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1 CORSO INTEGRATO DI GENETICA UMANA E MEDICA Settori Scientifico-Disciplinare: MED/03 BIO/13 Pertinenza crediti per settore scientifico-disciplinare: (Biologia Applicata) BIO/13: 2 ( ) MED/03: 4 Attività Formative Professionalizzanti: 1 Coordinatore: Prof. Sergio Cocozza. Dip.: DOCENTI Cognome e Nome CFU Tot.: 7 N. ore ADF: 48 N. ore ADI: 24 Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare, Ed.4Tel. 3037, cocozza@unina.it. Segreteria Didattica:Dip.: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare, Ed.19 Tel Orario Ricevimento Qualifica Disciplina Tel. ed Edificio Ballabio Andrea Cocozza Sergio Di Lauro Roberto Iolascon Achille Nitsch Lucio Auricchio Alberto Franco Brunella PA PA Biologia Applicata 081/ / Merc.15:00 18:00 Ed. 4 Ven. 15:00 18:00 Ed. 19 Ven. 15:00 18:00 Ed. 19 Gio. 14:00 16:00 Ed piano ballabio@tigem.it cocozza@unina.it rdilauro@unina.it iolascon@dbbm.unina.it nitsch@unina.it 081/ auricchio@tigem.it 081/ franco@tigem.it OBIETTIVI FORMATIVI Questo corso è focalizzato sullo studio delle leggi fondamentali della genetica applicate alle cellule, agli individui, alle famiglie ed alle popolazioni per la comprensione dello sviluppo umano e delle cause delle malattie genetiche umane. Obiettivo del corso è quello di formare un medico che: conosce e sa applicare le leggi generali che regolano la trasmissione dei caratteri ereditari; é in grado di individuare nell'uomo l'ereditarietà dei caratteri normali e patologici, sa determinarne le modalità di trasmissione e valutarne la probabilità di comparsa nella progenie; è capace di comprendere l importanza delle malattie genetiche per l individuo e per la famiglia; è cosciente del fatto che i progressi della genetica molecolare possono avere un impatto immediato sulla vita e sul benessere dei pazienti; sa riconoscere l impatto delle nuove conoscenze in genetica umana e medica sulle responsabilità professionali del medico nei confronti dei pazienti; sa rispettare l individualità del paziente rispetto alle scelte disponibili; sa apprezzare la necessità per un medico di integrare continuamente la conoscenza delle scienze di base con la pratica clinica nell attività di cura del paziente; comprende i problemi etici che riguardano la genetica medica; è conscio della necessità della consulenza genetica e di terapie di supporto per i pazienti che si sottopongono al test genetico. CONTENUTI Il DNA come materiale genetico ed il concetto di gene. La replicazione semiconservativa del DNA. Meccanismi di sintesi e riparo del DNA. La trasmissione mendeliana dei caratteri ereditari. Alleli e loci. Penetranza e recessività. Omozigosi ed eterozigosi. L analisi degli alberi genealogici. Fattori che influenzano l espressione dei geni (geni modificatori, imprinting, ecc.). Penetranza ed espressività variabili. La trasmissione mitocondriale. Anticipazione ed imprinting nelle malattie genetiche. Calcolo del rischio genetico per caratteri mendeliani. Tipologia delle mutazioni a livello strutturale. Tipologia delle mutazioni a livello funzionale. L aploinsufficienza. I polimorfismi del DNA. I meccanismi molecolari della ricombinazione genetica. Mappe genetiche ed analisi del linkage. Aneuploidie autosomiche ed eterocromosomiche. Aberrazioni cromosomiche. Le sindromi da geni contigui. La natura multifattoriale dei caratteri normali e patologici negli individui. La genetica quantitativa. Epistasi. Il calcolo del rischio empirico per i caratteri multifattoriali. Eredità

