Insegnamento - Università degli Studi della Tuscia

Tossicologia genetica (obiettivi)

OBIETTIVI FORMATIVI
La tossicologia genetica si è sviluppata come disciplina indipendente dalla genetica con lo scopo di definire un programma più razionale per il controllo della diffusione di agenti mutageni chimici e fisici nell'ambiente. La scoperta di un numero sempre crescente di sostanze già presenti o introdotte in modo continuo nell'ambiente e la conferma della correlazione sempre più stretta tra processo mutagenetico, cancerogenesi e malattie genetiche ereditarie, ha determinato la messa a punto di metodologie di laboratorio capaci di identificare le sostanze mutagene e lo sviluppo di sistemi di monitoraggio per valutare l’insorgenza di effetti genetici nella popolazione umana. Il Corso ha lo scopo di far acquisire le conoscenze di base relative al metabolismo degli xenobiotici ed all'interazione tra agenti mutageni e materiale ereditario. In una fase successiva, saranno presentati gli aspetti teorici e pratici dei principali test di mutagenesi a breve termine.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI
1) Conoscenza e capacità di comprensione (“knowledge and understanding”): i) Conoscenza delle dinamiche fondamentali della generazione delle mutazioni genetiche attraverso i differenti meccanismi di formazione delle “lesioni primarie” al DNA, conseguenti processi di riparazione del DNA e fissazione della mutazione; ii) conoscenza degli effetti fenotipici delle mutazioni a livello somatico (singolo individuo), in relazione allo sviluppo di neoplasie e/o a condizioni degenerative come invecchiamento prematuro, disfunzioni immunitarie cardiovascolari e neurodegenerative e a livello germinale (effetti transgenerazionali) legati alle malattie genetiche ereditarie; iii) conoscenza degli effetti interindividuali (uomo) indotti dai mutageni in relazione alle diverse capacità metaboliche regolate dai geni del metabolismo (P-450) di tipo polimorfico; iv) acquisizione della capacità di impiego di metodologie “in silico” (modelli QSAR) che permettono di stabilire le relazioni tra la struttura chimica di una sostanza in esame ed una specifica proprietà o attività del composto stesso (sensibilizzazione, genotossicità, cancerogenicità).
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione (“applying knowledge and understanding”): Identificazione di opportune strategie di selezione delle “batterie dei test di mutagenesi” per una efficiente e corretta definizione del potenziale genotossico di uno specifico agente (sostanze naturali attive, farmaci sintetici e biotecnologici, additivi alimentari, agrochimici, biocidi, etc.) ai tre livelli fondamentali di organizzazione del materiale genetico (genico, cromosomico e genomico) ed una possibile “valutazione del rischio” per l’uomo.
3) Autonomia di giudizio (“making judgements”): L’insegnamento fornirà allo studente la capacità di lavorare in autonomia fornendo appropriate tipologie di materiali didattici (lezioni in forma di presentazioni, specifiche monografie, letteratura scientifica rilevante, piattaforme informatiche) e lo svolgimento di congrue attività di laboratorio sincronizzate con la parte teorica del corso.
4) Abilità comunicative (“communication skills”): Gli studenti saranno stimolati ad una attiva partecipazione alle lezioni ed opportunamente stimolati alla progettazione e soluzione di specifici scenari inerenti alle differenti fasi evolutive del corso. A tale proposito, nella fase finale delle attività di laboratorio è prevista la scelta, autonoma, da parte degli studenti di un “modello” di agente mutageno e relativa strategia di saggio.
5) Capacità di apprendere (“learning skills”): Le capacità di apprendimento degli studenti saranno valutate in itinere e verificate attraverso la singola capacità di risolvere rilevanti e specifici scenari di interesse, diversi da quelli prospettati durante il corso.

