ISTOLOGIA DEI TESSUTI UMANI E BIOLOGIA E APPLICAZIONI CLINICHE DELLE CELLULE STAMINALI

Crediti: 
9
Settore scientifico disciplinare: 
ANATOMIA COMPARATA E CITOLOGIA (BIO/06)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

La lingua ufficiale del Corso è l’italiano. I libro/i di testo relativo/i al modulo di "Istologia" può essere selezionata nella lingua italiano o inglese, a discrezione dello studente. Il materiale didattico di supporto è invece disponibile esclusivamente in lingua italiana. Il materiale didattico relativo alla seconda parte del Corso dedicato alla Biologia delle Cellule Staminali e le loro Applicazioni Cliniche è interamente in inglese. Quindi, coerentemente, le presentazioni fornite durante le lezioni e relative alla prima parte del Corso sono sia in lingua italiana che in inglese, mentre le illustrazioni presentate nelle lezioni della seconda parte del Corso sono pressoché interamente in inglese.

Obiettivi formativi

Il corso denominato “Istologia dei tessuti Umani e Biologia e Applicazioni Clinica delle Cellule Staminali” (ITUBACCS), per gli studenti delle Lauree Specialistiche in Biologia e Applicazioni Biomediche e In Biologia molecolare, in primo luogo, e per tutte le altre Lauree Magistrali dell'area medica e delle scienze della vita (come corso a scelta) è un Corso unico ed innovativo nell'ambito del sistema Universitario italiano. Il Corso si prefigge di integrare le conoscenze dell’"istologia funzionale" e della biologia delle cellule staminali ponendosi l'obiettivo di dare allo studente una visone globale dell'organizzazionee funzione dei tessuti umani. Il corso ITUBACS si articola in due moduli, il primo relativo alla materia "istologia funzionale", ed il secondo incentrato sulla biologia e applicazioni mediche delle cellule staminali.
Al fine di fornire allo studente una visione completa circa l'organizzazione dei tessuti, sono discusse le metodiche di base e più avanzate per l'analisi dell'organizzazionedei tessuti umani e come questa organizzazione sia strumentale ad assicurare la piena funzionalità omeostatica dei tessuti. Il Corso si pone quindi i seguenti obiettivi:
I) impartire nozioni di base sulla morfologia, l'organizzazione cellulare e molecolare dei tessuti umani;
II) discutere in dettaglio le capacità rigenerative intrinseche dei diversi tessuti e organi;
III) discutere in modo approfondito le caratteristiche cellulari e molecolari delle differenti popolazioni di cellule staminali scoperte nei vasi organi e tessuti;
IV) descrivere le proprietà funzionali di tali cellule, anche soffermandosi sulle metodiche utilizzate per la loro scoperta;
V) descrivere come tali cellule possano essere utilizzate nella medicina rigenerativa, in approcci terapeutici per il trattamento di varie stati patologie quali la infiammazione cronica, patologie degenerative o autoimmuni ed agenti terapeutici per la cura del cancro.

Prerequisiti

Per poter seguire in modo razionale ed efficace la seconda parte del corso è opportuno che lo studente abbia una certa padronanza di concetti di biologia cellulare e addomestichi nozioni di base di biologia dello sviluppo, principi di biochimica, biologia molecolare, patologia generale, immunologia-virologia e genetica. Particolarmente utile è anche avere conoscenze di base circa tecniche di laboratorio biomedico e di scienze della vita.

Contenuti dell'insegnamento

Il Corso inizia con una discussione approfondita dei metodi, delle procedure e degli strumenti utilizzati per studiare le caratteristiche morfologiche dei tessuti e delle cellule isolate o di cellule nell’organismo (che includono metodi e strumentazioni per "Whole-body imaging"). In particolare, sono trattati i metodi di colorazione delle cellule e dei tessuti in situ ed i metodi di marcatura delle cellule per il loro tracciabilità in vivo. Il Corso segue quindi con la descrizione sequenziale dei tratti morfologico-funzionali dei tessuti primari del corpo umano, a partire da quello epiteliale per finire con il midollo osseo e il sistema ematopoietico.

La seconda parte del Corso è focalizzata sulle cellule staminali ed inizia con una panoramica dei concetti primari, definizione dei termini utilizzati e la nomenclatura attualmente adottata nel settore. Nella fase successiva, il Corso illustra la scoperta delle cellule staminali/progenitrici nella maggior parte dei tessuti/organi del corpo umano, la presunta conservazione evolutiva di questa distribuzione, ed i metodi che hanno portato a questi risultati. Inizialmente sono affrontati gli aspetti molecolari più dettagliati della biologia delle cellule staminali attraverso un'accurata trattazione del fenomeno della divisione cellulare asimmetrica ed il suo significato biologico, così come il rapporto di questo evento cellulare con il processo di auto-rinnovamento e di multipotenza. Quindi vengono approfondite le nostre conoscenze sulle caratteristiche e potenzialità cliniche delle cellule staminali primarie del corpo umano iniziando con il “prototipo” della cellula staminale - la cellula staminale ematopoietica CD34+.

