Inglese

immunologia generale; molecolare e cellulare; tecniche per lo studio dell'immunità

Al termine del Corso lo studente dovrà aver acquisito le conoscenze fondamentali sulle basi cellulari e molecolari della risposta immunitaria innata e di quella adattativa, sulla loro integrazione dinamica e sui meccanismi di controllo delle risposte. Dovrà, altresì, conoscere le principali patologie causate da anomalie delle cellule immunocompetenti e/o delle loro interazioni.

Biologia, Chimica, Istologia ed Embriologia

Lezioni Frontali;
Studio Autonomo;
Incontri discussione con il docente.
Prove “in itinere”, come prova scritta con domanda per risposta aperta.

La valutazione della competenza dello studente si basa sia su prove scritte che orali (viva voce). La prova scritta consiste di 25 domande aperte per valutare la capacità di risposta dello studente e le conoscenze di base della teoria dell'immunologia. Lo studente ha 60 minuti in totale per rispondere. Le domande riguardano gli aspetti di base dei meccanismi cellulari e molecolari dell'immunologia, nonché i principali aspetti dell'immunopatologia. Le domande saranno specifiche per valutare le conoscenze di base dell'argomento. Ciò significa che lo studente deve conoscere i passaggi chiave della risposta immunitaria, i più rilevanti dell'immunità adattativa e innata. Per poter superare la parte scritta dell'esame e accedere alla viva voce, lo studente deve ottenere un punteggio di 15 punti. L'esame orale copre tutti gli aspetti teorici dell'immunologia. Lo studente dovrebbe essere in grado di discutere sull'argomento ed essere in grado di collegare e analizzare le diversi parti della materia.
Inoltre, lo studente deve avere una profonda conoscenza della più comune risposta immunitaria - essere in grado di collegare i componenti e i meccanismi immunitari con le malattie. Al fine di testare l'acquisizione di questa capacità allo studente verrà chiesto di risolvere semplici problemi immunologici o immunopatologici, ad esempio riconoscere meccanismi immunologici causa di risposta immunitaria innata o adattativa, ecc. Il voto finale è espresso in 30/30 dove 18 rappresenta il minimo e 30 il massimo e si stabilisce durante la prova orale mentre la prova scritta dà accesso solo alla parte orale dell'esame.

insegnamento frontale diviso in 30 ore del prof. Antonio Bilancio e in 10 ore del prof. Ciro Abbondanza.

