i docenti e gli altri studenti del corso, in modo da esercitarsi ad una interpretazione della letteratura corrente, ed in modo da utilizzare le conoscenze acquisiste durante il corso per motivare/criticare opportunamente le scelte compiute ed i risultati ottenuti dagli autori. Tale presentazione non è obbligatoria ma completa la preparazione dello studente e consente di incrementare la votazione complessiva d’esame se giudicata positivamente dai docenti.