ITALIANO

IL GENOMA E LA SUA VARIABILITA’ FISIOLOGICA. Struttura e organizzazione dei geni del genoma umano. Principi della variabilità genetica. I modelli di trasmissione ereditaria. Genetica dello sviluppo.
IL GENOMA E LA SUA VARIABILITA’ PATOLOGICA. Variabilità genetica del DNA e dei cromosomi come causa di patologie.
Genetica e genomica del cancro. Organismi modello e modelli di malattie genetiche. Approcci genetici al trattamento delle malattie.

-Strachan T., Read A.P. GENETICA MOLECOLARE UMANA – seconda edizione -Zanichelli editore
-Strachan T., Lucassen A. GENETICA & GENOMICA NELLE SCIENZE MEDICHE– seconda edizione - Zanichelli editore
-Articoli scientifici disponibili su PubMed
-Diapositive disponibili al seguente link:
https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/FLAVIA_CERRATO_059127/SitePages/Home%20Page.aspx

OBIETTIVI FORMATIVI
Al termine dell’insegnamento, lo studente dovrà aver acquisito conoscenze teoriche e competenze applicative nell’ambito della genetica molecolare, con particolare riferimento alla struttura e variabilità del genoma umano in condizioni fisiologiche e patologiche.

1. CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
Lo studente acquisirà conoscenze relative alla struttura e organizzazione dei geni nel genoma umano, ai principi della variabilità genetica, alla genetica dello sviluppo e ai modelli di trasmissione ereditaria. Saranno inoltre comprese le basi molecolari delle alterazioni genetiche e cromosomiche, la genetica e genomica del cancro, il ruolo degli organismi modello e i principali approcci genetici al trattamento delle malattie. Inoltre, lo studente acquisirà la capacità di comprendere e discutere articoli scientifici.

2. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite per interpretare i meccanismi genetici alla base di fenotipi normali e patologici, analizzare semplici casi di trasmissione ereditaria e comprendere dati e risultati derivanti da studi genetici e genomici. Inoltre, saprà consultare banche online di articoli scientifici internazionali.

3. AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Lo studente svilupperà la capacità di valutare criticamente informazioni scientifiche in ambito genetico, distinguendo tra variabilità fisiologica e patologica, e interpretando il significato biologico e clinico delle varianti genetiche.

4. ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro e appropriato le conoscenze acquisite, utilizzando una terminologia scientifica corretta, sia in forma scritta sia orale.

5. CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO:
Lo studente svilupperà capacità di apprendimento autonome che gli consentiranno di approfondire e aggiornare le proprie conoscenze nel campo della genetica molecolare e genomica, anche attraverso la consultazione critica della letteratura scientifica.

Conoscenze e abilità fornite dai corsi di Genetica e Biologia molecolare della laurea triennale

L'insegnamento è articolato in:
-lezioni frontali (5 CFU)
-esercitazioni di genomica (1 CFU)
-lezioni seminariali (1 CFU) svolte dagli studenti su articoli scientifici di rilievo e di recente pubblicazione.

