Ateneo - UPO

1_I biomarcatori nella medicina di laboratorio. Le diverse classi di
biomarcatori e significato biologico. Ambito di utilizzo e significato clinico
dei biomarcatori. Cenni sul significato di medicina di precisione e
personalizzata. Come la fase preanalitica, analitica e port-analitica
influiscono sul significato del risultato di laboratorio. Il. significato del
valore informativo di un test nei vari contesti diagnostici
2_Biomarcatori genetici. The Human Genome Project (HGP). Applicazioni
cliniche delle indagini molecolari. Tecniche di analisi degli acidi nucleici
3_Principali tecniche di indagine biochimiche
4_Biomarcatori proteici e enzimatici. Proteine plasmatiche e proteoma.
Analisi proteomica. Criteri di scelta e metodi di determinazione dei
biomarcatori enzimatici nel laboratorio clinico.
5_Biomarcatori metabolici. Applicazioni cliniche dell’analisi
metabolomica: le alterazioni congenite del metabolismo.

Biologia molecolare. Principi e tecniche di Michael M. Cox et al Zanichelli.

Materiale fornito dal docente

Comprendere come i markers metabolici, proteici e genetici possano
essere utilizzati in ambito diagnostico, predittivo e terapeutico. Acquisire
consapevolezza sui limiti e le potenzialità cliniche delle nuove tecnologie
omiche.
Capire come le tecniche biochimiche e di biologia molecolare vengano
utilizzate in ambito diagnostico e saper valutare come la scelta di un
metodo d’analisi e la modalità in cui esso sarà utilizzato influiranno sulla
qualità del risultato e sul valore informativo che esso apporterà alla
pratica clinica.
Conoscere l’ambito di utilizzo dei biomarcatori enzimatici di interesse
diagnostico e dei marcatori metabolici nella valutazione della funzionalità
d’organo e nella diagnosi dei disordini metabolici

Conoscenze di base di biologia cellulare, biochimica e biologia molecolare

Lezioni frontali mediante la proiezione di diapositive. Discussione in aula
di casi per presentare precise problematiche di diagnostica molecolare e
guidare lo studente alla loro risoluzione. Per la preparazione dell'esame
gli studenti potranno utilizzare il materiale fornito dal docente (copia pdf
delle diapositive proiettate a lezione, di dispense preparate dal docente e
di alcuni articoli tratti da riviste scientifiche che approfondiscono gli
argomenti trattati durante il corso) e sui libri di testo consigliati

Copia pdf delle diapositive proiettate, il materiale di approfondimento e
tutte le informazioni riguardanti il corso e le modalità di esame saranno
rese disponibili sulla piattaforma moodle DIR (https://www.dir.uniupo.it/ )

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di
conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del
corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L'esame
prevede il superamento di una prova scritta che consiste in una serie di
domande relative a tutti gli argomenti del programma del corso che
possono consistere in: i) quiz con risposta a scelta multipla o vero/falso e
ii) domande aperte che prevedono la risoluzione di problemi inerenti la
valutazione delle proprietà di un test di laboratorio (sensibilità, specificità
e valore predittivo) o la breve esposizione di tematiche affrontate
durante il corso. L’esame consentirà di valutare le conoscenze teoriche, il
senso critico, la capacità di comprensione del testo (esercizi con richiesta
operare una scelta tra diverse alternative) e la capacità di applicare le
conoscenze apprese a situazioni pratiche. La valutazione sarà espressa in
trentesimi (voto minimo 18).
Il programma e le modalità di esame saranno reperibili sulla piattaforma
moodle DIR

