Il corso si propone di condurre lo studente alla conoscenza dei meccanismi di biologia e fisiologia vegetale di base per poi introdurre le conoscenza inerenti alle tecniche di biotecnologia molecolare che sottendono alla produzione di biofarmaci, con particolare attenzione all’utilizzo dei sistemi vegetali. Il percorso formativo prevede la conoscenza dei sistemi di ingegneria genetica sviluppati nel campo della biologia vegetale e verte all’ utilizzo delle piante come bioreattori. Le caratteristiche positive e le problematiche relative all’utilizzo dei sistemi vegetali verranno affrontate mettendo in luce le diversità delle modifiche post-traduzionali che subiscono le proteine nei sistemi biologici vegetali rispetto a quelli animali. Il corso prenderà in considerazione anche lo sviluppo dei sistemi di trasformazione dei plastidi e di organismi unicellulari vegetali (alghe), per la produzione di molecole bioattive e proteine ricombinanti/anticorpi di ultima generazione utili nella salvaguardia della salute umana.

●  Introduzione: dalla biologia alla biotecnologia vegetale.

●  Principi di fisiologia vegetale

●  I farmaci di ultima generazione: biofarmaci.

●  Tecniche di biotecnologia molecolare nel mondo vegetale. Metodi di trasformazione genetica delle piante (transiente e stabile), Agrobacterium Tumefaciens, tecniche biolistiche(gene-gun), microiniezione di DNA, virus vegetali.

●  Lo smistamento delle proteine all’interno delle cellule eucariotiche e procariotiche, la via di secrezione classica e le vie non convenzionali.

●  Sintesi ripiegamento e processi post-traduzionali chiave per la corretta produzione di proteine eterologhe in sistemi vegetali.

●  Studio e programmazione della corretta sede di sintesi ed accumulo dei biofarmaci in pianta.

●  Nanovescicole vegetali una alternativa ai carrier tradizionali nella veicolazione di formulazioni farmaceutiche.

●  Utilizzo di alghe unicellulari per la produzione di molecole bioattive

●  Esempi di biotecnologia vegetale applicata, dalla teoria alla pratica

• Esercitazioni di laboratorio: analisi del contenuto proteico in matrici vegetali tramite separazione su SDS-PAGE
• Esercitazioni di laboratorio: tecniche biomolecolari per la detection di OGM in alimenti di origine vegetale

D1-Conoscenza e capacità di comprensione. Gli studenti dovranno aver assimilato in modo critico e approfondito le principali tematiche della fisiologia vegetale e dei meccanismi di biologia di base per poi introdurre le conoscenza inerenti alle tecniche di biotecnologia molecolare che sottendono alla produzione di biofarmaci e molecole bioattive.

D2-Capacità di applicare conoscenza e comprensione. Gli studente dovranno essere in grado di individuare le relazioni di causa-effetto tra l'introduzione o la manipolazione di geni esogeni/endogeni e la produzione e accumulo di prodotti di interesse farmaceutico/nutraceutico. Dovranno avere acquisito conoscenze sulle principali procedure metodologiche (biochimiche, biomolecolari e biotecnologiche) e strumentali utilizzate per la ricerca biologica e i loro campi di applicazione, nonché sviluppato un approccio scientifico alle problematiche bioetiche (OGM).

D3-Autonomia di giudizio. Gli studenti dovranno essere in grado di interpretare e prevedere le risposte fisiologiche delle cellule vegetali alle biotecnologie, nonchè sviluppare conoscenze atte a comprendere il corretto ripiegamento, trasporto e siti di accumulo di proteine ricombinanti. Dimostrare consapevole autonomia di giudizio in riferimento a valutazione e interpretazione di dati sperimentali di laboratorio e capacità di comparazione con dati esistenti in letteratura.

D4-Abilità nella comunicazione. Gli studenti saranno preparati ad utilizzare un linguaggio tecnico specifico per comunicare informazioni e idee relative alle conoscenze apprese durante il corso. Acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione con riferimento a elaborazione e presentazione dati.

D5-Capacità di apprendere. Gli studenti, grazie alle competenze teoriche acquisite, saranno in grado di comprendere e discutere con senso critico gli aspetti salienti delle biotecnologie e biologia molecolare vegetale. Inoltre, grazie all’utilizzo delle banche dati disponibili saranno in grado di approfondire ed aggiornare le loro conoscenze. La verifica della capacità di applicare le conoscenze acquisite avverrà tramite: a) discussione in aula e risoluzione di problemi e b) superamento delle prove di esame.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

Modalità didattiche

Lezioni frontali e seminari di approfondimento su tematiche concordate con gli studenti.

Verifica dell'apprendimento tramite presentazioni degli studenti con programma power point di sintesi di argomenti trattati.

Testi di studio

Biopharmaceuticals in plants by Kathleen Laura Hefferon Taylor& Francis (2009)

Fisiologia Vegetale Applicata Lionetti e Bellicampi (2021)

Bioloogia cellulare & biotecnologie vegetali Cozzolino S. e vari (2011)

Plant Physiology and Development, Sixth Edition by Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian M. Møller, and Angus Murphy, published by Sinauer Associates.

Modalità di
accertamento

Colloquio orale. L'esame si articola su una serie di tre-quattro domande che richiedono la discussione dell'argomento proposto e collegamenti con altri in modo da valutare, oltre che le conoscenze acquisite e la capacità di ragionamento, anche le abilità comunicative e di risoluzione di problemi di natura pratica in accordo con quanto indicato dai descrittori di Dublino

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

L’esame e la bibliografia potranno essere in lingua inglese  su richiesta dello studente.

The student can request to sit the final exam in English