Innovations in Biotechnology applied to regenerative medicine

Nel rispetto degli obiettivi formativi qualificanti della classe LM-9, il corso di studio ha l’obiettivo di formare figure professionali dotate di solide conoscenze e competenze scientifiche e professionali nell’ambito delle biotecnologie applicate alla rigenerazione tissutale. I laureati del corso hanno un profilo professionale orientato sia alla ricerca traslazionale che allo sviluppo tecnologico industriale, altamente competitivo a livello internazionale nell’ambito della medicina rigenerativa. Tali competenze partiranno dagli aspetti della ricerca biologica di base (meccanismi alla base della degenerazione tessutale) per focalizzarsi sulle biotecnologie avanzate nel settore della medicina rigenerativa e della ingegneria tissutale, mediante una formazione scientifica multidisciplinare in grado di coniugare conoscenze teoriche e competenze pratiche, con un elevato livello di aggiornamento scientifico e tecnologico.
Le specifiche discipline caratterizzanti il percorso formativo forniranno competenze dal punto di vista teorico e pratico ed i risultati dell’apprendimento attesi sono i seguenti:
- padronanza della biologia delle cellule staminali: dalle conoscenze di base, alle procedure per isolamento, colture, utilizzo di strumentazione specifica, principi alla base del loro utilizzo terapeutico;
- comprensione delle ampie applicazioni cliniche delle cellule staminali nell’ambito della medicina rigenerativa;
- conoscenza dei fondamenti dei processi patologici legati alla degenerazione tissutale con riferimento ai meccanismi cellulari e molecolari implicati;
- conoscenza dei meccanismi alla base della rigenerazione tissutale, con particolare attenzione alle tecnologie emergenti in questo settore;
- conoscenza cross-disciplinare delle strategie innovative nell’ingegneria tissutale, partendo dalla biomeccanica dei tessuti, fino ad arrivare all’utilizzo di biomateriali, la stampa 3D e le nanotecnologie;
- conoscenza degli aspetti etici della ricerca di base e preclinica sulle cellule staminali e principi di etica clinica;
- padronanza delle metodologie di biostatistica e bioinformatiche ai fini dell’organizzazione, costruzione e accesso a banche dati, in particolare di genomica e proteomica, e della acquisizione e distribuzione di informazioni scientifiche e tecnologiche;
- conoscenza degli aspetti regolatori relativi agli Advanced Therapy Medicinal Product (ATMP) inclusi processi di produzione, commercializzazione, costi, sostenibilità e approvazioni;
- conoscenza delle tecniche analitiche strumentali di base e avanzate e della pratica di laboratorio.
Per raggiungere gli obiettivi formativi su menzionati, sono state individuate le seguenti aree di apprendimento:
1. Area delle biotecnologie per lo studio e per le applicazioni delle cellule staminali
2. Area delle biotecnologie avanzate per la medicina rigenerativa e l’ingegneria tissutale
3. Area delle biotecnologie per lo sviluppo di modelli sperimentali e le applicazioni biotecnologiche in ambito clinico
4. Area degli aspetti regolatori, economici, del trasferimento tecnologico e delle soft skills

Il percorso formativo, articolato in due anni, prevede una forte integrazione tra le attività di didattica frontale e le attività di laboratorio): le attività di didattica frontale cederanno
progressivamente il passo alle attività di laboratorio (“hands on”).
Nel primo anno, la presenza degli insegnamenti propri degli ambiti disciplinari “Discipline biotecnologiche comuni” e “Discipline di base applicate alle biotecnologie” hanno come obbiettivo quello di fornire agli studenti conoscenze essenziali per la comprensione degli aspetti fondativi della medicina rigenerativa., Nello specifico tali corsi approfondiscono i meccanismi biologici implicati nel controllo omeostatico dei tessuti, fino al livello molecolare, e le loro alterazioni in corso di processi degenerativi e forniscono una conoscenza multidisciplinare nell’ambito della rigenerazione tessutale con particolare riferimento alle cellule staminali e ai più recenti approcci e progressi scientifici in questo ambito (gene editing, -OMICS sciences).
