Ateneo - UPO

L’insegnamento affronta i principi e le applicazioni cliniche della biochimica e della biologia molecolare di laboratorio nell’ambito della medicina di precisione.Una prima parte è dedicata alla diagnostica molecolare, dall’evoluzione delle tecnologie genomiche alla scelta e gestione del campione biologico. Saranno trattati il sequenziamento di nuova generazione e le principali tecnologie complementari, le variabili preanalitiche, le diverse tipologie di varianti genomiche e i criteri essenziali per l’interpretazione del referto molecolare. Verranno approfondite le applicazioni nella diagnosi delle malattie genetiche e nella farmacogenetica, con particolare attenzione alla classificazione delle varianti, alla gestione delle varianti di significato incerto e alla traduzione del genotipo in indicazioni terapeutiche.La diagnostica molecolare oncologica sarà affrontata attraverso il confronto tra alterazioni germinali e somatiche, biopsia liquida e DNA tumorale circolante, selezione dei biomarcatori predittivi, monitoraggio della risposta e identificazione dei meccanismi di resistenza. Saranno utilizzati come principali modelli clinici il carcinoma colorettale, il carcinoma polmonare e i tumori ginecologici.Il corso tratterà inoltre i biomarcatori circolanti delle malattie neurodegenerative, con particolare riferimento al framework A/T/N, ai biomarcatori plasmatici di amiloide, tau, danno assonale e attivazione astrocitaria, alle tecnologie analitiche disponibili e ai criteri di appropriatezza e interpretazione clinica.Una sezione sarà dedicata alla medicina di laboratorio nell’invecchiamento e nella fragilità, includendo i valori di riferimento età-dipendenti, la valutazione della funzione renale nel soggetto anziano, i biomarcatori di sarcopenia, malnutrizione, immunosenescenza e inflammaging, l’anemia dell’anziano, le interferenze associate alla politerapia e cenni ai clock biologici.La parte conclusiva introdurrà la metabolomica e la proteomica nella medicina di laboratorio, le principali piattaforme analitiche e le loro applicazioni cliniche. Saranno infine affrontati il ruolo delle biobanche, l’evoluzione del campione e del dato di laboratorio, il ciclo digitale del referto, gli standard di interoperabilità, il Fascicolo Sanitario Elettronico, lo European Health Data Space e le prospettive di utilizzo dell’intelligenza artificiale nei processi di laboratorio.

Il materiale didattico di riferimento per la preparazione dell’esame è costituito dalle diapositive delle lezioni e dal materiale integrativo fornito dalla docente e reso disponibile sulla piattaforma DIR. Tale materiale riflette i contenuti effettivamente trattati durante l’insegnamento.Per la consultazione e l’approfondimento si consigliano i seguenti testi:M. Ciaccio (coordinatore), Trattato di Biochimica Clinica e Medicina di Laboratorio, EdiSES, I edizione, 2021. ISBN 9788836230440.N. Rifai (Ed.), Tietz Textbook of Laboratory Medicine, Elsevier/Saunders, 7th edition, 2022. ISBN 9780323775724. In particolare: Section VI, Molecular Diagnostics.Per gli argomenti soggetti a rapido aggiornamento, saranno utilizzate le versioni più recenti delle linee guida e dei documenti di consenso indicati durante le lezioni e resi disponibili sulla piattaforma DIR.

L’insegnamento si propone di fornire alle studentesse e agli studenti gli strumenti concettuali e metodologici necessari per comprendere il ruolo della biochimica e della biologia molecolare clinica nella diagnosi, nella stratificazione prognostica, nella scelta terapeutica e nel monitoraggio delle principali condizioni patologiche.
In particolare, l’insegnamento mira a:
- comprendere i principi delle principali tecnologie impiegate nella diagnostica molecolare, valutandone indicazioni, potenzialità e limiti;
- acquisire gli strumenti necessari per interpretare criticamente i referti di diagnostica molecolare, distinguendo le varianti germinali da quelle somatiche e riconoscendo il significato diagnostico, prognostico, predittivo e terapeutico dei biomarcatori;
- sviluppare la capacità di selezionare e interpretare in modo appropriato gli esami di laboratorio, considerando le caratteristiche del campione biologico, le variabili preanalitiche e analitiche e il contesto clinico della persona assistita;
- integrare dati biochimici, molecolari e clinici nei percorsi diagnostico-terapeutici, con particolare riferimento all’oncologia di precisione, alle malattie neurodegenerative, all’invecchiamento e alla fragilità;
- comprendere il ruolo delle tecnologie omiche avanzate, in particolare genomica, proteomica e metabolomica, nello sviluppo di approcci diagnostici innovativi e nella medicina di precisione, valutandone applicazioni cliniche, grado di maturità e principali limiti;
- acquisire conoscenze sulla gestione integrata di campioni biologici e dati associati lungo il continuum che va dalla diagnostica alla ricerca, con particolare riferimento alle biobanche, alla qualità e tracciabilità del campione, alla conservazione, alla condivisione e al riutilizzo dei dati;
- comprendere il ciclo digitale del dato di laboratorio e il ruolo del Fascicolo Sanitario Elettronico, dello European Health Data Space e dell’uso secondario dei dati sanitari, inclusi i principi di interoperabilità, protezione dei dati, qualità, governance e responsabilità;
- sviluppare un approccio critico e responsabile all’impiego delle tecnologie digitali e dell’intelligenza artificiale nella medicina di laboratorio, riconoscendone opportunità, limiti, rischi di bias e implicazioni cliniche.

