B2195 - STEM CELLS

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base della biologia delle cellule staminali embrionali, somatiche e pluripotenti indotte, inclusi il ciclo cellulare, i meccanismi di divisione e differenziamento cellulare, i determinanti genetici della staminalità, il ruolo della nicchia in situ. Ha la capacità di valutare criticamente letteratura e protocolli per l'isolamento e il mantenimento della totipotenza e del differenziamento delle cellule staminali embrionali; riprogrammazione delle cellule somatiche; isolamento e mantenimento di cellule staminali ematopoietiche, mesenchimali, epiteliali e neurali da tessuti adulti. Possiede le conoscenze di base per le tecnologie omiche applicate alle cellule staminali, inclusa la progettazione dello studio e i limiti dell'applicazione dell'omica nel campo. Conosce le basi tecniche per l'utilizzo delle cellule staminali nella medicina rigenerativa e nelle terapie cellulari, principi di ingegneria genetica/editing genetico per l'applicazione delle cellule staminali nella transgenesi animale (dalle cellule staminali pluripotenti alla progenie geneticamente modificata), clonazione riproduttiva e terapeutica, organoidi e organ-on -tecnologie di chip. Ha la capacità di cercare e valutare criticamente le banche di cellule staminali per scopi di ricerca.

Contenuti

Modulo 1, Cellule staminali, Laura Calzà

Introduzione al corso

Definizioni di toti-, multipotenzialità, differenziamento, differenziamento terminale, de-differenziamento; cellule staminali embrionali e adulte somatiche. Cronologia delle principali scoperte (4 ore)

Cellule staminali adulte: localizzazioni, la “nicchia” vascolare, costituenti cellulari e acellulari, nicchia normale e nicchia patologica. Divisione asimmetrica: polarità cellulare e ruolo della nicchia. Ruolo di Numb e Notch. Le Omiche nello lo studio delle cellule staminali somatiche (4 ore)

Cellule staminali cutanee. Olocloni, merocloni e paracloni. Ruolo nell'omeostasi della cute e nella riparazione delle lesioni (2 ore)

Cellule staminali intestinali. La nicchia nella cripta intestinale; timing di rinnovamento dei diversi tipi cellulari, meccanismi di migrazione da cripta a villo. Signalling Wnt-beta-catenina; signalling Ephrin. ruolo delle cellule del Paneth (2 ore)

Cellule staminali ematopoietiche: composizione della nicchia e regolazione della staminalità (angiopoietica, Ca++, Shh) (2 ore)

Cellule staminali mesenchimali: caratteristiche in vivo e in vitro, tessuti adulti di provenienza. Differenziamento spontaneo e indotto. Proprietà paracrine (2 ore)

Cellule staminali dai tessuti placentari e annessi (amnios, cordone ombelicale, sangue del cordone ombelicale, liquido amniotico, placenta). Banking del cordone: aspetti tecnici, normative, e impatto per la medicina rigenerativa (2 ore)

Cellule staminali neurali. Il sistema delle “neurosfere”. Regioni neurogeniche nel Sistema Nervoso Centrale adulto; “numeri”, ruolo e regolazione della neurogenesi in età adulta. Integrazione dei nuovi neuroni nei circuiti pre-esistenti: bulbo olfattorio e giro dentato dell’ippocampo. Neurogenesi in cervelli patologici (2 ore)

Cellule staminali, terapie cellulari e ingegneria tissutale: brevi note e ruolo dei big data (3 ore)

Take home message: La teoria della complessità applicata alle Scienze della Vita (1 ora)

 

Modulo 2, Cellule staminali: tecnologie relate e applicazioni, Corinne Quadalti

Introduzione al Modulo 2

L’importanza delle cellule staminali nella medicina traslazionale.

(1 ora)

Cellule staminali embrionali come modello di malattia

Definizioni e concetti chiave.

Regolazione del ciclo cellulare (durata, caratteristiche delle diverse fasi, R-point).

Cellule staminali embrionali murine.

Tecniche di isolamento, coltura e validazione.

Ruolo delle staminali embrionali nella terapia cellulare (cenni di sicurezza, etica).

I registri e le banche di cellule staminali embrionali.

(2 ore)

Cellule pluripotenti indotte

Definizioni e concetti chiave.

Geni e marcatori di pluripotenza.

Fattori di trascrizione e signaling.

Strategie di riprogrammazione.

Regolazione epigenetica e competenza cellulare.

Tecniche di coltura e validazione.

Cellule pluripotenti nella medicina rigenerativa.

Applicazioni nella ricerca biomedica e nella terapia cellulare.

Riprogrammazione diretta.

(4 ore)

Organoidi

Colture 3D e organoidi, caratteristiche e definizioni.

Metodi di generazione e caratterizzazione di organoidi.

L’esempio degli organoidi cerebrali.

Assembloidi, caratteristiche e definizioni.

Limitazioni.

Organ-on-a-chip.

Applicazioni pratiche nella ricerca come modelli di patologia.

(4 ore)

Ingegneria genetica e cellule staminali

Definizioni e concetti chiave.

Il sistema CRISPR/Cas9 e i suoi componenti.

Meccanismi di riparazione del DNA nell’ingegneria genetica.

Le varianti del sistema CRISPR/Cas9.

Limitazioni.

Applicazioni di ingegneria genetica in cellule staminali e approcci terapeutici.

Cenni etici.

(4 ore)

Clonazione somatica e terapeutica

Definizioni e concetti chiave.

Principi e metodi della clonazione somatica.

Applicazioni della clonazione somatica in modelli animali.

Limitazioni.

Clonazione terapeutica, applicazioni e limitazioni.

(3 ore)

Tecnologie omiche e cellule staminali

Definizioni e concetti chiave.

Approccio single-cell.

Applicazioni in cellule staminali e in approcci terapeutici.

(3 ore)

Journal club

Ricerca e selezione di articoli scientifici da database online.

Approccio funzionale alla letteratura scientifica.

Metodi di preparazione di una presentazione scientifica.

(parte 1; 1 ora)

Journal club

Verrà chiesto agli studenti di selezionare articoli di interesse inerenti alle tematiche trattate nel modulo di studio e produrre una presentazione scientifica inerente come spunto di discussione in classe.

(parte 2; lavoro in gruppo; 2 ore)

Testi/Bibliografia

Stem cells, Gian Paolo Bagnara, Laura Bonsi, Francesco Alviano, Esculapio, 2020

Stem Cells Scientific Facts and Fiction, Christine L. Mummery, Anja van de Stolpe, Bernard Roelen, Hans Clevers, Elesevier, 2021

Metodi didattici

Lezioni frontali, discussioni di gruppo, journal club.

Si comunica agli Studenti che, a causa di recenti direttive di Ateneo, non sarà possibile seguire il corso in modalità alternative alla presenza (es. registrazioni), salvo specifiche situazioni che dovranno essere adeguatamente documentate ed approvate dall’Ateneo prima dell’inizio delle lezioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Breve presentazione PowerPoint (10 min) di un argomento a scelta dello Studente tra quelli trattati a lezione o concordato con il docente e discussione relativa; domanda a discrezione del Docente sulla parte restante del programma trattato a lezione. L’esame si intende congiunto per i due Moduli del corso.

Strumenti a supporto della didattica

Le presentazioni ppt usate a lezione saranno disponibili sugli spazi dedicati.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Laura Calzà

Consulta il sito web di Corinne Quadalti