Approcci biochimici, biomolecolari e chimici per la manipolazione di sistemi biologici

L'insegnamento prevede 56 ore di didattica frontale, suddivise in tre sezioni.
Approcci chimici (16h). La sezione si occupa dello studio delle macromolecole biologiche sintetiche per manipolare/studiare sistemi biologici. In particolare, gli argomenti trattati saranno:
· Oligonucleotidi, struttura e funzione (duplex, triplex, quadruplex, ..)
· Metodi di sintesi e bioconiugazione
· Caratterizzazione strutturale di oligonucleotidi
· Analoghi di oligonucleotidi (PNA)
· utilizzo di analoghi oligonucleotidici nella progettazione di antisenso, aptameri, antagomiR
· Aptameri - SELEX
· Proteine semisintetiche - metodi sintetici e applicazioni in chemical biology / terapeutiche.

Approcci biochimici (16h). La sezione è dedicata agli aspetti biochimici inerenti ai principali approcci volti alla manipolazione di sistemi viventi.
Gli argomenti trattati saranno:
· sistemi gene editing (es. CRISPR/Cas9 e Adenine Base Editing)
· acidi nucleici nella manipolazione di sistemi viventi (mRNA, miRNA, oligonucleotidi antisenso)
· manipolazioni di sistemi biologici tramite modifiche dell'epigenoma
· Metodologie per la valutazione dell'espressione di geni manipolati.
Saranno portati esempi concreti di applicazioni di questi approcci tratti dalla letteratura scientifica.

Approcci biomolecolari e cellulari (24h). La sezione è dedicata allo studio dei modelli cellulari e alla loro manipolazione.
Verranno trattati i seguenti argomenti:
· Colture cellulari: primarie e immortalizzate. Differenze, tecniche di coltura, applicazioni.
· Principi nell'uso e ottenimento di cellule staminali e cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) e approfondimento dei metodi di differenziamento a modelli cellulari di interesse.
· Dalle colture cellulari 2D a colture 3D (e.g., organoidi): esempi di applicazione.
· Tecniche ed esempi di co-coltura nello studio della comunicazione cellula-cellula (organ-on-chip, microfluidic devices).
· Ruolo della matrice extracellulare nelle colture cellulari.
· Tecniche di trasferimento di acidi nucleici in modelli cellulari e metodologie per la valutazione del fenotipo.

Le nozioni relative alle metodologie trattate verranno integrate con esempi applicativi prendendo spunto dai più recenti articoli di ricerca scientifica nell'ambito di patologie tumorali, neurodegenerative e neuromuscolari, cardiometaboliche, e altre patologie di interesse