L’insegnamento integra contenuti delle scienze biomediche di base con aspetti clinici e di ricerca traslazionale, mostrando come le conoscenze biochimiche, molecolari e omiche, insieme alla corretta gestione dei campioni e dei dati, possano essere trasferite alla pratica clinica per migliorare diagnosi, personalizzazione delle terapie e monitoraggio della persona assistita

Per affrontare adeguatamente l’insegnamento sono richieste conoscenze di base di chimica generale e organica, biochimica, biologia cellulare e molecolare, genetica e fisiologia umana. In particolare, le studentesse e gli studenti dovrebbero conoscere la struttura e la funzione delle principali macromolecole biologiche, i meccanismi fondamentali dell’espressione genica, i principi del metabolismo cellulare e i principali meccanismi di regolazione biochimica.Sono inoltre utili conoscenze introduttive di patologia generale e dei principi fondamentali della medicina di laboratorio, con particolare riferimento al significato di biomarcatore, intervallo di riferimento, sensibilità, specificità e variabilità preanalitica e analitica.Non sono richieste competenze pregresse specifiche nelle tecnologie di sequenziamento, nelle scienze omiche, nella bioinformatica, nella gestione delle biobanche o nei sistemi digitali sanitari, poiché tali aspetti saranno introdotti nel corso dell’insegnamento

L’insegnamento è erogato mediante lezioni frontali supportate da presentazioni, schemi interpretativi, esempi di referti e materiali tratti dalla letteratura scientifica e dalle principali linee guida di settore.La didattica frontale è integrata da momenti interattivi basati sulla discussione guidata di casi clinici e di problemi di medicina di laboratorio. Le studentesse e gli studenti saranno coinvolti nell’interpretazione di referti biochimici e molecolari, nella valutazione dell’appropriatezza dei test, nell’identificazione delle principali criticità preanalitiche e analitiche e nella correlazione tra biomarcatori, quadro clinico e possibili decisioni diagnostico-terapeutiche.Particolare attenzione sarà dedicata alla lettura ragionata dei referti di diagnostica molecolare, alla distinzione tra varianti germinali e somatiche, all’interpretazione dei biomarcatori circolanti e dei dati derivati dalle tecnologie omiche. Attraverso esempi applicativi saranno inoltre discussi il percorso del campione e del dato dalla diagnostica alla ricerca, il ruolo delle biobanche, l’uso secondario dei dati sanitari e le applicazioni delle tecnologie digitali nella medicina di laboratorio.Domande-stimolo, brevi esercizi di ragionamento e confronto collettivo saranno utilizzati per favorire la partecipazione attiva, lo sviluppo dell’autonomia di giudizio e la capacità di integrare conoscenze biochimiche, molecolari e cliniche.Le presentazioni utilizzate durante le lezioni, eventuali materiali di approfondimento e le indicazioni utili per la preparazione dell’esame saranno messi a disposizione sulla piattaforma didattica di Ateneo.