L'accertamento dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale finale, volta a verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi previsti dall’insegnamento di Genetica molecolare. Il colloquio verterà sugli argomenti trattati durante le lezioni e sui testi indicati nel programma.
Svolgimento dell'esame. La prova orale ha una durata media di 20 minuti e consiste in un colloquio articolato in: i) Domande di carattere generale: per valutare la padronanza dei concetti fondamentali e l'estensione delle conoscenze acquisite; ii) Approfondimenti tematici: per verificare la capacità di analisi critica e il rigore metodologico; iii) Collegamenti interdisciplinari: per saggiare l'abilità dello studente nel connettere i diversi argomenti del corso in una visione d'insieme.
Criteri di valutazione. Il voto finale (espresso in trentesimi) sarà determinato sulla base dei seguenti parametri: 1) Completezza e correttezza dei contenuti: verifica dell'acquisizione delle nozioni teoriche; 2) Proprietà di linguaggio: utilizzo della terminologia tecnico-scientifica propria della disciplina; 3) Capacità di sintesi e di analisi: abilità nell'estrarre i punti chiave e sviluppare argomentazioni logiche; 4) Autonomia di giudizio: capacità di elaborare riflessioni personali critiche sui temi trattati.
Criteri per l’attribuzione del voto:
<18 Non superato: lo studente non dimostra risultati coerenti con i descrittori di conoscenza e comprensione, applicazione, giudizio, comunicazione e capacità di apprendere.
18-21 Livello sufficiente: lo studente raggiunge i descrittori di base relativi alla conoscenza e comprensione dei contenuti fondamentali e mostra una prima capacità di applicazione in contesti semplici.
22-24 Livello pienamente sufficiente: lo studente soddisfa i descrittori di conoscenza e comprensione applicate, mostrando capacità di applicare concetti chiave correttamente e iniziare ad analizzare criticamente situazioni pertinenti ai temi dell’insegnamento.
25-26 Livello buono: lo studente dimostra autonomia di giudizio nel valutare e confrontare scenari pertinenti, applica conoscenze in modo efficace e comunica risultati con chiarezza, riflettendo competenze più consolidate.
27-29 Livello molto buono: lo studente soddisfa in modo avanzato i descrittori dei cinque ambiti, con padronanza dei contenuti, capacità di valutare criticamente casi complessi e abilità comunicative solide, evidenziate in elaborati e presentazioni.
30 Livello eccellente: lo studente eccelle in tutti i descrittori di Dublino, con conoscenza approfondita, applicazione sicura e critica, giudizio autonomo, comunicazione efficace e capacità di apprendere in modo continuo e creativo, producendo lavori di elevata qualità sia nella presentazione sia nella prova orale. La lode può essere attribuita quando lo studente dimostra, oltre a quanto sopra, particolare originalità, approfondimento e innovazione nell’elaborato e nella presentazione, superando le aspettative standard.

La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.
Materiale di supporto: diapositive delle lezioni disponibili on-line al seguente link: https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/FLAVIA_CERRATO_059127/SitePages/Home%20Page.aspx

4 CFU di lezioni frontali sono mutuati con l'insegnamento di Fondamenti di genetica molecolare.
Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati nella scheda dell’insegnamento e, su richiesta, anche in altri momenti da concordare via email.

IL GENOMA E LA SUA VARIABILITA’ FISIOLOGICA (2.5 CFU). 1) Struttura e organizzazione dei geni del genoma umano. Definizione di gene. Organizzazione generale dei gei nel genoma umano: variabilità della densità genica, delle dimensioni, del numero di introni e del numero di copie. Geni in copie multiple e famiglie geniche. Meccanismi di formazione delle famiglie geniche e di nuovi geni: duplicazione genica, rimescolamento di esoni, amplificazione di esoni. 2) Una panoramica delle variazioni genetiche umane. Le origini delle variazioni delle sequenze del DNA. La genomica delle popolazioni e dimensione delle variazioni genetiche umane. Le variazioni genetiche funzionali e le variazioni nelle proteine. Le eccezionali variazioni genetiche nel sistema immunitario adattativo. 3) I modelli di trasmissione ereditaria. Ereditarietà mendeliane. Ereditarietà atipiche. Imprinting genomico. Disomia uniparentale. Mosaicismo. Ereditarietà extranucleare. Ereditarietà dei caratteri complessi. Basi genetiche della variazione continua, la teoria poligenica, l’ereditabilità, il modello dell’effetto soglia. 4) Genetica dello sviluppo. Le caratteristiche delle prime fasi dello sviluppo, del differenziamento cellulare e delle cellule staminali. La riprogrammazione del genoma. Il trasferimento nucleare, le cellule pluripotenti indotte, il transdifferenziamento delle cellule umane.
IL GENOMA E LA SUA VARIABILITA’ PATOLOGICA (2.5 CFU) 5) Variabilità genetica del DNA e dei cromosomi come causa di patologie. Sostituzioni nucleotidiche, inserzioni e delezioni. Le sequenze ripetute in tandem. Le anomalie cromosomiche e metodologie per analizzarle. Basi molecolari delle malattie mitocondriali. Effetti delle varianti patogenetiche nel DNA nucleare sul fenotipo. Basi molecolari delle patologie correlate alle strutture di proteine. 6) Genetica del cancro. Caratteristiche tumorali. Origine dei tumori e l’evoluzione clonale. Fattori alla base dell’insorgenza tumorale: geni e ambiente. Protooncogeni. Geni oncosoppressori. Instabilità genomica e deregolazione epigenetica nel cancro. 7) Organismi modello e modelli di malattie. Una panoramica sugli organismi modello. Modelli cellulari di malattie. Produzione di modelli animali di malattie genetiche. 8) Approcci genetici al trattamento delle malattie. Panoramica del trattamento delle malattie genetiche. Farmaci a piccola molecola e proteine terapeutiche. Principi della terapia genica e cellulare. Terapia genica delle malattie ereditarie.
Esercitazioni di genomica (1 CFU) per l’analisi di sequenze genomiche derivanti da esomi.
Lezioni seminariali (1 CFU) svolte dagli studenti su articoli scientifici di rilievo e di recente pubblicazione per approfondimento di argomenti trattati nelle lezioni frontali.

