Obiettivi formativi
Il Corso si prefigge di impartire nozioni di base circa i concetti ritenuti di fondamentale impostanza per lo sviluppo embrionale e come i vari processi morfogenetici sono controllati da complesse interazioni cellulari e molecolari. Lo Studente è pertanto atteso poter acquisire una conoscenza più approfondita e una maggior comprensione dei diversi fenomeni cellulari e dei meccanismi che sottendono al loro controllo. Questo anche in termini applicativi tramite l’apprendimento delle tecnologie e dei metodi utilizzati per giungere alle scoperte scientifiche che permettono di acquisire tali informazioni. E’ inoltre inteso che lo Studente possa acquisire la capacità di raccogliere e interpretare dati scientifici nel settore della biologia dello sviluppo ed altre informazioni ritenuti utili a determinare giudizi autonomi sulla loro rilevanza. E’ altresì atteso che lo Studente acquisisca la piena capacità di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non specialisti e che sviluppi quelle capacità di apprendimento necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
Prerequisiti
Si assume che lo Studente abbia una soddisfacente preparazione di base in biologia cellulare, biochimica e biologia molecolare, con particolare riferimento a conoscenze delle dinamiche e meccanismi di controllo delle segnalazioni intracellulari. Risulta di particolare ausilio avere una conoscenza di base degli elementi della genetica ed epigenetica, nonché circa tecnologie di ricombinanzione omologa. E' infine ritenuto essere di notevole supporto una certa familiarità con le tecniche di base impiegabili per studiare cellule in vitro ed in vivo.
Contenuti dell'insegnamento
Il Corso è dapprima focalizzato sulle fasi più precoci dello sviluppo embrionale e segue con approfondimenti. Questa parte introduttiva del Corso inizia con una panoramica dei concetti primari, la definizione dei termini e nomenclatura attualmente adottata nel settore della biologia dello sviluppo. Nella fase successiva, il Corso illustra gli studi in vari organismi modello che hanno messo in evidenza i meccanismi cellulari e molecolari che sottendono a: l'impostazione degli assi corpori e l’induzione (specificazione) degli foglietti embrionali; la formazione del sistema nervoso centrale e perifico, a partire dal processo di neurulazione e includendo l'organizzazione dei progenitori neurali all'interno del tubo neurale e la formazione e sviluppo delle cellule della cresta neurale; i processo di somitogenesi e la definizione della simmetria bilaterale; lo sviluppo del muscolo scheletrico e la sua innervazione, lo sviluppo degli arti e la formazione del cuore.
Programma esteso
Il Corso tratta i seguenti argomenti:
1. Il processo di segmentazione e i primi stadi di sviluppo;
2. Il ciclo vitale dell’embrione dei vertebrati
3. La gastrulazione;
4. La determinazione dei foglietti embrionali: endoderma, mesoderma e ectoderma;
5. La specificazione degli assi corporei: dorsale-ventrale e anteriore-posteriore;
6. La specificazione della simmetria bilaterale;
7. L’induzione del sistema nervoso e la neurulazione;
8. La formazione del tubo neurale e lo sviluppo del sistema nervoso centrale;
9. La formazione e sviluppo della cresta neurale;
10. La formazioni dei somiti e sviluppo del dermomiotomo;
11. La delineazione della st6ruttura corporea (il “codice Hox”);
I relativi capitoli consigliati dal libro di testo di rifermento, “Principi dello Sviluppo di Wolpert e coautori, sono i seguenti:
Capitolo 1. Le origini della biologia dello sviluppo e gli strumenti concettuali
Capitolo 3. Sviluppo dei vertebrati I: cicli di sviluppo e tecniche sperimentali. Cicli vitali dei vertebrati e cenni di sviluppo
Capitolo 4. Lo sviluppo dei vertebrati II: Xenopus e pesce zebra
Capitolo 5. Sviluppo dei vertebrati III: pollo e topo, il completamento del piano corporeo
Capitolo 9. La morfogenesi: cambiamenti di forma dell’embrione precoce
Capitolo 12. Lo sviluppo del sistema nervoso. Specificazione dell’identità cellulare nel sistema nervoso.
