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    Sandro BANFI

    Insegnamento di MEDICAL GENETIC 2

    Corso di laurea magistrale a ciclo unico in MEDICINA E CHIRURGIA

    SSD: MED/03

    CFU: 1,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 10,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    INGLESE

    Contenuti

    Principi generali di genetica medica e di genetica molecolare umana

    Testi di riferimento

    Materiali didattici disponibili a lezione sotto forma di file elettronici. Testi consigliati per consultazione ed integrazioni sono:
    • Thompson and Thompson Genetics in Medicine. Saunders 7th edition.
    • Tom Strachan, Andrew Read. Human Molecular Genetics, 4th edition. Garland Science

    Obiettivi formativi

    Al termine del corso, lo studente avrà acquisito una preparazione di base che gli consentirà di comprendere i principi che governano la trasmissione delle malattie mendeliane, l’interpretazione dei test genetici e il loro uso in consulenza prenatale e postnatale. Inoltre, avrà le conoscenze adeguate per riconoscere le principali malattie genetiche e sindromi complesse.

    Prerequisiti

    Conoscenze di biologia, genetica e biochimica

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali e lavoro interattivo con gli studenti su questioni aperte. Lavoro in piccoli gruppi.
    Le tematiche di genetica clinica saranno corredate con presentazioni di casi clinici, in immagini e video

    Metodi di valutazione

    La prova d’esame sarà sostenuta contestualmente alle prove dell’insegnamento di Patologia e Fisiopatologia Generale alla fine del I semestre del III anno. Il non superamento dell’esame di Genetica medica non consentirà lo svolgimento dell’esame di Patologia e Fisiopatologia Generale e viceversa.
    L’esame orale è basato su tre domande. Sarà richiesta la conoscenza adeguata di una malattia genetica trattata a lezione, dei test diagnostici molecolari a supporto e di un meccanismo/ragionamento di genetica medica volto a dimostrare la comprensione dei percorsi logici. Risposte non date, fuori tema o generiche saranno considerate elementi di non sufficienza. La lode sarà proposta collegialmente per gli studenti che dimostreranno una conoscenza oltre quella richiesta dal corso.

    Altre informazioni

    La frequenza a lezione è necessaria perché le lezioni sono interattive

    Programma del corso

    1. Il genoma
    Il genoma umano: geni ed organizzazione. Cromatidi e cromosomi: telomeri, centromeri, eucromatina ed eterocromatina. Il cromosoma X e la sua inattivazione, regioni PAR. La funzioni degli RNA codificanti e non codificanti. Lo splicing e le sue alterazioni.
    2. I test genetici.
    L'analisi del cariotipo e i bandeggi, la FISH. Array CGH. PCR, sequenziamento, real-time PCR, MLPA. Analisi di linkage, microsatelliti, CNV e SNPs. Next generation sequencing (NGS), WGS, WES, targeted NGS. Noninvasive Prenatal Testing (NIPT)
    3. I meccanismi della genetica umana
    I meccanismi di trasmissione ereditaria dei caratteri mendeliani. Eredità mitocondriale. L’imprinting e la disomia uniparentale. Eterogeneità clinica ed eterogeneità genetica. Penetranza ed espressività, anticipazione. Omozigosità ed eterozigosità composta. Aploinsufficienza.
    4. Le malattie mendeliane
    Classi di mutazioni puntiformi, transizione e trasversione, conservative, missenso, nonsenso, nonstop. Inserzioni, delezioni con frame-shift e non, duplicazioni, conversione genica. Significato patologico delle varie classi di variazioni del DNA: alleli equivalente, amorfo, ipomorfo, ipermorfo, neomorfo e antimorfo. Nomenclatura internazionale delle variazioni genetiche
    5. Malattie mendeliane monoalleliche con mutazioni de novo (es: acondroplasia, sindromi rare, ecc).
    6. Malattie mendeliane monoalleliche a trasmissione autosomica dominante (es. neurofibromatosi, s. di Marfan, rene policistico, osteogenesi imperfetta).
    7. Malattie mendeliane monoalleliche legate al cromosoma X (distrofia muscolare di Duchenne e Becker, emofilia, sindrome di Rett).
    8. Malattie mendeliane bialleliche a trasmissione autosomica recessiva (fibrosi cistica, alfa e beta talassemia, amiotrofia muscolare spinale, malattie da accumulo lisosomiale)
    9. Mutazioni dinamiche
    Mutazioni dinamiche in regioni non codificanti (X-fragile, distrofia miotonica). Mutazioni dinamiche in regioni codificanti (corea di Huntington, atassie spino-cerebellari)
    10. Mutazioni in regioni cromosomiche con imprinting (Prader-Willi, Beckwith Wiedemann, Angelman, Silver-Russel).
    11. Mutazioni del DNA mitocondriale (MERFF, MELAS, LHON, KS, s. di Leigh)
    12. Patologie cromosomiche e subcromosomiche
    La consulenza genetica: rischio riproduttivo dipendente ed indipendente dal partner. Aneuploidie negli aborti e rischio di ricorrenza. Triploidia, tetraploidia. Trisomie autosomiche (21, 18, 13, 16) e dei cromosomi sessuali. Mosaicismo. Le monosomie, la sindrome di Turner. Delezioni cromosomiche, inversioni paracentriche e pericentriche. Traslocazioni sbilanciate e bilanciate, robertsoniane, cromosomi marcatori. Delezioni e duplicazioni submicroscopiche (Williams, diGeorge, Cri du Chat, Smith Magenis, Wolf Hirschhorn)
    13. Caratteri multifattoriali e studi GWAs
    14. Ruolo dei microRNA in malattie genetiche
    15. Principi generali di terapie avanzate per malattie genetiche (terapia genica, sostituzione enzimatica, terapia cellulare, editing genomico).