Il Corso tocca successivamente il fenomeno di fusione cellulare e come questo può influenzare il comportamento biologico delle cellule staminali. Un certo numero di lezioni sono poi dedicate alla comprensione delle caratteristiche biologico-funzionali delle cellule staminali neurali e come quelle fetali potrebbero essere impiegate nella medicina rigenerativa. Altre cellule staminali che sono ampiamente discusse, comprendono quelle residenti del cuore, i precursori endoteliali circolanti e le cellule staminali epiteliali. Anche in questi casi, il Corso garantisce la trasmissione di una visione completa di come queste cellule sono state inizialmente identificate, come il loro comportamento biologico è stato spiegato e come il potenziale di queste cellule si ritiene sfruttabile negli approcci di rigenerazione di tessuti/organi.

A questo punto, vengono illustrate le caratteristiche delle cellule staminali embrionali, le differenze riscontrabili tra queste e le cellule staminali adulte, il loro potenziale utilizzo sperimentale per acquisire una migliore comprensione dei meccanismi molecolari di base del differenziamento cellulare e della diversificazione fenotipica, tra cui il controllo epigenetico di questo fenomeno, e le promesse ed i limiti del loro impiego nella clinica.

La parte finale del Corso è dedicata alla più recente scoperta del settore che ha portato alla "premiazione Nobel" dell'inventore: le cellule iPS, cellule staminali pluripotenti indotte. E' evidenziato il collegamento di questa scoperta con la tecnica della riprogrammazione nucleare originariamente documentata nella rana Xenopus da Sir John B. Gurdon. Si parlerà anche delle scoperte di Rudolph Jaenish e delle osservazioni fatte dal premio Nobel Sir Martin Evans sui teratomi. Lezioni di questa ultima parte del Corso elencano in modo esaustivo il lavoro originale di Shinya Yamanaka e come queste scoperte sono state approfondite da tutta la comunità scientifica interessata a capire la biologia delle cellule staminali ed a tradurre queste conoscenze in applicazioni cliniche. Pertanto, particolare attenzione è data alle potenziali applicazioni delle cellule iPS, alle loro prospettive applicative ed limiti nel loro utilizzo.

Programma esteso

1. Metodi, strumenti e strategie per l'analisi della struttura e della composizione dei tessuti umani;
2. Diversità e capacità rigenerativa dei tessuti epiteliali e della cute come modello di rigenerazione;
3. Tratti strutturali e funzionali dei tessuti scheletrici e del tessuto cardiaco e la loro intrinseca capacità rigenerativa;
4. Il sistema ematopoietico: le caratteristiche morfo-funzionale, le cellule staminali/cellule progenitrici ad esso associato;
5. Caratteristiche delle strutture vascolari, il processo dell'angiogenesi, natura e tratti delle cellule perivascolari pluripotenti;
6. Concetto di staminalità, divisione asimmetrica, auto-replicazione e pluripotenza da un punto di vista molecolare;
7. Le procedure e le limitazioni nel tracciamento in vivo di cellule staminali e le loro progenie dopo il trapianto;
8. Le caratteristiche del prototipo di cellula staminale - la cellula staminale ematopoietica e il suo uso in clinica;
9. I meccanismi molecolari e cellulari che controllano le cellule staminali stromali/mesechimali e il loro potenziale uso in clinica;
10. I meccanismi cellulari e molecolari che controllano le cellule neurali staminali e il loro potenziale uso in clinica;
11. L'identificazione e caratterizzazione delle cellule staminali cardiache
12. Il potenziale delle cellule staminali embrionali , epigenetica delle cellule staminali e la "nascita" e il potenziale di sfruttamento delle cellule iPS ("cellule staminali pluripotenti indotte) .

Bibliografia

Si consigliano i seguenti libri di testo: "Istologia - Testo e Atlante" edito da Micheal H. Ross and Wojciech Pawlina, pubblicato da Lippincott Williams & Wilkins. In alternativa, si consiglia il libro di testo "Istologia Funzionale" seconda edizione, edizione di Jeffrey B. Kerr, pubblicato da Mobsy Elsevier Health Science.
Ad integrazione di questi libri di testo è stato elaborato dalle Dott.sse Mirca Lazaretti e Domenica Mangieri una dispensa che riassume le nozioni salienti della parte del corso relativa all'"Istologia". Tale dispensa è reperibile presso la Libreria Santa Croce di Parma. Per la parte inerente le cellule staminali, ci si avvale prevalentemente di rassegne scientifiche e lavori sperimentali pubblicati sulle riviste scientifiche più prestigiose. Un elenco bibliografico che comprende queste pubblicazioni è fornito a fine Corso.