Italian

THE GENOME AND ITS PHYSIOLOGICAL VARIABILITY. Structure and organization of genes in the human genome. Principles of genetic variability. Patterns of hereditary transmission. Developmental genetics.
THE GENOME AND ITS PATHOLOGICAL VARIABILITY. Genetic variability of DNA and chromosomes as a cause of disease.
Genetics and genomics of cancer. Model organisms and models of genetic diseases. Genetic approaches to the treatment of diseases.

-Strachan T., Read A.P. GENETICA MOLECOLARE UMANA –second edition- Zanichelli publishing
-Strachan T., Lucassen A. GENETICA & GENOMICA NELLE SCIENZE MEDICHE– seconda edizione - Zanichelli publishing
-Scientific articles available on PubMed website
-Slides are available on:
https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/FLAVIA_CERRATO_059127/SitePages/Home%20Page.aspx

LEARNING OBJECTIVES
Upon completion of the course, the student will have acquired theoretical knowledge and applied skills in the field of molecular genetics, with specific reference to the structure and variability of the human genome in both physiological and pathological conditions.

1. KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
Students will acquire knowledge regarding the structure and organization of genes within the human genome, the principles of genetic variability, developmental genetics, and patterns of inheritance. Furthermore, the course covers the molecular basis of genetic and chromosomal alterations, cancer genetics and genomics, the role of model organisms, and the primary genetic approaches to disease treatment. Additionally, students will develop the ability to understand and discuss scientific papers.

2. APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING:
Students will be able to apply the acquired knowledge to interpret the genetic mechanisms underlying normal and pathological phenotypes, analyze simple cases of hereditary transmission, and comprehend data and results derived from genetic and genomic studies. Furthermore, they will be able to consult online databases of international scientific literature.

3. MAKING JUDGMENTS:
Students will develop the ability to critically evaluate scientific information in the field of genetics, distinguishing between physiological and pathological variability, and interpreting the biological and clinical significance of genetic variants.

4. COMMUNICATION SKILLS:
Students will be able to communicate the acquired knowledge clearly and appropriately, using correct scientific terminology in both written and oral forms.

5. LEARNING SKILLS:
Students will develop autonomous learning skills that will enable them to deepen and update their knowledge in the fields of molecular genetics and genomics, including through the critical consultation of scientific literature.

Knowledges and skills provided by Genetics and Molecular Biology courses of the bachelor degree

The course includes:
- front desk lectures (5 CFU)
- genomics exercises (1 CFU)
- seminars (1CFU) carried out by the students on relevant and recently published scientific articles.