Nel primo anno di corso vengono inoltre affrontate tematiche metodologiche riguardanti gli strumenti analitici e quantitativi più utilizzati in medicina rigenerativa e fornite le nozioni fondamentali relative all'ingegneria tessutale con particolare riferimento allo sviluppo di biomateriali. Il progetto formativo prevede, sempre nel primo anno, la presenza di insegnamenti afferenti all’ambito disciplinare “Discipline medico-chirurgiche e riproduzione umana” che consentono di approfondire i punti chiave per la pianificazione, progettazione e stesura di un progetto di ricerca in medicina rigenerativa e dei relativi aspetti etici, corollari essenziali nello sviluppo di applicazioni in questo campo. I corsi afferenti all’ambito disciplinare “Scienze umane e politiche pubbliche” si rendono necessari per fornire agli studenti le conoscenze e competenze per comprendere e realizzare i passaggi necessari per la traslazione dei risultati della ricerca in ambito clinico/terapeutico. Quest’ultimi si focalizzano infatti sugli aspetti regolatori degli Advanced Therapy Medicinal Product (ATMP), sui principi per la conduzione degli studi clinici (etica e fondamenti di economia applicata a tali sperimentazioni) e sulle attività seriali e sistematiche implicate nel trasferimento tecnologico. Ciò consente ai laureati magistrali di acquisire competenze di base per l’avvio di attività professionali mirate all’applicazione delle competenze acquisite nel settore industriale biotecnologico e nelle agenzie regolatorie nazionali e internazionali. Attraverso gli insegnamenti affini e le attività integrative gli studenti acquisiranno le nozioni fondamentali relative all'ingegneria tessutale, con particolare riferimento allo sviluppo di biomateriali.
Il secondo anno intende fornire forti competenze sperimentali e applicative per sviluppare negli studenti capacità pratiche, consentire loro di mettere a frutto le informazioni teoriche aggiornate acquisite nelle lezioni frontali e di sviluppare capacità di giudizio critico nelle materie scientifiche trattate. Tramite corsi e soprattutto esercitazioni in laboratorio dedicati alle conoscenze che rientrano negli ambiti disciplinari “Discipline biotecnologiche comuni” e “Discipline di base applicate alle biotecnologie ” gli studenti acquisiscono non solo competenze pratiche in merito alle principali tecniche di biologia cellulare (eg. isolamento, coltura, caratterizzazione delle cellule staminali) e alle principali metodiche analitiche utilizzate in medicina rigenerativa (eg. tecniche di imaging, spettroscopia, citometria di flusso) ma approfondiscono nel contempo la conoscenza dei modelli preclinici più utilizzati in medicina rigenerativa (modelli basati su sistemi microfluidici e modelli statistici e matematici) in modo da poterne sfruttare il potenziale applicativo. A tal riguardo i corsi afferenti all’ambito disciplinare “Morfologia, funzione e patologia delle cellule e degli organismi complessi” forniscono le competenze teoriche e pratiche necessarie per il corretto utilizzo dei modelli animali e le relative sperimentazioni.
Gli insegnamenti afferenti all’ambito disciplinare “Medicina di laboratorio e diagnostica” mirano a far conseguire allo studente una maggior caratterizzazione della preparazione su tematiche di rilievo per le applicazioni biotecnologiche in clinica, quali le moderne tecnologie per l’identificazione di biomarcatori di malattia e danno tissutale utili nelle valutazioni prognostiche e nel monitoraggio dell’efficacia di approcci di medicina rigenerativa.
Infine l’inserimento di insegnamenti inclusi nell’ambito disciplinare “Discipline medico-chirurgiche e riproduzione umana” ha l’obbiettivo non solo di fornire agli studenti ulteriori capacità pratiche in merito a procedure di laboratorio inerenti alla biologia molecolare (eg. estrazione, purificazione, quantificazione, amplificazione e sequenziamento degli acidi nucleici) ma anche una visione specifica circa le applicazioni cliniche delle biotecnologie caratterizzanti la medicina rigenerativa per far fronte ai diversi clinical-needs.
Le sessioni pratiche verranno effettuate presso diversi laboratori, tra i quali il CREM di Fondazione Poliambulanza-Brescia, riconosciuto a livello internazionale per i risultati ottenuti dai suoi ricercatori nell’ambito delle cellule staminali e delle loro applicazioni in medicina rigenerativa, e i laboratori del centro di Ricerca sulla fisica dei materiali avanzati (i-Lamp) presso il Dipartimento di Matematica e Fisica dell’Università Cattolica di Brescia. Gli studenti avranno la possibilità di confrontarsi costantemente tra di loro e con i docenti, sostenuti e guidati dalla presenza di più tutor che rappresentano ricercatori con profonda conoscenza delle materie affrontate.
Dopo aver acquisito il numero minimo di CFU previsti dal regolamento didattico, gli studenti potranno svolgere il loro periodo di stage e tirocinio, propedeutico allo svolgimento della prova finale, presso il Centro di Ricerca Eugenia Menni, presso imprese biotech in Italia o all’estero, presso industrie del settore convenzionate con l’Ateneo ovvero presso centri di ricerca e laboratori, anche di altri Enti convenzionati con l’Ateneo. Il Consiglio della struttura didattica determinerà l’articolazione degli insegnamenti nei semestri, i relativi CFU, il core curriculum e gli obiettivi dell’apprendimento specifici di ogni insegnamento e la tipologia delle verifiche di profitto.