IMMUNOLOGIA
Aspetti e caratteristiche generali della risposta immunitaria: risposta innata e acquisita (umorale e cellulo-mediata). Basi cellulari e molecolari della risposta immunitaria. Origine della specificità e della diversità dei linfociti. Selezione clonale.
Organizzazione del sistema immunitario: caratteristiche generali degli organi, dei tessuti e delle cellule. Ontogenesi, differenziazione, caratteristiche fenotipiche e funzionali delle popolazioni e sottopopolazioni linfocitarie. Interazioni cellulari necessarie per generare una risposta immunitaria. Sistemi di comunicazione tra le cellule (molecole di adesione, recettori di homing, citochine) Organi linfoidi primari e secondari. Distribuzione e ri-circolazione delle cellule immunitarie. Organogenesi dei linfonodi.
Immunità innata: barriere anatomiche, fisiologiche e biochimiche, fagocitiche e infiammatorie. I recettori dell'immunità innata. I profili molecolari associati ai patogeni (PAMP) ed i recettori dei profili molecolari (TLR, NLR, RLR ecc.). Fagocitosi: aspetti cellulari e molecolari della fagocitosi i e killing intracellulare (meccanismi ossigeno e azoto-dipendenti e indipendenti) dei neutrofili e dei macrofagi. I linfociti dell’immunità innata (ILC1,2,3). Le cellule Natural killer (NK): origine e caratteristiche fenotipiche. Riconoscimento delle cellule bersaglio. Recettori inibitori e stimolatori. Meccanismi litici. Interazioni tra immunità innata e acquisita.
Il complemento nella risposta innata e specifica: genetica e struttura molecolare dei componenti. Meccanismi di attivazione. La via classica, la via alternativa e via lectinica. Il controllo dell’attivazione. Funzioni biologiche litiche e non litiche.
Riconoscimento dell’immunità specifica
L’antigene: concetti di antigene, immunogeno, determinante antigenico o epitopo, carrier, aptene. Caratteristiche fisico-chimiche dell’antigene come molecola immunogenica. Antigeni timo-dipendenti e timo-indipendenti, superantigeni.
Il recettore per l’antigene dei linfociti B: le immunoglobuline. Struttura e funzioni della molecola solubile (anticorpo) e del recettore di membrana per l’antigene dei linfociti B (BCR). Il sito combinatorio. Isotipia, allotipia, idiotipia. Biosintesi e catabolismo. Le classi e sottoclassi differenze strutturali e funzionali. Gli anticorpi monoclonali: concetto, metodologia, applicazioni. Evoluzione della superfamiglia delle immunoglobuline.
La reazione antigene-anticorpo: affinità, avidità, specificità, cinetica della reazione antigene-anticorpo. Metodiche per lo studio dell’interazione antigene-anticorpo: reazioni indirette (agglutinazione, precipitazione, deviazione del complemento) e dirette (immunofluorescenza, RIA, ELISA, immunoblot). Citometria a flusso attivata dalla fluorescenza (FACS).
Il recettore per l’antigene dei linfociti T: Struttura molecolare dei prodotti genici del TCR e CD3
Le molecole del Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC): organizzazione genica e polimorfismo. Struttura molecolare e classificazione dei prodotti genici (MHC di classe I e II). Struttura e funzione del solco combinatorio. Ruolo delle molecole MHC di classe I e II nella presentazione dell’antigene. Molecole presentanti l’antigene non convenzionali.
La presentazione dell’antigene al sistema immunitario. Riconoscimento dell’antigene nativo da parte dei linfociti B e riconoscimento MHC-ristretto da parte dei linfociti T. Cellule presentanti l’antigene, APC, ai linfociti T CD4+ (APC professionali) ed quelle ai linfociti T CD8+. Elaborazione (processazione) degli antigeni extracellulari ed intracellulari. Cross presentazione su MHC classe I e classe II. Autofagia. Metodologie sperimentali per lo studio dell’interazione TCR-MHC
Genesi della diversità dei recettori linfocitari per l'antigene, TCR e BCR. Organizzazione dei geni e meccanismi di riarrangiamento somatico.
Sviluppo del repertorio linfocitario B e T: meccanismi cellulari e molecolari che operano dal precursore staminale al linfocita T o B maturo vergine. Principali fattori del differenziamento cellulare antigene indipendente. Selezione positiva e selezione negativa dei linfociti T nel timo. Selezione dei linfociti B nel midollo osseo. I marcatori ed i metodi di studio dello sviluppo linfocitario.
Meccanismo d’azione dei recettori dell’immunità
Attivazione dei linfociti T e B: Definizioni e concetti generali. I sistemi di trasduzione del segnale dei recettori per l'antigene. Meccanismi molecolari coinvolti ed i fattori trascrizionali nella proliferazione e differenziazione antigene-dipendente. Principali molecole accessorie, di molecole di adesione ed i principali sistemi di costimolatori e coregolatori che partecipano al processo di attivazione linfocitaria.