I corrispettivi capitoli e approfondimenti consigliati dal libro di testo complementare e di supporto, “Biologia dello sviluppo” di Gilbert e Barresi, sono i seguenti:
Capitolo 1. Costruzione di nuovi organismi. Meccanismi di organizzazione dello sviluppo
Il ciclo della vita
Un esempio: la vita di una rana
Embriologia comparata
Visione d’insieme delle fasi iniziali dello sviluppo
Seguendo le cellule in movimento:
mappe presuntive e discendenze cellulari.
Capitolo 2. Specificazione dell’identità. Meccanismi di modellamento dello sviluppo
Livelli di impegno
Specificazione autonoma
Specificazione condizionale
Specificazione sinciziale
Un arcobaleno di identità cellulari
Capitolo 4. Comunicazione fra cellule. Meccanismi di morfogenesi
Adesione e riassortimento cellulare:
la segnalazione iuxtacrina e la fisica
della morfogenesi
La matrice extracellulare come fonte di importanti
segnali dello sviluppo
Transizione epitelio-mesenchimale
Segnalazione cellulare
Fattori paracrini: le molecole induttrici
La biologia cellulare del segnale paracrino
Segnali iuxtacrini nell’identità cellulare
Capitolo 11. Anfibi e pesci. Primi stadi dello sviluppo degli anfibi
Fecondazione, rotazione corticale e segmentazione
La gastrulazione degli anfibi
Determinazione progressiva degli assi degli anfibi
Il lavoro di Hans Spemann e Hilde Mangold
Meccanismi molecolari della determinazione degli assi negli anfibi
La specificità regionale dell’induzione neurale lungo l’asse antero-posteriore
Specificazione dell’asse destro-sinistro
Capitolo 12. Uccelli e mammiferi. Primi stadi dello sviluppo negli uccelli.
La segmentazione
La gastrulazione negli embrioni degli uccelli
Specificazione degli assi e dell’“organizzatore”
negli uccelli.
Primi stadi dello sviluppo nei mammiferi.
La segmentazione
La gastrulazione nei mammiferi
Formazione degli assi dei mammiferi.
Capitolo 13. Formazione e modellamento del tubo neurale.
La trasformazione della piastra neurale in un tubo:
come nasce il sistema nervoso centrale
Il modello “insegui e metti in fuga”
Lo scheletro del cranio derivato dalla cresta
neurale
La cresta neurale cardiaca
L’ontogenesi dei percorsi assonali nel sistema nervoso
Il cono di crescita: guida e motore dell’esplorazione assonale alla ricerca di un percorso (axon pathfinding)
La guida assonale
Il programma di navigazione intrinseco dei neuroni motori (motoneuroni)
Come fanno i neuroni motori ad attraversare
la strada?
Capitolo 14. Lo sviluppo dell’encefalo. Neuroanatomia dello sviluppo del sistema nervoso
centrale
I meccanismi dello sviluppo che regolano
l’accrescimento del cervello
Sviluppo del cervello umano
Capitolo 17. Mesoderma parassiale
I somiti e i loro derivati
I tipi cellulari del somite
Determinazione del mesoderma
parassiale e dei destini cellulari lungo l’asse
antero-posteriore
La somitogenesi
Sviluppo dello sclerotomo
Sviluppo del derma miotomo.
Bibliografia
Il testo consigliato è la Sesta Edizione di "Principles of Development" di Lewis Wolpert, Cheryll Tickle e Alfonso Martinez Arias, di cui è disponibile la versione tradotta in italiano della quinta edizione: "Principi dello sviluppo (casa editrice, Oxford University Press). Si incoraggiano inoltre gli Studenti a consultare parallelamente l’undicesima edizione del testo “Biologia dello Sviluppo” di Scott Gilbert. Ulteriore materiale didattico è fornito tramite il portale istituzionale “Elly” nella forma di copie delle presentazioni esposte durante le lezioni.
