Stem Cells 2

Periodo di svolgimento
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Info sul corso
Ore del corso
20
Ore dei docenti responsabili
20
Ore di didattica integrativa
0
CFU 3
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Modalità esame

Prova orale

Docente

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Prerequisiti

Stem cells 1

Programma

I protocolli alla base della neuralizzazione in vitro di cellule pluripotenti (ESCs, iPSc) e la loro logica di utilizzo di molecole di segnalazione intracellulare in relazione ai processi noti di sviluppo dell'embrione precoce.

Il controllo molecolare dell’induzione neurale. La segnalazione di Wnt e quella di Tgf-beta nell'induzione degli inibitori di BMP dell'organizzatore. L'effetto di Wnt nell'induzione dei geni chiave della neuralizzazione nell'ectoderna neurale presuntivo. Induzione della specificità regionale del sistema nervoso. Funzione del nodo e dell'AVE nella polarizzazione postero-anteriore del sistema nervoso dei mammiferi. Conservazione evolutiva dei segnali di neuralizzazione e di patterning antero-posteriore nei vertebrati. La regolazione del patterning dorso-ventrale nel tubo neurale: l'esempio del midollo spinale. I gradienti di BMP e SHH sono tradotti in segmenti di identità posizionale grazie all'induzione di fattori di trascrizione come Olig2 e nkx2.2, che sono dotati di diverse sensibilità di attivazione e capaci di co-reprimere la propria espressione.

Produzione di neuroni umani con identità posizionale dorsale e ventrale di varie regioni del SNC e del SNP attraverso l'utilizzo temporalmente mirato di agonisti ed antagonisti delle vie di segnalazione Wnt, BMP, Shh, Tgfb, FGF, RA.

Modellizzazione in vitro dello sviluppo embrionale di retina, corteccia cerebrale, ippocampo, midollo spinale, derivati delle creste neurali, per la scoperta di nuovi meccanismi molecolari della specificazione di identità cellulare, diagnosi e cura di malattie genetiche e neurodegenreative.

Ruolo di Notch-Delta nel controllo della proliferazione e neurogenesi della corteccia cerebrale di mammifero: studi in vivo ed in vitro. Meccanismi di regolazione dell'espansione evolutiva della corteccia cerebrale. La logica di sviluppo della corteccia cerebrale di mammifero: acquisizione di identità di area e di strato. I centri di segnalazione paracrina ed i geni regolatori master di identità di area e di strato. Il modello di logica Boleana di specificazioni successive dell'identità cellulare corticale.

Utilizzo di cellule umane riprogrammate hiPSCs per modellizzare sviluppo e patologie della corteccia cerebrale. Colture cellulari in adesione ed Organoidi cerebrali possono riprodurre fedelmente il processo di stratificazione della corteccia umana in vitro.

Utilizzo di organoidi cerebrali per studiare gli effetti della mutazione del gene DISC1, responsabile dell'insorgenza di disordini dello spettro autistico, nella stratificazione della corteccia. Colture 2D e 3D di neuroni corticaii derivati da cellule iPSCs di scimpanzé, macaco o uomo evidenziano la presenza di un programma genetico intrinseco al progenitore neurale in grado di dirigere e protrarre la neurogenesi corticale con i tempi e le modalità proprie dello sviluppo encefalico delle tre specie. Colture in 2D di neuroni corticali derivati da hiPSCs di pazienti umani per la modellizzazione in vitro di reti neurali corticali umane. Studio delle conseguenze strutturali e funzionali della mutazione del gene SHANK2, che causa disordini dello spettro autistico.

Interfaccia con reti neuronali murine ed umane in coltura per lo studio dell’attività elettrica spontanea ed indotta. La metodologia dei Multiple Electrodes Arrays (MEA) e dei sensori di calcio per la registrazione diretta ed indiretta dei potenziali di reti neuronali.

Obiettivi formativi

Acuisizione di conoscenze specifiche sui metodi di modelizzazione in vitro di sviluppo e funzione di regioni encefalice da cellulule riprogrammate

Riferimenti bibliografici

letteratura specifica