Le citochine ed i loro recettori: origine e struttura molecolare. Le caratteristiche generali delle citochine. L'espressione delle citochine ed il meccanismo d'azione delle citochine nell'attivazione trascrizionale dei geni bersaglio: le vie di trasduzione ed i fattori trascrizionali principali coinvolti. Il cross-talk, o integrazione, delle vie di trasduzione dell’immunità innate e specifica.
Meccanismi effettori dell’immunità specifica
Meccanismi effettori dell’immunità umorale. La cooperazione tra linfociti T helper e linfociti B: i meccanismi cellulari e molecolari dell'attivazione linfocitari B T dipendente e indipendente. Cinetica della risposta primaria e di quella secondaria. Fasi follicolari e stadi della maturazione cellulare. Le sottopopolazioni dei linfociti B. Lo switch isotipico, maturazione dell’affinità degli anticorpi. Le funzioni cellulari anticorpo-mediate. Distribuzione cellulare dei recettori per Fc. La riposta IgE mediata. I mastociti e basofili, attivazione e la produzione dei mediatori solubili specifici. Citotossicità anticorpo-dipendente cellulo-mediata. Il killing extracellulare mediante eosinofili e NK.
Il differenziamento dei linfociti T. Meccanismi cellulari e molecolari del differenziamento. Caratteristiche principali, sviluppo delle sottopopolazioni linfocitarie (Th1, Th2, Th17, ecc) e le funzioni nella risposta immunitaria. I principali bersagli cellulari delle citochine: il network di interazioni che controlla le risposte immunitarie innate e acquisite. La regolazione del network.
Meccanismi effettori dell’immunità cellulo-mediata. L’attività macrofagica controllata dai linfociti: attivazione e funzione macrofagica classica di tipo 1 e macrofagica alternativa di tipo 2. I linfociti T citotossici (CTL): attivazione da linfociti pre-citotossici a linfociti citotossici effettori. Fasi e meccanismi molecolari del killing della cellula bersaglio da parte dei CTL. Meccanismi litici. Citotossicità anticorpo-dipendente cellulo-mediata. Metodi per l’isolamento e attivazione dei linfociti T, dei macrofagi. e delle cellule NK. Metodiche per la valutazione funzionale delle cellule immunitarie.
Immunità delle mucose. le cellule M. L'attività cellulare degli organi linfoidi associati alle mucose. La produzione e secrezione di IgA. Immunità delle vie respiratorie, intestinale, cutanea.
La memoria immunitaria I linfociti di memoria T e B e la memoria immunitaria centrale ed effettrice.
La tolleranza immunologica e la regolazione della risposta immunitaria: tolleranza centrale e periferica agli antigeni self. Tolleranza verso antigeni estranei. Tessuti e organi immuno privilegiati. Il ruolo dell’antigene, degli anticorpi, dell’MHC, dei T regolatori (es. T CD4+CD25+, Treg1) o linfociti T soppressori e delle citochine. La rete idiotipica. Meccanismi molecolari della limitazione e regolazione della risposta delle cellule dell’immunità.
La risposta immunitaria nelle malattie infettive: meccanismi di difesa antimicrobici naturali ed acquisiti. Immunità verso virus, batteri, miceti, protozoi e metazoi. Vaccini naturali e sintetici. Principi di sieroterapia e sieroprofilassi. Elusione della reattività immunologica.
IMMUNOPATOLOGIA
Le reazioni di ipersensibilità o immunopatogene: classificazioni. Meccanismi e principali manifestazioni delle reazioni anafilattiche, citolitiche o citotossiche e da immunocomplessi. Ipersensibilità ritardata.
L’autoimmunità e le malattie autoimmuni: ipotesi eziopatogenetiche più accreditate. Classificazione generale delle malattie autoimmuni. Rapporti tra fenotipo HLA e frequenza di malattie autoimmuni. Basi Sperimentali della immunoregolazione.
Immunologia dei trapianti: tipizzazione degli antigeni di istocompatibilità. Trapianti di tessuti, organi e cellule emopoietiche. Meccanismi di rigetto. Graft-versus-host disease (GVHD). Tecniche per lo studio della istocompatibilità dei trapianti d’organo.
Immunologia nelle neoplasie: antigeni tumore specifico e tumore associato, meccanismi effettori di immunosorveglianza, meccanismi evasione della risposta anti-tumorale. Basi dell’immunologia per la lotta al cancro, vaccini anti-cancro.
Cenni sulle immunodeficienze congenite ed acquisite. Difetti dell’immunità innata. Difetti di sviluppo dei linfociti B. Difetti di sviluppo dei linfociti T. Immunodeficienze severe combinate. Le immunodeficienze acquisite e da infezione di virus HIV.