I capitoli di specifico interesse sono per i suddetti testi i seguenti:
"Principles of Development", capitoli 1, 3-5, 7, 10 e 11 (si consiglia anche il Capitolo 8 per approfondimento delle proprie conoscenze). Per il testo "Biologia dello Sviluppo" i Capitoli di riferimento sono: 1, 5, 11-15, e 17-19.
Metodi didattici
Nel suo complesso il Corso di prefigge di fornire allo Studente una visione moderna ed attuale dei meccanismi cellulari e molecolari che sottendono allo sviluppo embrionale e pertanto il materiale didattico primario si basa su monografie e articoli scientifici di particolare rilievo e di recente pubblicazione. A queste sono abbinate in modo complementare informazioni tratte dai numerose pubblicazioni originaries che hanno contribuito con importanti scoperte. Illustrazioni fornite in queste pubblicazioni scientifiche sono altresì utilizzate per l'impostazione delle presentazioni fornite tramite le lezioni. Visto anche che il Corso si basa in modo specifico sulle conoscenze ed esperienze del Docente, gli Studenti sono particolarmente incoraggiati a frequentare il maggior numero possibile delle Lezioni.
Copia delle presentazioni PowerPoint alla base delle Lezioni sono contestualmente rese disponbili tramite pubblicazione sulla piattaforma informatica di Ateneo Elly.
Le lezioni saranno registrate ed accesso a tali registrazioni potranno essere date alla fine del corso a Studenti che per riconosciuti e documentabili motivi non abbiamo avuto modo di partecipare a qualcuna delle lezioni.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione finale dello studente si basa su un esame orale per la quale è richiesta una breve presentazione su un argomento sorteggiato dallo studente fra una lista di circa 30 argomenti che riprendono quando trattato durante il corso. Il sorteggio avviene in presenza alla fine dell'ultima lezione del corso. Lo studente è chiamato ad esporre una presentazione di NON più di 10-12 minuti su tale argomento sfruttando un massimo di 10-12 slides (vedi anche di seguito). La presentazione è giudicata per la sua qualità in termini di chiarezza, accuratezza e la pertinenza al tema. Particolare attenzione è rivolta al grado di conoscenza dello studente sul tema selezionato e come lui/lei presenti l'argomento. La presentazione è seguita da eventuali domande da parte del docente relative a quanto trattato o circa nozioni correlate e ampiamente discusse durante il Corso. Se la presentazione è giudicata di insufficiente qualità, e riceve una scarsa valutazione, è possibile ripeterla in un altro Appello, ma su un tema diverso e direttamente assegnato dal docente.
Come linee guida, la presentazione non dovrebbe comprendere più di 10-12 slides, per evitare dilungamenti oltre i 5 minuti ammessi. Le slides NON devono riportare testo ma solo illustrazioni iconografiche e NON semplicemente riportare testi copiati da libri o da articoli scientifici. Ciò significa che le immagine che costituiscono la presentazione devono riportare tabelle, grafici, foto, diagrammi e schemi, che possono poi essere supportati da brevi testi esplicativi. Presentazioni su argomenti NON attinenti alla Biologia dello sviluppo riceveranno valutazioni negative. Le presentazioni non devono quindi essere più lunghe di quanto stabilito, devono rispettare le linee guida sopra citate e possibilmente trattare i diversi i temi della Biologia dello sviluppo affrontati durante il Corso. La mancata conoscenza di argomenti diversi da quello prescelto per la presentazione ma trattati durante il corso pregiudica una valutazione particolarmente positiva.
l'Elenco degli argomenti su cui basare la presentazione sono pubblicati in un relativo documento sul portale Elly.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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