    English

    Teaching language

    English

    Contents

    The general principles of medical genetics and human molecular genetics

    Textbook and course materials

    Teaching materials available in class in the form of electronic files
    The recommended texts for consultations are:
    • Thompson and Thompson Genetics in Medicine. Saunders 7th edition.
    • Tom Strachan, Andrew Read. Human Molecular Genetics, 4th edition. Garland Science

    Course objectives

    At the end of the course, the student will acquire a basic preparation that will allow her/him to understand the principles that govern the transmission of Mendelian diseases, the interpretation of genetic tests and their use in prenatal and postnatal counseling. The student will also acquire the appropriate knowledge to recognize the main genetic diseases and complex syndromes.

    Prerequisites

    Knowledge of biology, genetics and biochemistry

    Teaching methods

    Lectures and interactive work with students on open issues. Work in small groups.
    The topics of clinical genetics will be accompanied by presentations of clinical cases, in images and videos

    Evaluation methods

    The exam will be taken at the end of the first semester of the third year. Failure to pass the Medical Genetics exam will not allow the General Pathology and Physiopathology examination to take place and vice versa.
    The oral exam is based on three questions. Appropriate knowledge of a genetic disease treated in class, of supporting molecular diagnostic tests and of a mechanism / reasoning of medical genetics will be required to demonstrate the understanding of logical pathways. Answers not given, off topic or generic knowledge will be considered as elements of insufficiency. The praise will be proposed collegially for students who will demonstrate a knowledge beyond that required by the course.

    Other information

    Attendance to classes is necessary because the lessons are interactive

    Course Syllabus

    1. The genome
    The human genome: genes and their organization. Chromatids and chromosomes: telomeres, centromeres, euchromatin and heterochromatin. The X chromosome and its inactivation, PAR regions. The function of coding and non-coding RNAs. Splicing and its alterations.
    2. Genetic tests.
    Karyotype analysis, FISH. Array CGH. PCR, Sanger sequencing, real-time PCR, MLPA. Linkage analysis, microsatellites, CNV and SNPs. Next generation sequencing (NGS), Whole Genome Sequencing (WGS), Whole Exome Sequencing (WES), targeted NGS. Non-invasive Prenatal Testing (NIPT)
    3. The mechanisms of human genetics
    Transmission of Mendelian characters. Mitochondrial inheritance. Imprinting and uniparental disomy. Clinical heterogeneity and genetic heterogeneity. Penetrance and expressivity, anticipation. Homozygosity and compound heterozygosity. Haploinsufficiency.
    4. Mendelian diseases
    Classes of point mutations, transition and transversion, conservative, missense, nonsense, nonstop. Insertions, deletions with frame-shift and non-duplications, gene conversion. Pathological significance of the various classes of DNA variations: equivalent alleles, amorphous, hypomorphic, hypermorphic, neomorphic and antimorphic alleles. International nomenclature of genetic variations
    5. Mendelian monoallelic disorders with de novo mutations (e.g., achondroplasia).
    6. Mendelian monoallellic diseases with autosomal dominant transmission (e.g., neurofibromatosis, Marfan syndrome, polycystic kidney, osteogenesis imperfecta).
    7. Mendelian monoallelic X-linked disorders (Duchenne and Becker muscular dystrophies, hemophilia, Rett syndrome).
    8. Mendelian diseases with autosomal recessive transmission (cystic fibrosis, alpha and beta thalassemia, spinal muscular atrophy, hemochromatosis, lysosomal storage diseases)
    9. Dynamic mutations. Dynamic mutations in non-coding regions (fragile X, myotonic dystrophy, Friedreich’s Ataxia). Dynamic mutations in coding regions (Huntington's chorea, spino-cerebellar ataxias)
    10. Mutations in chromosomal regions with imprinting (Prader-Willi, Beckwith Wiedemann, Angelman, Silver-Russel).
    11. Mitochondrial DNA mutations (MERFF, MELAS, LHON, KS, S. Leigh)
    12. Chromosomal and subchromosomal diseases
    Genetic counseling: reproductive risk dependent and independent of the partner. Aneuploidy in abortions and risk of recurrence. Triploidy, tetraploidy. Autosomal trisomies (21, 18, 13, 16) and trisomies of sex chromosomes. Mosaicism. Monosomies, Turner's syndrome. Chromosomal deletions, paracentric and pericentric inversions. Unbalanced and balanced translocations, Robertsonian, marker chromosomes. Sub-microscopic deletions and duplications (Williams, diGeorge, Cri du Chat, Smith Magenis, Wolf Hirschhorn syndromes)
    13. Multi-factorial characters and GWAs studies
    14. microRNA function and role in genetic diseases
    15. General principles of advanced therapies for genetic diseases (gene therapy, enzyme replacement, stem cell therapy, genome editing)

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