Obiettivi formativi
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze di base sulla produzione di proteine biotecnologiche e di microrganismi ingegnerizzati e sul loro utilizzo in ambito terapeutico e diagnostico. Gli esempi presentati nella parte sistematica del corso hanno lo scopo sia di far conoscere le specifiche proteine terapeutiche che di presentare la varietà di prodotti, tecniche di produzione, purificazione e caratterizzazione attualmente disponibili, nonché i diversi ambiti e modalità di impiego dei farmaci biotecnologici. In particolare, al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
1. Conoscere e capire le tecniche, i processi e le problematiche inerenti alla produzione, purificazione, caratterizzazione, conservazione e l’utilizzo dei farmaci prodotti mediante processi biotecnologici. Conoscere la struttura, proprietà, funzioni, meccanismo d’azione, modalità di produzione e impiego dei farmaci biotecnologici trattati a lezione. Conoscere definizione ed esempi di farmaci biosimilari e biobetter, nonchè capire le finalità di processi quali la peghilazione di farmaci, l’iperglicosilazione, la produzione di proteine di fusione e la coniugazione di piccole molecole con macromolecole. (Conoscenza e capacità di comprensione).
2. Interpretare e commentare criticamente le conoscenze relative ad ogni proteina biotecnologica trattata, anche nel contesto più ampio della produzione ed utilizzo di farmaci biotecnologici. Applicare le conoscenze acquisite alla comprensione delle strategie di modificazione strutturale di proteine fisiologiche al fine del miglioramento delle proprietà (Conoscenza e capacità di comprensione applicate).
3. Individuare caratteristiche rilevanti di specifiche proteine e trarne conseguenze sulla modalità di produzione biotecnologica, sulle possibili modificazioni strutturali e sull’impiego. Saper rispondere in modo adeguato a domande, suggerimenti e critiche, e saper formulare opinioni in modo argomentato sui temi trattati (Autonomia di giudizio).
4. Esporre con linguaggio specifico ed appropriato, sia a specialisti che a non specialisti, le conoscenze, i concetti e le peculiarità inerenti i farmaci biotecnologici, sia per quanto riguarda gli aspetti più generali relativi alla produzione delle proteine ricombinanti che quelli specifici di ogni farmaco (Abilità comunicative).
5. Approfondire in modo autonomo le conoscenze ed acquisire competenze nell’ambito dei farmaci biotecnologici, anche con collegamenti alle discipline affini, mediante l’utilizzo di risorse bibliografiche appropriate (Capacità di apprendere).
Prerequisiti
Conoscenza di nozioni di base di chimica generale, chimica organica, chimica farmaceutica, biochimica, farmacologia ed immunologia, necessarie per comprendere la struttura, le proprietà, l’impego e le caratteristiche peculiari dei farmaci biotecnologici. In particolare, conoscenza di struttura e proprietà di aminoacidi e proteine, di nucleotidi, DNA e RNA. Conoscenza dei processi di replicazione e trascrizione del DNA e di sintesi delle proteine. Conoscenza dei principi di base di immunologia, della struttura e funzione di anticorpi. Conoscenza degli equilibri acido-base, dei processi di ossidoriduzione, dei gruppi funzionali della chimica organica e dei principali meccanismi d’azione dei farmaci.
Contenuti dell'insegnamento
La prima parte del corso fornisce conoscenze di base relative alle metodologie biotecnologiche e a tecniche e metodiche che trovano applicazione nella progettazione, produzione, purificazione e caratterizzazione di farmaci biotecnologici. Viene trattata la peghilazione di proteine, in termini di razionale e modalità di peghilazione, con esempi di farmaci biotecnologici peghilati. Vengono descritte anche altre strategie volte ad ottenere l’allungamento dell’emivita dei farmaci biotecnologici. Vengono presentati i farmaci biosimilari e i biobetter e discusse le loro caratteristiche, anche in confronto con i medicinali equivalenti. Viene fatto un cenno all’applicazione di proteine biotecnologiche in ambito diagnostico e analitico. Successivamente vengono trattati esempi di farmaci biotecnologici utilizzati in diverse aree terapeutiche, tra i quali ormoni, enzimi, citochine, vaccini, anticorpi monoclonali ed immunoconiugati. Vengono presentati anche microrganismi ingegnerizzati ed acidi nucleici utilizzati nell’ambito di strategie vaccinali. Per ciascun farmaco vengono descritte e discusse le proprietà strutturali, la modalità di produzione, il meccanismo d’azione e l’impiego terapeutico, nonché altre proprietà rilevanti, comprese quello di ambito farmacocinetico e tossicologico. Immunoconiugati e radioimmunoconiugati vengono presentati e discussi utilizzando esempi tratti dalla pratica clinica. Attraverso l’analisi delle relazioni struttura-attività e struttura-proprietà vengono presentati esempi di analoghi di proteine fisiologiche aventi proprietà farmacodinamiche e/o farmacocinetiche modificate o migliorate.