Metodi didattici

A fine di trasmettere agli studenti una visione globale delle caratteristiche morfo-funzionali dei tessuti umani, di come le cellule progenitrici contribuiscano a tali proprietà e come le cellule staminali possano essere sfruttate nella medicina rigenerativa sono proposti libri di testo di istologia funzionale di recente pubblicazione e una selezione di rassegne scientifiche di fondamentale importanza, pubblicate su prestigiose riviste scientifiche del settore. Il contenuto di tali testi è sfruttato anche 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 sollecitati a frequentare il maggior numero possibile delle lezioni. Ove questo sarà reso possibile dalle attuali risorse istituzionali messe a disposizione per la conduzione del Corso, verrà data l'opportunità agli studenti di apprendere le caratteristiche morfo-funzionali dei tessuti umani anche mediante brevi dimostrazioni/esercitazioni. Quindi il Corso si prefigge di utilizzare una combinazione di metodi didattici tradizionali ed interattivi.

Modalità verifica apprendimento

La frequenza del corso è obbligatoria e lo studente è tenuto a firmare per la propria presenza ad ogni lezione. Per essere ammesso agli Appelli parziali e finali, si deve, infatti, aver partecipato ad almeno il 70% delle lezioni del Corso. Le assenze per motivi di salute, di famiglia o di lavoro sono giustificate ma devono essere comunicate al docente attraverso messaggio di posta elettronica.
La valutazione finale dello studente si basa su una combinazione di una prova scritta ed eventuale esame orale per il modulo di "Istologia" e di un esame orale per la parte relativa alle "Cellule Staminali". Viene considerata come voto finale una media dei risultati ottenuti nelle due esaminazioni, con preponderanza per quello ottenuto dalla prova relativa al modulo sulle "Cellule Staminali" (in rispetto del rapporto 3 vs 6 CFU per i due moduli). La prova scritta relativa al modulo di "Istologia" è impostata su 8 domande aperte per le quali si può ricevere fino a 4 punti per ciascuna risposta, per un totale di 32 punti. La prova è considerata superata con un punteggio minimo di 18 punti. Il punteggio ottenuto per una tale prova indica un voto di partenza che può eventualmente essere migliorato mediante un esame orale integrativo. Qualora non si raggiunga il punteggio minimo di 18, la prova può essere ripetuta innumerevoli volte, anche nell'arco della stessa sessione di appelli. Vice versa qualora il punteggio sia pari o superiore a 18 punti, NON è possibile ripetere la prova e lo studente può optare per un esame orale integrativo. Per l'esaminazione relativa al modulo "Cellule Staminali" è richiesta una breve presentazione su un argomento estratto a sorte dallo studente stesso, e scelto fra una serie di circa 40 argomenti ampiamente trattati durante il Corso. 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 non deve superare i 10 minuti ed è seguita da 5 minuti di discussione. 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, anch'esso estratto a sorte.
Come regola generale, la presentazione dovrebbe comprendere non più di 10-15 immagini, che dovrebbero essere illustrative e non semplicemente riportare testi copiati da libri o da articoli scientifici. Ciò significa che la maggior parte delle immagine che costituiscono la presentazione devono riportare tabelle, grafici, foto, diagrammi e schemi, che possono poi essere supportati da brevi testi esplicativi. In linea di massima, la presentazione dovrebbe dare una panoramica di ciò che è attualmente conosciuto circa l'argomento che viene affrontato, ma può anche trattare un paio di attuali articoli scientifici che descrivono i risultati altamente innovativi e che possono essere considerati di particolare importanza per il settore. Presentazioni su argomenti non legati al tema specifico scelto dallo studente riceveranno valutazioni negative. Le presentazioni non devono quindi essere eccessivamente lunghe, devono rispettare le linee guida sopra citate e trattare i diversi i temi legati alla biologia delle cellule staminali.

Altre informazioni

Il Corso è coordinato in modo organico con quello parallelo di Anatomia e istologia umana di cui responsabile la Prof.ssa Cecilia Carubbi. Pertanto, nell'ambito del presente Corso, le caratteristiche istologiche dei vari tessuti sono trattate separatamente e in modo altamente complementare dai due corsi