MUTAGENESI AMBIENTALE

Il corso di Mutagenesi ambientale ha l’obiettivo di fornire conoscenze sui meccanismi alla base della mutagenesi e della genotossicità indotta da agenti ambientali di natura chimica e fisica, nonché sui principali approcci sperimentali utilizzati per la loro valutazione.

Al termine del corso, lo studente acquisirà i seguenti risultati di apprendimento:

Conoscenza e capacità di comprensione

• conoscere i principali agenti mutageni e genotossici di origine ambientale e i relativi meccanismi di azione;
• comprendere le relazioni tra esposizione ad agenti genotossici e patologie umane;
• conoscere i principali test di mutagenesi e genotossicità e gli approcci citogenetici, molecolari e genomici utilizzati nel monitoraggio ambientale e nel biomonitoraggio umano.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

• applicare le conoscenze acquisite alla valutazione degli effetti genotossici di agenti chimici e fisici e di matrici ambientali;
• comprendere i principi e le procedure sperimentali dei principali test di mutagenesi e genotossicità;
• analizzare e interpretare i risultati ottenuti mediante test citogenetici e molecolari.

Autonomia di giudizio

• valutare criticamente i risultati dei principali test di mutagenesi e genotossicità;
• individuare gli approcci sperimentali più appropriati in relazione all’agente o alla matrice ambientale da analizzare.

Abilità comunicative

• utilizzare correttamente la terminologia scientifica della mutagenesi e della genotossicità ambientale;
• descrivere e discutere con chiarezza principi, metodologie e risultati delle principali analisi di genotossicità.

Capacità di apprendimento

• approfondire autonomamente le conoscenze acquisite e integrarle con nuovi approcci metodologici;
• utilizzare le competenze acquisite come base per successivi approfondimenti nell’ambito della genetica, della genomica e del monitoraggio ambientale.

L’insegnamento prevede:

• lezioni frontali dedicate agli aspetti teorici della mutagenesi e della genotossicità ambientale;
• esercitazioni e attività didattiche, anche mediante remote lab, finalizzate alla comprensione delle principali metodologie sperimentali per la valutazione del danno genetico;
• analisi e interpretazione dei risultati ottenuti mediante test di mutagenesi e genotossicità.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del dipartimento

È richiesta una conoscenza di base della Genetica e della Citologia.

In particolare, sono considerate propedeutiche le conoscenze relative a:

• struttura e organizzazione del materiale genetico;
• cromosomi e cariotipo;
• struttura della cellula procariotica ed eucariotica;
• ciclo cellulare;
• cellule somatiche e cellule germinali.

È pertanto consigliato avere già sostenuto un esame di Genetica e un esame di Citologia o discipline equivalenti.

La frequenza è obbligatoria, come previsto dal Regolamento Didattico del Corso di Studio.

Principi generali di mutagenesi
Mutazioni spontanee e indotte. Mutageni chimici e fisici. Fattori ambientali che danneggiano il DNA. Composti mutageni e promutageni. Meccanismi di azione degli agenti mutageni. Metabolismo e attivazione degli xenobiotici.

Danno al DNA e sistemi di riparazione
Principali tipi di danno al DNA. Meccanismi cellulari di risposta al danno genetico. Cenni sui principali sistemi di riparazione del DNA.

Mutagenesi, cancerogenesi e patologie umane
Effetti sulla salute umana dell’esposizione ad agenti genotossici, con particolare riferimento alla cancerogenesi. Basi genetiche della cancerogenesi. Proto-oncogeni e oncogeni. Geni oncosoppressori. Alterazioni genomiche coinvolte nella trasformazione neoplastica.

Test di mutagenesi e genotossicità
Test a breve e a lungo termine. Test in vitro e in vivo. Test in vitro con microrganismi. Test di mutazione genica nei batteri. Mutazione in avanti e reversione. Test di Ames: principi generali e applicazioni. Identificazione di composti mutageni diretti e promutageni.