1_I biomarcatori nella medicina di laboratorio
- Le diverse classi di biomarcatori e significato biologico: proteine e
proteoma, metaboliti e metaboloma, genetica e genoma.
- Ambito di utilizzo e significato clinico dei biomarcatori: biomarcatori
diagnostici, predittivi, prognostici, di efficacia, di evoluzione.
- Cenni sul significato di medicina di precisione e personalizzata.
Definizione di big data, machine learning, intelligenza artificiale e data
science.
-Interpretazione e significato del risultato di laboratorio. Come la fase
preanalitica, analitica e port-analitica influiscono sul significato del
risultato di laboratorio. Variabilità vera e variabilità indotta. Gli
anticoagulanti: modalità di azione. I parametri che caratterizzano un
metodo analitico: esattezza, accuratezza, precisione, specificità e
sensibilità analitiche; robustezza, campo di misura, risoluzione, limite di
rilevabilità e limite di quantificazione. Sensibilità e specificità diagnostica.
Valore predittivo di un test diagnostico. Il significato del valore
informativo di un test nei vari contesti diagnostici
2_Biomarcatori genetici
Introduzione
-The Human Genome Project (HGP). La storia del HGP, caratteristiche del
genoma consenso GRCh38. I limiti del CRCh38. Assemblamento di un
genotipo diploide. Il Telomere-to-Telomere Consortium, il progetto
ENCODE, il progetto Human Pangenome.
- RNA non codificanti: classificazione generale e potenziale ruolo clinico
-Classificazione e conseguenze funzionali delle alterazioni genetiche
indagate in diagnostica molecolare. Applicazioni cliniche delle indagini
molecolari.
-Potenzialità e limiti dei test molecolari. La scelta del materiale biologico
di partenza, in funzione del tipo di indagine e la finalità del test
molecolare che si vuole effettuare.
Tecniche di analisi degli acidi nucleici
-L’estrazione degli acidi nucleici da cellule nucleate di sangue periferico e
midollare e da tessuti freschi o fissati. Metodi di purificazione e la
quantificazione degli acidi nucleici.
-PCR qualitativa e quantitativa real-time: principi ed esempi di
applicazione per la determinazione di piccole delezioni, amplificazioni,
duplicazioni, traslocazioni. Esempi di applicazione della PCR qualitativa e
quantitativa per la diagnosi e il monitoraggio della malattia minima
residua in ambito oncologico.
-Sequenziamento degli acidi nucleici. Dal sequenziamento mediante
tecnica Sanger al “single molecule sequencing”.
-Analisi di alterazioni strutturali del genoma: array Comparative Genomic
Hybridization (CGH) e cariotipo molecolare. Fluorescent in situ
Hybridization (FISH).
3_Principali tecniche di indagine biochimiche
-Analisi spettrometriche: caratteristiche generali. Spettrofotometria:
cromofori e reazioni cromogene. Legge di Lambert-Beer. Reazioni
cinetiche e end-point per l’analisi di metaboliti e enzimi plasmatici.
-La fluorescenza. La microscopia a fluorescenza per lo studio dei
componenti cellulari. Analisi al citofluorimetro dell’apoptosi e del ciclo
cellulare.
-Tecniche elettroforetiche e immunometriche per lo studio delle proteine.
Elettroforesi non denaturante e elettroforesi denaturante (SDS PAGE/western blot). Immunoprecipitazione-western blot. Tecniche ELISA
-Cromatografia e cenni di spettrometria di massa
4_Biomarcatori proteici e enzimatici
Biomarcatori proteici nella medicina di laboratorio
-Le proteine del plasma: classificazione funzionale, cause che ne
determinano variazioni quantitative. Alcuni esempi relativi alla
determinazione di proteine plasmatiche.
-L’analisi proteomica con spettrometria di massa. Approccio “Bottom-Up”
e “Top-down”. Analisi del proteoma del plasma. Il progetto
“PeptideAtlas” Altre tipologie di analisi del proteoma: tecnologia
Somascan e Proximity Extension Assays (PEA).
Biomarcatori enzimatici
- Criteri di scelta per i biomarcatori enzimatici nel laboratorio clinico.
Metodi di determinazione delle attività enzimatiche. Fattori generali che
condizionano i livelli dei diversi enzimi nel sangue in condizione di salute
e di malattia. Fattori che influenzano l’utilità diagnostica di un enzima
- Principali enzimi utilizzati nel laboratorio clinico: basi biochimiche della
funzione in condizioni di normalità e razionale biologico per il loro utilizzo
come marcatori di malattia. Definizione e valore diagnostico degli
isoenzimi. Alcuni esempi relativi al significato clinico della misurazione di
alcuni enzimi plasmatici: transaminasi, creatina chinasi, lattico
deidrogenasi.
5_Biomarcatori metabolici: applicazioni cliniche dell’analisi metabolomica
Cenni di analisi metabolomica
-Definizione di metabolita, metaboloma e analisi metabolomica.
Definizione di analisi metabolomica “Targeted” e “Untargeted”. Limiti
dell’analisi metabolomica “Untargeted”. Tecniche d’indagine
metabolomica: gascromatografia e HPL accoppiate a spettrometria di
massa.
Applicazione della metabolomica nella diagnosi delle alterazioni
congenite del metabolismo
-Classificazione “biochimica” dei markers di laboratorio utilizzati nella
diagnosi delle alterazioni congenite del metabolismo. Ambiti di
applicazione e limiti delle indagini del proteoma e dei dosaggi enzimatici
-Indagini del metaboloma: significato diagnostico del profilo degli acidi
grassi liberi, degli acidi organici e degli aminoacidi. Esempi di alterazioni
congenite del metabolismo: fenilchetonuria, Medium-Chain Acyl-CoA
dehydrogenase (MCAD) deficiency