Il materiale didattico utilizzato durante le lezioni, eventuali letture di approfondimento, esempi di referti e casi clinici saranno resi disponibili sulla piattaforma didattica DIR/Moodle di Ateneo. Sulla stessa piattaforma saranno pubblicate le comunicazioni relative all’insegnamento e le indicazioni utili per la preparazione dell’esame.Le studentesse e gli studenti con disabilità, Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere i servizi e gli strumenti specifici messi a disposizione dall’Ateneo https://www.uniupo.it/it/servizi/servizi-studentesse-e-studenti-condizione-di-disabilit%C3%A0-e-dsa. Dopo aver contattato lo Staff di Ateneo, le studentesse e gli studenti interessati possono rivolgersi alla docente per concordare l’applicazione delle misure previste agli aspetti didattici e alle modalità di svolgimento dell’esame

La verifica dell’apprendimento consiste in una prova scritta informatizzata, svolta in presenza in aula informatica tramite la piattaforma Moodle DIR di Ateneo.La prova ha una durata di 30 minuti ed è composta da 20 quesiti relativi agli argomenti indicati nel programma. I quesiti possono comprendere:domande a risposta multipla;domande a completamento o riempimento;quesiti di associazione, ordinamento o classificazione;quesiti applicativi basati sull’interpretazione di dati di laboratorio, biomarcatori, referti molecolari o brevi casi clinici.La prova è finalizzata a verificare:la conoscenza e la comprensione dei principi biochimici e molecolari alla base della diagnostica di laboratorio;la capacità di riconoscere indicazioni, potenzialità e limiti delle principali tecnologie diagnostiche e omiche;la capacità di interpretare dati e referti biochimici e molecolari nel relativo contesto clinico;la comprensione del percorso dei campioni biologici e dei dati dalla diagnostica alla ricerca;la conoscenza del ruolo delle biobanche, dei sistemi sanitari digitali e dell’uso secondario dei dati;la capacità di applicare le conoscenze acquisite a semplici problemi diagnostici.Le risposte errate e quelle non fornite non comportano penalizzazioni. Il punteggio complessivo è determinato in base alle risposte corrette e convertito in trentesimi. La prova si considera superata con una votazione non inferiore a 18/30. Il livello di sufficienza richiede la conoscenza dei contenuti fondamentali, la corretta comprensione dei principali biomarcatori e dei metodi diagnostici, e la capacità di interpretare situazioni semplici. Valutazioni più elevate corrispondono a conoscenze progressivamente più complete, alla capacità di collegare argomenti diversi e di applicare correttamente le conoscenze a dati di laboratorio e casi clinici. Per conseguire una valutazione eccellente è richiesta una conoscenza completa e approfondita, accompagnata dalla capacità di integrare criticamente informazioni biochimiche, molecolari e clinicheDato che il modulo fa parte di un insegnamento integrato, la valutazione finale dell’insegnamento sarà formulata collegialmente dai docenti, secondo le modalità riportate nella scheda dell’insegnamento integrato.