Test in vitro con cellule di mammifero
Colture cellulari e principali sistemi cellulari utilizzati nei test di genotossicità. Linee cellulari di criceto cinese. Cellule mononucleate del sangue periferico. Risposta cellulare agli agenti mutageni. Valutazione della citotossicità nei test di mutagenesi.
Test di mutazione genica. Test citogenetici. Analisi in metafase: test delle aberrazioni cromosomiche e degli scambi tra cromatidi fratelli (SCE). Classificazione delle principali aberrazioni cromosomiche.
Analisi in interfase: test del micronucleo. Analisi del danno al DNA: test della cometa.

Analisi genomiche e molecolari
Metodi molecolari per la valutazione di biomarcatori e l’identificazione di mutazioni e alterazioni genomiche. Analisi delle variazioni del numero di copie. Array-CGH e tecniche di citogenetica molecolare. Cenni agli approcci di sequenziamento genomico applicati allo studio della genotossicità ambientale.

Monitoraggio della genotossicità nelle matrici ambientali
Principi e metodologie per il monitoraggio della genotossicità in differenti matrici ambientali. Analisi della genotossicità dell’aria, dell’acqua e del suolo.

Biomonitoraggio delle popolazioni umane
Principi del biomonitoraggio di popolazioni umane esposte ad agenti chimici e fisici con attività genotossica. Biomarcatori di esposizione, biomarcatori di effetto e biomarcatori di suscettibilità. Interpretazione dei risultati degli studi di biomonitoraggio.

L. Migliore. Genomica e Mutagenesi Ambientale. Zanichelli, Bologna, 2018.

Materiale didattico e diapositive forniti dal docente.

L’esame finale prevede una prova scritta costituita da due domande a risposta aperta, seguita da una prova orale.

La verifica è finalizzata ad accertare:

• la conoscenza dei principi della mutagenesi e della genotossicità ambientale e la comprensione dei meccanismi di azione degli agenti mutageni;
• la conoscenza dei principali test di mutagenesi e genotossicità e la capacità di interpretarne i risultati;
• la conoscenza delle principali strategie di monitoraggio della genotossicità ambientale e di biomonitoraggio umano.

Durante il corso possono essere previste prove intermedie relative agli argomenti trattati ed esercitazioni finalizzate all’analisi e all’interpretazione dei risultati di test di mutagenesi e genotossicità.

Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA: A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. E' possibile rivolgersi anche al referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del dipartimento.

• Le mutazioni spontanee: gli errori della DNA polimerasi.
• I mutageni chimici: classificazione e modalità di azione.
• I mutageni chimici: molecole che reagiscono con il DNA.
• Il metabolismo degli xenobiotici: benzene e idrocarburi policiclici aromatici.
• Cancerogenesi: i proto-oncogeni e la loro trasformazione in oncogeni.
• Cancerogenesi: modalità ed effetti della perdita di funzione dei geni oncosoppressori.
• Test di genotossicità: il test di Ames.
• Test di genotossicità: il test delle aberrazioni cromosomiche.
• Test di genotossicità: test in vitro con cellule di mammifero metabolizzanti e non metabolizzanti.
• Il test del micronucleo: principi e applicazioni.
• Il test della cometa: principi e applicazioni.
• Analisi genomiche e molecolari applicate allo studio della genotossicità ambientale.
• Monitoraggio della genotossicità dell’aria.
• Biomonitoraggio delle popolazioni umane: biomarcatori di esposizione e di effetto.
• Biomonitoraggio delle popolazioni umane: biomarcatori di suscettibilità.
• Valutazione e interpretazione dell’esito di un test di genotossicità mediante analisi delle aberrazioni cromosomiche.
• Valutazione e interpretazione dell’esito di un test di genotossicità mediante analisi degli SCE.
• Valutazione e interpretazione dell’esito di un test di genotossicità mediante analisi dei micronuclei.