2 poligenica. Metodi per lo studio delle malattie multifattoriali. La regolazione dell espressione genica. Regolazione genetica dello sviluppo. La epigenetica e l inattivazione del cromosoma X. Il controllo genetico del ciclo cellulare. I tumori come malattia genetica. Le sindromi tumorali familiari. La perdita di eterozigosi. Mendelismo nelle popolazioni ed equilibrio di Hardy-Weinberg. Fenomeni che influenzano il pool genico di una popolazione: selezione, deriva genetica, effetto founder e vantaggio dell eterozigote. L'impatto del Darwinismo in medicina. PREREQUISITI Nella trattazione degli argomenti del corso integrato di umana e medica, si terranno presenti le nozioni generali acquisite nei corsi propedeutici di Biologia Molecolare e Cellulare, Istologia ed Embriologia umana, Biochimica Generale. PROPEDEUTICITÀ Vedi Allegato B MODALITÀ DI ACCERTAMENTO DEL PROFITTO Prova scritta e orale. CALENDARIO DELL ATTIVITÁ DIDATTICA DEL C.I. DI GENETICA UMANA E MEDICA Settimana Ora Lezioni Ufficiali Docenti 1 04 mar mar mar mar mar mar mar apr apr apr apr apr apr apr apr mag mag mag mag mag mag Le basi concettuali della ereditarietà - Mendel ed il concetto di gene - Gli esperimenti di Mendel e le loro implicazioni sulle conoscenze della genetica Le basi molecolari dell'eredità - Struttura e funzione del DNA: Richiami su trascrizione, traduzione, replicazione - I geni e l informazione genetica - L organizzazione dei geni e del genoma umano. - Fattori che influenzano l espressione genetica (imprinting, geni modificatori) Le basi cellulari dell'eredità - L'organizzazione del DNA nei cromosomi - Ciclo cellulare, mitosi - Meiosi (Gametogenesi femminile e maschile) - Meccanismi molecolari della ricombinazione - Linkage La Genomica ed il progetto genoma umano - L approccio alla genetica nell epoca post genomica - Struttura e funzione del genoma umano - Banche dati biologiche e loro utilizzo La struttura dei cromosomi. Il cariotipo umano. Tecniche di analisi citogenetica standard e molecolare. CGH array. Cromosomopatie. Alterazioni quantitative dei cromosomi: Euploidie ed aneuploidie. La trisomia nell'uomo. Cromosomopatie - Alterazioni qualitative dei cromosomi: - Riarrangiamenti bilanciati: Inversioni, traslocazioni reciproche - Riarrangiamenti sbilanciati: delezioni, traslocazioni sbilanciate, isocromosomi, cromosomi ad anello Darwin e i caratteri complessi - Darwin ed il concetto di variazione genetica e selezione naturale - Le implicazioni della teoria darwiniana nella genetica umana e medica - Interazioni geni ambiente nel determinismo dei caratteri complessi - Malattie Multifattoriali La variazione genetica nelle popolazioni umane - Diversità genetica - Frequenze genotipiche ed alleliche -L equilibrio di Hardy-Weinberg Classificazione delle malattie genetiche e relativi modelli di trasmissione:- Malattie monogeniche o mendeliane - Ereditarietà monogenica o mendeliana:autosomica Dominante e Recessiva - Legata al sesso Dominante e Recessiva - Rapporto genotipo fenotipo, geni modificatori - Malattie mitocondriali - Malattie poligeniche - Malattie multifattoriali e complesse - Malattie da DNA instabile - Cenni di diagnosi prenatale Mutazioni genetiche causa di malattia nell uomo - Tipi di mutazioni genetiche e loro classificazione - Mutazioni nelle regioni codogeniche - Mutazioni nelle regioni regolatrici - Mutazioni nei siti di splicing - Mutazioni negli introni - Eterogeneità allelica e di locus - Gain e loss of function - L imprinting : meccanismi molecolari e sue manifestazioni cliniche - Nomenclatura delle variazioni del DNA del cancro - Cenni di biologia del fenomeno canceroso, controllo del ciclo cellulare, Selezione clonale - Oncogeni: meccanismi molecolari di A. Ballabio L. Nitsch L. Nitsch S. Cocozza S. Cocozza

3 24 mag attivazione - Oncosoppressori e perdita di eterozigosità. Meccanismi molecolari di inattivazione - MicroRNA e regolazione dell espressione genica nei tumori - Sindromi tumorali familiari - Significato clinico dei marcatori molecolari del cancro e malattia residua minima, recidiva - Applicazioni cliniche in diagnosi, stima della prognosi e valutazione della recidiva mag mag giu giu Definizione e Classificazione delle malformazioni. - Cenni sulla biologia dello sviluppo e sui geni che regolano lo sviluppo. - Le principali vie di trasduzione del segnale nello sviluppo - dello sviluppo e malattie umane - Uso dei modelli animali in genetica medica Cenni sulla metodologia di analisi delle variazioni genetiche a livello molecolare - Metodi che per la diagnosi di malattia genetica - Richiami sul Southern blotting, PCR e separazione elettroforetica, PCR e analisi di restrizione - Allele refractory mutation system (ARMS), Dot Blot, DNA chip, Sequenza del DNA genomico con metodo Sanger e di nuova generazione - I test genetici - Cenni sulla consulenza genetica - Test diagnostico, predittivo, di carrier - Terapie molecolari: farmacologica, genica, proteica e cellulare. Festività: dal 28 marzo 2013 al 3 aprile 2013; 25 aprile 2013, 1 maggio B. Franco A.Auricchio ATTIVITÀ DIDATTICA INTERATTIVA L'attività si baserà principalmente sull' allestimento ed analisi di pedigrees, sullo svolgimento di problemi sul calcolo del rischio genetico e sull'analisi di patologie genetiche esemplari. In particolare sono previsti ADI su: - la costruzione ed interpretazione di alberi genealogici - calcolo di rischio di ricorrenza nelle famiglie con l'applicazione del teorema di Bayes - analisi di linkage e sua applicazione all'isolamento dei geni responsabili di malattia - analisi del cariotipo - consultazione di banche dati di interesse genetico Aula delle lezioni ADF: Aula Grande, Edificio 2 Aula delle lezioni ADI: Sarà comunicata ad inizio corso CORE CURRICULUM -PROGRAMMA DI ESAME del C.I. di GENETICA UMANA E MEDICA Organizzato in Unità Didattiche Elementari (UDE) 1 Le basi concettuali della ereditarietà Mendel ed il concetto di gene Gli esperimenti di Mendel e le loro implicazioni sulle conoscenze della genetica Darwin ed il concetto di variazione genetica e selezione naturale Le implicazioni della teoria darwiniana nella genetica umana e medica 2 Le basi molecolari dell'eredità Struttura e funzione del DNA: Richiami su trascrizione, traduzione, replicazione I geni e l informazione genetica L organizzazione dei geni e del genoma umano. Fattori che influenzano l espressione genetica (imprinting, geni modificatori) 3 Le basi cellulari dell'eredità L'organizzazione del DNA nei cromosomi Ciclo cellulare, mitosi Meiosi (Gametogenesi femminile e maschile) Meccanismi molecolari della ricombinazione. Il fenomeno del linkage e le sue applicazioni in medicina 4 dello sviluppo Cenni sulla biologia dello sviluppo Geni che regolano lo sviluppo Espressione dei geni durante lo sviluppo dello sviluppo e malattie umane 5 La variazione genetica nelle popolazioni umane Diversità genetica Frequenze genotipiche ed alleliche L equilibrio di Hardy-Weinberg ed il linkage disequilibrium