Codice

18431

Lingua

ITA

Tipo di attestato

Attestato di profitto

Crediti

Settore scientifico disciplinare

BIO/18

Ore Aula

Ore Laboratorio

Attività formativa

Attività formative caratterizzanti

Canale Unico

Docente	MOSESSO Pasquale (programma) 1) Introduzione alla Tossicologia Genetica Origine e storia della Mutagenesi Ambientale. Struttura ed organizzazione del materiale genetico. Definizione e classificazione delle mutazioni: Mutazioni geniche: sostituzione di basi, inserzioni, delezioni; reversione e soppressione. Effetto fenotipico delle mutazioni geniche. Test di fluttuazione e mutazione spontanea nei batteri. Mutazioni cromosomiche: strutturali (aberrazioni cromosomiche) e numeriche (aneuploidia, poliploidia). 2) Alterazioni spontanee del DNA Errori di incorporazione di basi durante la replicazione e meccanismo “proof-reading” per la correzione degli errori. Deaminazione e perdita spontanea delle basi; danno ossidativo. Meccanismi molecolari di inserzione e delezione di basi. 3) Fattori ambientali che danneggiano il DNA Mutageni fisici: Radiazioni elettromagnetiche ionizzanti (raggi X, raggi gamma), radiazioni corpuscolate (particelle alfa, beta, neutroni, ioni pesanti). Radiazioni elettromagnetiche non-ionizzanti (UV-A, UV-B, UV-C). Campi elettromagnetici (microonde, HF, ELF). Azione diretta ed indiretta delle radiazioni ionizzanti sul DNA e meccanismo di induzione S-indipendente delle aberrazioni cromosomiche. Mutageni chimici: agenti chimici diretti, indiretti e promutageni (attivazione metabolica); agenti alchilanti; additivi e contaminanti degli alimenti, agenti terapeutici, pesticidi. Meccanismo S-dipendente degli agenti mutageni chimici. Mutageni biologici: agenti patogeni microbici e virali; elementi trasponibili. 4) Sistemi di difesa e risposte cellulari al danno al DNA Sistemi di difesa antiossidanti e non (superossido dismutasi, catalasi, perossidasi, a-tocoferolo, vitamina-C, carotenoidi, flavonoidi, polifenoli ecc.). Sistemi di detossificazione da xenobiotici: (P-450, ossidasi a funzione mista, reazioni di coniugazione); Sistemi di riparazione del danno al DNA: fotoliasi, alchiltransferasi, “nucleotide excision repair” (NER), “base excision repair (BER), “mismatch repair” (MMR), “SOS” repair, riparazione ricombinazionale (HR e NHEJR); riparazione delle rotture a singolo filamento (SSB); attivazione dei “checkpoints” cellulari in risposta al danno al DNA, induzione di mutazioni, apoptosi ed instabilità genomica. 5) Effetto fenotipico delle mutazioni somatiche e germinali Mutazione e cancro (attivazione di proto-oncogeni e geni soppressori dei tumori); Mutazione ed invecchiamento cellulare; mutazioni e malattie genetiche. 6) Strumenti di rilevamento dell’attività mutagena Saggi di mutagenesi in vitro: Test di mutazione genica nei batteri (test di reversione in S. typhimurium o test di Ames); Test di mutazione genica in cellule di mammifero (loci HPRT e TK); Test citogenetici in cellule di mammifero (aberrazioni cromosomiche, SCE, micronuclei). Saggi di mutagenesi in vivo: Test di mutazione cromosomica in cellule somatiche (analisi di cellule in metafase; analisi dei micronuclei). Test della cometa nel fegato e duodeno. 7) Biomonitoraggio di popolazioni umane Valutazione dei biomarcatori di esposizione (determinazione e misurazione nei tessuti e nei fluidi biologici dei composti chimici, dei loro metaboliti o prodotti di escrezione; determinazione degli addotti alle proteine o al DNA). Valutazione dei biomarcatori di effetto: Cambiamenti citogenetici (aberrazioni cromosomiche, micronuclei, aneuploidia) nei linfociti di sangue periferico e/o nelle cellule della mucosa boccale. Valutazione dei biomarcatori di suscettibilità: Diversa capacità riparativa nei diversi individui; Polimorfismi di enzimi del metabolismo. 8) Valutazione e regolamentazione del rischio mutageno Strategie di saggio e predizione degli effetti (somatici) cancerogeni e genetici in seguito ad esposizione ad agenti genotossici; Sicurezza alimentare e strategie per la valutazione del rischio; identificazione di valori di esposizione “soglia”; Aspetti legislativi. 9) Laboratorio Valutazione di un mutageno di interesse nei seguenti test di mutagenesi: Analisi delle aberrazioni cromosomiche, SCE’s e del danno primario al DNA (Comet assay) in cellule di mammifero in vitro; Valutazione sperimentale di un mutageno di interesse. (testi) L. Migliore “Genomica e Mutagenesi Ambientale” Testi aggiuntivi (disponibili in biblioteca): A.P. LI “Genetic Toxicology” D.H. Phillips and S. Venitt “Environmental Mutagenesis” R.H. Burdon “Genes and Environment”
Date di inizio e termine delle attività didattiche	Dal 02/03/2020 al 12/06/2020
Modalità di erogazione	Tradizionale
Modalità di frequenza	Non obbligatoria
Metodi di valutazione	Prova orale