Essere in grado di valutare in maniera autonoma quanto le condizioni
pre-analitiche e analitiche contribuiscano a determinare la qualità ed il
valore informativo di un risultato di laboratorio. Saper valutare
l’adeguatezza di un test di laboratorio in funzione dei principi chimico fisici sui quali il test si fonda e delle caratteristiche del marker indagato.
Conoscere i criteri in base ai quali determinanti biomarcatori genetici,
Testi in inglese
Italian
1_Biomarkers in laboratory medicine. The different classes of biomarkers
and biological significance. Scope of use and clinical significance of
biomarkers. Hints of precision and personalized medicine. How pre analytical, analytical and port-analytical phases affect the significance of
the laboratory result. The informative value of a test in the various
diagnostic contexts
2_Genetic biomarkers. The Human Genome Project (HGP). Clinical
applications of molecular investigations. Nucleic acid analysis techniques
3_Biochemical techniques in lab medicine
4_Protein and enzyme biomarkers. Plasma proteins and proteome.
Proteomic analysis. Selection criteria and methods for determining
enzymatic biomarkers in the clinical laboratory.
5_Metabolic biomarkers. Clinical applications of metabolomics analysis:
congenital alterations of metabolism.
Molecular biology. Principles and techniques of Michael M. Cox et al
Zanichelli.
Material provided by the teacher
Understand how metabolic, protein and genetic markers can be used in
diagnostic, predictive and therapeutic settings. Acquire awareness of the
limits and clinical potential of new omics technologies.
Understanding how biochemical and molecular biology techniques are
used in the diagnostic field and knowing how to evaluate how the choice
of an analysis method and the way in which it will be used will affect the
quality of the result and the informative value it will bring to clinical
practice.
Know the scope of use of enzymatic biomarkers of diagnostic interest and
metabolic markers in the evaluation of organ function and in the
diagnosis of metabolic disorders.
Basics of biochemistry, molecular and cell biology
Frontal lessons with slides presentation. Exposition of cases to show
precise molecular diagnostic problems and guide the student to their
resolution.
For the preparation of the exam students can use the material provided
by the teacher (a pdf copy of the slides projected in class, of handouts
prepared by the teacher and of some articles taken from scientific
journals on the topics discussed during the course) and on the
recommended textbook
A pdf copy of the projected slides, the in-depth material and all the
information regarding the course and the methods of examination will be
made available on the moodle DIR (https://www.dir.uniupo.it/)
proteici o metabolici vengono ritenuti più adatti nella diagnostica di
laboratorio. Acquisire consapevolezza riguardo le potenzialità cliniche,
ma anche le criticità, associate alle analisi untargeted di tipo omico