TECNOLOGIE DEL DNA RICOMBINANTE PER LA TERAPIA GENICA

1. Conoscenza e capacità di comprensione 

Lo studente acquisirà conoscenze approfondite sui principi e sulle metodologie della tecnologia del DNA ricombinante e sulle sue applicazioni nell’ambito della terapia genica. In particolare, comprenderà le strategie di clonaggio genico, la progettazione di costrutti ricombinanti, i principali sistemi di trasferimento genico virali e non virali e le moderne tecnologie di modificazione del genoma.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione 

Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite alla comprensione e alla progettazione teorica di strategie di trasferimento e modificazione genica, individuando i sistemi e gli approcci molecolari più appropriati in relazione a specifici obiettivi sperimentali e terapeutici.

3. Autonomia di giudizio 

Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente le potenzialità, i vantaggi e le limitazioni delle diverse tecnologie di trasferimento e modificazione genica, anche attraverso l’analisi della letteratura scientifica e il confronto tra differenti strategie terapeutiche.

4. Abilità comunicative

Lo studente acquisirà la capacità di descrivere e discutere con un linguaggio scientifico appropriato i principi e le applicazioni delle tecnologie del DNA ricombinante e della terapia genica. Attraverso la preparazione e la presentazione di seminari, svilupperà inoltre competenze nella comunicazione e nella discussione critica di risultati scientifici.

5. Capacità di apprendimento 

Lo studente svilupperà le competenze necessarie per approfondire autonomamente le conoscenze nel settore delle tecnologie del DNA ricombinante e della terapia genica, attraverso la consultazione e l’interpretazione critica della letteratura scientifica, anche in relazione ai continui sviluppi tecnologici e applicativi della disciplina.

L’insegnamento prevede lezioni frontali, integrate dalla presentazione e discussione di articoli scientifici e da seminari di approfondimento tenuti dagli studenti. Le attività didattiche sono finalizzate a favorire la comprensione degli argomenti trattati, lo sviluppo del pensiero critico e la partecipazione attiva degli studenti.

La frequenza è obbligatoria secondo quanto previsto dal Regolamento didattico del Corso di Studio.

Sono richieste conoscenze di base di biologia molecolare, genetica e biochimica, con particolare riferimento alla struttura e alla funzione degli acidi nucleici, ai meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione e alla regolazione dell’espressione genica. Non sono richieste conoscenze pregresse specifiche sulle tecnologie del DNA ricombinante e sulla terapia genica.

1. Tecnologie del DNA ricombinante e clonaggio genico
Principi del DNA ricombinante. Vettori di clonaggio e di espressione. Strategie di clonaggio genico e costruzione di molecole di DNA ricombinante. Trasformazione, selezione e identificazione dei cloni ricombinanti. Progettazione di costrutti e cassette di espressione per cellule eucariotiche.

2. Principi e strategie della terapia genica
Fondamenti molecolari della terapia genica. Terapia genica in vivo ed ex vivo. Strategie di introduzione, sostituzione e modulazione dell’espressione genica. Acidi nucleici terapeutici codificanti e non codificanti. Persistenza e regolazione dell’espressione del materiale genetico introdotto.

3. Sistemi non virali per il trasferimento genico
Principali barriere biologiche al trasferimento degli acidi nucleici. Metodi fisici e chimici di trasferimento genico. Sistemi di delivery basati su lipidi, polimeri e nanoparticelle. Vantaggi e limitazioni dei sistemi non virali.

4. Vettori virali per la terapia genica
Principi di ingegnerizzazione dei vettori virali. Vettori retrovirali e lentivirali, adenovirali e adeno-associati (AAV). Caratteristiche molecolari, strategie di produzione e modalità di trasferimento genico. Tropismo, integrazione genomica e persistenza dell’espressione. Vantaggi e limitazioni dei principali sistemi virali.

5. Tecnologie di modificazione del genoma (Genome Editing)
Principi della modificazione mirata del genoma. Meccanismi cellulari di riparazione del DNA. Nucleasi programmabili e sistema CRISPR/Cas. Strategie di inattivazione e correzione genica. Tecnologie di base editing e prime editing. Applicazioni e limitazioni delle tecnologie di genome editing.

6. Applicazioni e prospettive della terapia genica
Principali applicazioni della terapia genica nelle malattie ereditarie e acquisite. Terapia genica delle cellule staminali e immunoterapia cellulare. Problematiche di sicurezza, immunogenicità e genotossicità. Sviluppi recenti e prospettive future.

7. Seminari di approfondimento
Analisi e discussione critica di articoli scientifici riguardanti le più recenti applicazioni delle tecnologie del DNA ricombinante e della terapia genica. Preparazione e presentazione di seminari da parte degli studenti.

• Giacca M. Terapia Genica. Springer, 2011.
• Kumar S. Textbook of Gene Therapy: Principles and Applications. Springer, 2026.
• Materiale didattico fornito dal docente e articoli scientifici selezionati dalla letteratura internazionale.

La verifica dell’apprendimento prevede un esame orale e la preparazione e presentazione di un seminario su un articolo scientifico inerente agli argomenti del corso.

L’esame orale è finalizzato a valutare il livello di conoscenza e comprensione degli argomenti trattati, la capacità di collegare i diversi aspetti delle tecnologie del DNA ricombinante e della terapia genica e l’utilizzo di un linguaggio scientifico appropriato.

Il seminario è finalizzato a valutare la capacità di analizzare criticamente la letteratura scientifica, sintetizzare e presentare risultati sperimentali e discutere le potenzialità e le limitazioni delle strategie esaminate.

La valutazione finale, espressa in trentesimi, terrà conto della preparazione dimostrata durante l’esame orale, della qualità della presentazione seminariale e della capacità di analisi e discussione critica.

• Quali sono le principali fasi del clonaggio genico e quali caratteristiche deve possedere un vettore di clonaggio?
• Quali sono le differenze tra un vettore di clonaggio e un vettore di espressione?
• Quali elementi devono essere considerati nella progettazione di una cassetta di espressione per cellule eucariotiche?
• Quali sono le principali differenze tra terapia genica in vivo ed ex vivo?
• Quali strategie possono essere utilizzate per introdurre o modulare l’espressione di un gene terapeutico?