1. Diagnostica molecolare e medicina di precisione
Evoluzione della diagnostica molecolare dal Progetto Genoma Umano alle attuali applicazioni cliniche. Organizzazione del genoma umano, regioni codificanti e non codificanti, principali classi di varianti genomiche: varianti a singolo nucleotide, inserzioni e delezioni, variazioni del numero di copie, fusioni geniche e varianti strutturali. Evoluzione del genoma umano di riferimento: GRCh38, sequenza telomero-telomero e pangenoma umano; rilevanza per l’identificazione e l’interpretazione delle varianti.
Principi delle principali tecnologie utilizzate nella diagnostica molecolare: sequenziamento Sanger, PCR quantitativa e digitale, sequenziamento di nuova generazione, pannelli genici, esoma, genoma e analisi del trascrittoma. Tecnologie complementari: ibridazione fluorescente in situ, immunoistochimica, array-CGH e SNP array. Concetti di coverage, profondità di lettura e frequenza allelica della variante.
Scelta e gestione del campione biologico in relazione alla finalità diagnostica. Campioni tissutali fissati e inclusi in paraffina, tessuto fresco o congelato, sangue periferico, plasma e altri materiali biologici. Principali criticità preanalitiche e loro impatto sulla qualità degli acidi nucleici e sull’affidabilità del risultato.
2. Diagnostica genetica e farmacogenetica
Applicazioni della diagnostica molecolare nelle malattie genetiche e rare. Pannelli genici, esoma clinico e sequenziamento dell’intero genoma: indicazioni, potenzialità e limiti. Classificazione delle varianti germinali secondo le categorie di patogenicità e gestione delle varianti di significato incerto. Interpretazione del referto genetico e implicazioni per la persona assistita e per i familiari. Principi del consenso informato nella diagnostica genetica avanzata.
Principi di farmacogenetica e farmacogenomica. Relazione tra genotipo, fenotipo metabolico, efficacia terapeutica e rischio di reazioni avverse. Esempi relativi ai geni del citocromo P450, al metabolismo delle tiopurine e delle fluoropirimidine e alle associazioni tra alleli HLA e reazioni avverse ai farmaci. Lettura del referto farmacogenetico e traduzione del risultato molecolare in raccomandazioni cliniche.
3. Biopsia liquida e diagnostica molecolare
Biologia del DNA libero circolante. Principi del test prenatale non invasivo basato sul DNA fetale libero circolante.
DNA tumorale circolante e tecnologie per l’identificazione e la quantificazione delle varianti a bassa frequenza. Applicazioni della biopsia liquida nel monitoraggio della risposta terapeutica, nella valutazione della malattia residua minima, nell’identificazione precoce della recidiva e nello studio dei meccanismi di resistenza. Limiti analitici e clinici e complementarità tra biopsia liquida e biopsia tissutale.
Distinzione tra varianti germinali e somatiche e relative implicazioni cliniche. Principi di selezione dei biomarcatori diagnostici, prognostici e predittivi e valutazione della loro azionabilità clinica.
Applicazioni della diagnostica molecolare in tre modelli oncologici:
• carcinoma colorettale;
• carcinoma polmonare non a piccole cellule;
• carcinoma ovarico e dell’endometrio.
Struttura e interpretazione del referto molecolare oncologico, con attenzione alla terminologia, alla qualità analitica e alla relazione tra risultato e decisione terapeutica.
4. Biomarcatori circolanti nelle malattie neurodegenerative
Evoluzione della diagnosi della malattia di Alzheimer da un modello prevalentemente clinico a un modello biologico. Framework A/T/N e significato dei biomarcatori di patologia amiloide, patologia tau e neurodegenerazione.
Principali biomarcatori ematici: rapporto Aβ42/Aβ40, tau fosforilata, neurofilamento a catena leggera e proteina acida fibrillare gliale. Significato biologico, specificità e possibili applicazioni cliniche. Principi delle tecnologie ultrasensibili utilizzate per la loro determinazione. Variabili preanalitiche e cliniche che possono influenzare il risultato, appropriatezza della richiesta e limiti del loro impiego nello screening e nella diagnosi differenziale delle patologie neurodegenerative.
5. Medicina di laboratorio nell’invecchiamento e nella fragilità
Effetto dell’età sull’interpretazione dei risultati di laboratorio e sui valori di riferimento. Valutazione della funzione renale nella persona anziana: creatinina, filtrato glomerulare stimato e cistatina C, con particolare riferimento alla sarcopenia.
Biomarcatori e parametri di laboratorio associati a fragilità, sarcopenia, malnutrizione, immunosenescenza e inflamm-aging. Effetti della multimorbilità e della politerapia sull’interpretazione dei risultati e sulle interferenze analitiche. Approccio integrato al dato di laboratorio nella persona anziana fragile. Introduzione al concetto di età biologica e ai principali clock biologici e molecolari.
6. Tecnologie omiche avanzate per una diagnostica innovativa
Posizionamento della genomica, trascrittomica, proteomica e metabolomica nel percorso che collega l’informazione molecolare al fenotipo clinico.
Principi della metabolomica targeted e untargeted. Tecnologie basate su spettrometria di massa e risonanza magnetica nucleare. Applicazioni consolidate, quali lo screening neonatale esteso e la diagnosi degli errori congeniti del metabolismo, e applicazioni emergenti in oncologia e nelle malattie neurodegenerative. Limiti relativi a standardizzazione, riproducibilità, interpretazione, costi e tempi di risposta.
Principi della proteomica applicata alla medicina di laboratorio. Analisi mediante spettrometria di massa e piattaforme ad alta processività. Identificazione e validazione di nuovi biomarcatori proteici e integrazione dei dati proteomici con le altre scienze omiche.
Potenzialità e criticità del trasferimento delle tecnologie omiche dalla ricerca alla pratica diagnostica.
7. Campioni e dati dalla diagnostica alla ricerca
Il percorso del campione biologico e del dato associato dalla raccolta alla produzione del risultato, alla conservazione e al possibile riutilizzo per finalità di ricerca. Ruolo delle biobanche nella qualità, tracciabilità, conservazione e valorizzazione dei campioni biologici e dei dati clinici e molecolari associati. Integrazione tra attività diagnostica, ricerca traslazionale e sviluppo di nuovi biomarcatori.
Principi di qualità, documentazione, pseudonimizzazione, accesso regolato e uso secondario di campioni e dati sanitari.
8. Digitalizzazione del dato di laboratorio e Spazio europeo dei dati sanitari
Ciclo digitale del dato di laboratorio. Ruolo del Fascicolo Sanitario Elettronico e dell’Ecosistema dei Dati Sanitari.
Principi e finalità dello European Health Data Space, con particolare riferimento all’uso primario e secondario dei dati sanitari. Interoperabilità semantica e tecnica e principali standard utilizzati nei sistemi sanitari.
Applicazioni delle tecnologie digitali e dell’intelligenza artificiale alla medicina di laboratorio: controllo di coerenza dei risultati, sistemi di allerta, integrazione di dati multimodali e supporto all’interpretazione clinica. Principali criticità relative a qualità dei dati, protezione dei dati personali, bias algoritmici, trasparenza e responsabilità professionale.
9. Integrazione della dimensione di genere
Nell’interpretazione dei biomarcatori e dei dati clinici sarà richiamata la necessità di considerare, quando rilevanti, sesso biologico, genere, età e caratteristiche della popolazione di riferimento quali possibili determinanti della variabilità biologica, della risposta ai farmaci e delle prestazioni diagnostiche dei test.