Programma esteso
Parte generale:
Introduzione alle biotecnologie. Cenni alla tecnologia del DNA ricombinante. Produzione su larga scala di farmaci biotecnologici. Analisi, purificazione e caratterizzazione di farmaci biotecnologici. Proprietà chimiche, chimico-fisiche e reattività di proteine biotecnologiche; stabilità e meccanismi di degradazione. Aspetti farmacocinetici legati all’utilizzo di farmaci biotecnologici, con particolare interesse per i processi metabolici. Immunogenicità dei farmaci biotecnologici. Peghilazione di farmaci biotecnologici. Proteine di fusione, recettori solubili. Biosimilari e biobetter.
Parte sistematica:
Ormoni polipeptidici: insulina, ormone della crescita, ormone follicolo-stimolante.
Citochine: interleuchine (IL-2) e derivati; interferoni; fattori di crescita emopoietici (eritropoietina)
Proteine del sangue: fattori della coagulazione (IX); agenti trombolitici (t-PA).
Enzimi: beta-glucocerebrosidasi.
Vaccini ricombinanti: vaccini vivi ed attenuati contro salmonella e colera, vaccini vettore, vaccini a subunità contro epatite B, papillomavirus, difterite, vaccini glicoconiugati contro pneumococco e meningococco. Vaccini a RNA.
Anticorpi monoclonali, immunoconiugati e radioimmunoconiugati: anticorpi murini, chimerici, umanizzati, umani, bispecifici, frammenti di anticorpi; nomenclatura degli anticorpi monoclonali; rituximab, ofatumumab, obinutuzumab, emicizumab, ibritumomab tiuxetano, brentuximab vedotin, basiliximab, infliximab, adalimumab, certolizumab pegol, abciximab, ibalizumab.
Recettori solubili: etanercept.
Proteine di fusione: denileukin diftitox.
Bibliografia
M.L. Calabrò: "Compendio di Biotecnologie Farmaceutiche"; EdiSES, Napoli, 2008.
A.J. Crommelin, R.D. Sindelar, B. Meibohm: "Pharmaceutical Biotechnology: Fundamentals and Applications", Sixth Edition, Springer, 2024.
Per consultazione e approfondimenti:
E. Vegeto, A. Maggi, P. Minghetti: "Farmaci biotecnologici e terapia personalizzata. Aspetti farmacologici e clinici." Casa Editrice Ambrosiana, 2019.
Copia delle diapositive proiettate a lezione è resa disponibile prima dell’inizio delle lezioni sulla piattaforma Elly.
Metodi didattici
L’insegnamento è svolto attraverso lezioni frontali (40 ore complessive corrispondenti a 5 CFU). Verranno proiettate diapositive che forniranno le informazioni necessarie per illustrare e discutere gli argomenti del corso. Lo studente è tenuto a conoscere e comprendere i contenuti veicolati durante le lezioni frontali attraverso lo studio del libro di testo e del materiale addizionale fornito attraverso la piattaforma ELLY (diapositive e materiale didattico integrativo). La docente è disponibile per chiarimenti sugli argomenti relativi alle lezioni al termine delle lezioni o su appuntamento (via e-mail).
Modalità verifica apprendimento
Il raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso è verificato attraverso un esame orale. Mediante domande relative agli argomenti trattati durante il corso viene valutato se lo studente ha raggiunto l’obiettivo della conoscenza e della comprensione dei contenuti e ha acquisito la capacità di applicare tali conoscenze mediante collegamenti tra gli argomenti trattati, anche in un contesto multidisciplinare. La preparazione viene considerata sufficiente qualora lo studente dimostri di avere una conoscenza e una comprensione degli aspetti principali di ogni argomento trattato e sia in grado di applicare tale conoscenza e comprensione alla discussione degli argomenti oggetto dell’esame orale. Durante l’esame viene inoltre valutato l’utilizzo da parte dello studente di una terminologia ed un linguaggio appropriato alla esposizione degli argomenti, coerentemente con lo sviluppo delle abilità comunicative dello studente previsto nell'ambito del corso di laurea. Il voto ottenuto al superamento dell’esame del modulo di Farmaci Biotecnologici verrà mediato con quello relativo al modulo di Complementi di Chimica Farmaceutica per definire il voto finale relativo al Corso Integrato di Complementi di Chimica Farmaceutica/Farmaci Biotecnologici.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