4 Interazioni geni ambiente nel determinismo dei caratteri complessi 6 La Genomica ed il progetto genoma umano L approccio alla genetica nell epoca post genomica Genomica strutturale Genomica Funzionale Banche dati biologiche e loro utilizzo 7 Classificazione delle malattie genetiche e relativi modelli di trasmissione: Malattie monogeniche o mendeliane Ereditarietà monogenica o mendeliana: Autosomica Dominante e Recessiva Legata al sesso Dominante e Recessiva Rapporto genotipo fenotipo, geni modificatori Malattie mitocondriali Malattie poligeniche Malattie multifattoriali e complesse Malattie dello sviluppo 8 Mutazioni genetiche causa di malattia nell uomo Tipi di mutazioni genetiche e loro classificazione Mutazioni nelle regioni codogeniche Mutazioni nelle regioni regolatrici Mutazioni nei siti di splicing Mutazioni negli introni Eterogeneità allelica e di locus Gain e loss of function L imprinting : meccanismi molecolari e sue manifestazioni cliniche Nomenclatura delle variazioni del DNA 9 Cenni sulla metodologia di analisi delle variazioni genetiche a livello molecolare Metodi che per la diagnosi di malattia genetica Richiami sul Southern blotting, PCR e separazione elettroforetica, PCR e analisi di restrizione Oligonucleotide ligation assay (OLA), Allele specific amplification (ASA), Allele refractory mutation system (ARMS), TaqMan, Allele specific oligonucleotide hybridisation (ASO), Dot Blot, DNA chip, Sequenza del DNA genomico 10 del cancro Cenni di biologia del fenomeno canceroso, controllo del ciclo cellulare, Selezione clonale Oncogeni : meccanismi molecolari di attivazione Oncosoppressori e perdita di eterozigosità. Meccanismi molecolari di inattivazione Sindromi tumorali familiari Significato clinico dei marcatori molecolari del cancro e malattia residua minima, recidiva Applicazioni cliniche in diagnosi, stima della prognosi e valutazione della recidiva 11 Cromosomopatie Cenni sul cariotipo normale Alterazioni quantitative dei cromosomi: Euploidie e aneuploidie Alterazioni qualitative dei cromosomi: Riarrangiamenti bilanciati: Inversioni, traslocazioni reciproche Riarrangiamenti sbilanciati: delezioni, traslocazioni sbilanciate, isocromosomi, cromosomi ad anello 12 I test genetici Cenni sulla consulenza genetica Calcolo del rischio empirico Test diagnostico, predittivo, di carrier, prematrimoniale, prenatale Test genetici ausiliari TESTI CONSIGLIATI - Cummings - Eredità EDISES - Thompson-Thompson - in Medicina - Idelson TESTI UTILI PER LA CONSULTAZIONE - Neri - Umana e Masson - Strachan & read, Molecolare Umana, UTET - Russell, i, EDISES

5 Disponibili e consultabili in rete presso: sono segnalati i seguenti libri di consultazione: Introduction to Genetic Analysis. 7th ed., Griffiths, Anthony J.F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. W. H. Freeman & Co.; c1999. Human Molecular Genetics 2. 2nd ed, Strachan, Tom and Read, Andrew P. BIOS Scientific Publishers Ltd; GeneReviews Pagon, Roberta A., Editor-in-chief; Bird, Thomas C.; Dolan, Cynthia R.; Smith, Richard J.H.; Stephens, Karen; Associate editors. Seattle (WA): University of Washington; c Genomes Brown, T.A. New York and London: Garland Science ; c2002 Reviews aggiornate su malattie specifiche possono essere reperite a GeneReviews: OtTI&filename=/profiles/all.html OMIM - Online Mendelian Inheritance in Man

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