Al termine dell’insegnamento, le studentesse e gli studenti dovranno aver acquisito i seguenti risultati di apprendimento.Conoscenza e comprensioneDovranno essere in grado di:descrivere i principi delle principali tecnologie di diagnostica molecolare e delle tecnologie omiche applicate alla medicina di laboratorio;riconoscere le principali classi di varianti genomiche e comprenderne il possibile significato diagnostico, prognostico, predittivo e terapeutico;comprendere le applicazioni della diagnostica genetica, della farmacogenetica, della biopsia liquida e della diagnostica molecolare oncologica;conoscere il significato biologico e clinico dei principali biomarcatori circolanti delle malattie neurodegenerative, dell’invecchiamento e della fragilità;comprendere il percorso dei campioni biologici e dei dati associati dalla diagnostica alla ricerca, il ruolo delle biobanche, l’uso secondario dei dati sanitari e i principi dello European Health Data Space;conoscere le principali applicazioni e criticità delle tecnologie digitali e dell’intelligenza artificiale nella medicina di laboratorio.Capacità di applicare conoscenza e comprensioneDovranno essere in grado di:individuare la tecnologia e il campione biologico più appropriati in relazione al quesito diagnostico;riconoscere le principali criticità preanalitiche e analitiche che possono compromettere la qualità e l’affidabilità del risultato;interpretare gli elementi essenziali di un referto genetico, farmacogenetico o molecolare oncologico;distinguere le varianti germinali da quelle somatiche e valutarne le differenti implicazioni cliniche;collegare il risultato di un biomarcatore al contesto clinico, alle possibili decisioni terapeutiche e ai limiti del test;applicare le conoscenze acquisite all’analisi di semplici casi clinici e problemi di medicina di laboratorio.Autonomia di giudizioDovranno essere in grado di valutare criticamente l’appropriatezza di un’indagine, la qualità del campione e del dato, la rilevanza clinica del risultato e i limiti delle tecnologie utilizzate. Dovranno inoltre riconoscere le implicazioni etiche, organizzative e di protezione dei dati connesse alla diagnostica genetica, alle biobanche, all’uso secondario dei dati sanitari e alle applicazioni dell’intelligenza artificiale.Abilità comunicativeDovranno saper utilizzare correttamente la terminologia biochimica, molecolare e di medicina di laboratorio e descrivere in modo chiaro il significato essenziale di un risultato diagnostico, distinguendo il dato analitico dalla sua interpretazione clinica e dalle eventuali implicazioni per la persona assistita e per i familiari.Capacità di apprendimentoDovranno essere in grado di aggiornare le proprie conoscenze attraverso la consultazione critica di linee guida, letteratura scientifica e fonti professionali affidabili, riconoscendo la rapida evoluzione delle tecnologie molecolari, omiche e digitali.Livelli di apprendimentoPer il raggiungimento del livello minimo di sufficienza, è richiesta la conoscenza dei concetti fondamentali, il riconoscimento delle principali tecnologie e dei biomarcatori trattati e la capacità di interpretare situazioni semplici.Il conseguimento di un livello avanzato richiede una conoscenza completa e integrata degli argomenti, la capacità di collegare tecnologia, campione, dato e contesto clinico e di valutare criticamente appropriatezza, limiti e implicazioni dei risultati di laboratorio