Learning assessment is conducted through a final oral examination designed to verify the achievement of the educational objectives set for the Molecular Genetics course. The interview will cover the topics discussed during lectures and the bibliography indicated in the program.
Examination Procedure. The oral exam typically lasts between 15 and 25 minutes and consists of a structured interview divided into: i) General questions: To assess the mastery of fundamental concepts and the breadth of acquired knowledge; ii) In-depth thematic analysis: To verify critical analysis skills and methodological rigor; iii) Interdisciplinary connections: To test the student's ability to connect various course topics into a comprehensive overview.
Evaluation Criteria. The final grade (expressed on a scale of 30) will be determined based on the following parameters: 1) Completeness and Accuracy of Content: Verification of the acquisition of theoretical notions; 2) Clarity and Precision of Language: Proper use of the technical-scientific terminology specific to the discipline; 3) Synthesis and Analysis Skills: The ability to extract key points and develop logical arguments; 4) Independent Judgment: The capacity to formulate critical personal reflections on the topics covered.
The final grade will be determined based on the following criteria:
<18 Fail: the student does not demonstrate learning outcomes consistent with the Dublin descriptors for knowledge and understanding, application, judgment, communication, and learning skills.
18-21 Sufficient: the student achieves the basic descriptors for knowledge and understanding of fundamental content and shows an initial ability to apply this knowledge in simple contexts.
22-24 Fully sufficient: the student meets the descriptors for applied knowledge and understanding, showing the ability to correctly apply key concepts and begin to critically analyze situations related to the course topics.
25-26 Good: the student demonstrates autonomy of judgment in evaluating and comparing relevant scenarios, applies knowledge effectively, and communicates results clearly, reflecting more consolidated skills.
27-29 Very good: the student demonstrates an advanced level across the five descriptors, with mastery of content, the ability to critically evaluate complex cases, and strong communication skills, evidenced in papers and presentations.
30 Excellent: the student excels in all Dublin descriptors, with in-depth knowledge, safe and critical application, autonomous judgment, effective communication, and the ability to learn continuously and creatively, producing high-quality work both in presentations and written/oral tests. Honors (cum laude) may be awarded when the student demonstrates, in addition, particular originality, depth, and innovation in the paper and presentation, exceeding standard expectations.

Attendance at lessons is strongly recommended.
Slides of the lessons are available online: https://uninadue.sharepoint.com/sites/docenti/FLAVIA_CERRATO_059127/SitePages/Home%20Page.aspx

4 CFU of lectures are shared with the teaching of Fundamentals of molecular genetics.
Office hours are held on the days indicated in the course syllabus; additional appointments may be scheduled by email upon request.

THE GENOME AND ITS PHYSIOLOGICAL VARIABILITY (2.5 ECTS/CFU). 1) Structure and organization of genes in the human genome. Definition of a gene. General organization of genes in the human genome: variability in gene density, size, number of introns, and copy number. Multicopy genes and gene families. Mechanisms of formation of gene families and new genes: gene duplication, exon shuffling, exon amplification. 2) Overview of human genetic variation. Origins of DNA sequence variation. Population genomics and the extent of human genetic variation. Functional genetic variation and variation in proteins. Exceptional genetic variation in the adaptive immune system. 3) Patterns of hereditary transmission. Mendelian inheritance. Non-Mendelian inheritance. Genomic imprinting. Uniparental disomy. Mosaicism. Extranuclear inheritance. Inheritance of complex traits. Genetic basis of continuous variation, polygenic theory, heritability, and the threshold model. 4) Developmental genetics. Characteristics of early stages of development, cellular differentiation, and stem cells. Genome reprogramming. Nuclear transfer, induced pluripotent stem cells, and transdifferentiation of human cells.

THE GENOME AND ITS PATHOLOGICAL VARIABILITY (2.5 ECTS/CFU). 5) Genetic variability of DNA and chromosomes as a cause of disease. Nucleotide substitutions, insertions, and deletions. Tandemly repeated sequences. Chromosomal abnormalities and methods for their analysis. Molecular basis of mitochondrial diseases. Effects of pathogenic variants in nuclear DNA on phenotype. Molecular basis of diseases related to protein structure. 6) Cancer genetics. Tumor characteristics. Origin of tumors and clonal evolution. Factors underlying tumor development: genes and environment. Proto-oncogenes. Tumor suppressor genes. Genomic instability and epigenetic dysregulation in cancer. 7) Model organisms and disease models. Overview of model organisms. Cellular models of disease. Generation of animal models of genetic diseases. 8) Genetic approaches to disease treatment. Overview of treatments for genetic diseases. Small-molecule drugs and therapeutic proteins. Principles of gene and cell therapy. Gene therapy for inherited diseases.

Genomics Practicals (1 ECTS/CFU): Hands-on sessions focused on the analysis of genomic sequences derived from whole-exome sequencing (WES).

Seminar Sessions (1 ECTS/CFU): Student-led presentations and discussions of high-impact, recently published scientific articles, aimed at providing in-depth analysis of the topics covered during the main lectures.