English

General Immunology; Molecular and cellular; Techniques for the study of immunity

C. WEAVER, K. MURPHY Janeway's Immunobiology New York London Garland Science 2017
K. ABBASS, A.H. LICHTMAN, J.S. PILLAI , Cellular and Molecular Immunology, Philadelphia Elsevier 2017

At the end of the course the student must have acquired the fundamental knowledge on the cellular and molecular bases of the innate and adaptive immune responses, their dynamic integration and the mechanisms of control of the responses. He will also have to know the main pathologies caused by abnormalities of the immunocompetent cells and/or their interactions.

Biology, Chemistry, histology and embryology

Lectures;
Self-study;
Meetings discussion with the teacher.
Tests “in itinere”, as written test with question for open answer.

Evaluation of student proficiency is based on both written and oral test (viva voce). The written test consists of 25 open asks meant to evaluate the student’s ability to answer and the basic knowledge of Immunology theory. The student has 60 minutes in total to answer. Questions cover the basic aspects of immunology cellular and molecular mechanisms as well as the main aspects of immunopathology. The questions will be as specific to evaluate the basic knowledge of the topic. This means that the student must know the key steps of immune response, the most relevant of the adaptive and innate immunity. In order to pass the written part of the exam and access to the viva voce, the student must obtain a score of 15 points. The oral exam covers all the theoretical aspects of Immunology. The student should be able to discuss on the topic and be able to connect and analyze the different subjects.
Moreover, the student must have a deep knowledge of the most common immune response- being able to connect the components and immune mechanisms with diseases. In order to test the acquisition of this ability the student will be asked to solve simple immunological or immunopathological oriented problem, e.g recognize immunological mechanisms cause of immune response innate or adaptive, etc. The final grade is expressed in 30/30 were 18 represents the minimum and 30 the maximum and it is established during the oral exam while the written test only gives access to the oral part of the exam.

frontal teaching divided in 30 hours by prof Antonio Bilancio and in 10 hours by Prof. Ciro Abbondanza.

IMMUNOLOGY
Overview and general characteristics of the immune response: innate and acquired response (humoral and cell-mediated responses). Cellular and molecular bases of the immune response. Origin of the specificity and diversity of lymphocytes. Clonal selection.
Organization of the immune system: general characteristics of organs, tissues and cells. Ontogenesis, differentiation, phenotypic and functional characteristics of lymphocytic populations and subpopulations. Cellular interactions needed to generate an immune response. Communication systems between the cells (adhesion molecules, homing receptors, cytokines). Primary and secondary lymphoid organs. Distribution and re-circulation of immune cells. Organogenesis of lymph nodes.
Innate immunity: anatomic barriers, physiological and biochemical barriers, phagocytic and inflammatory barriers. The receptors of innate immunity. The molecular pattern associated with pathogens (PAMP) and molecular profile receptors (TLR, NLR, RLR, etc.). Phagocytosis: Cellular and molecular aspects of intracellular phagocytosis I and killing (oxygen and nitrogen-dependent and independent mechanisms) of neutrophils and macrophages. The lymphocytes of the innate immunity (ILC1, 2, 3). Natural Killer (NK) Cells: Origin and phenotypic characteristics. Recognition of target cells. Inhibitory receptors and stimulators. Lytic mechanisms. Interactions between innate and acquired immunity.
The complement in the innate and specific response: genetic and molecular structure of the components. Activation mechanisms. The classical pathway, the alternative pathway and the Lectin pathway. The activation controls. Lytic and non-lytic biological functions. Recognition of specific immunity
Antigen: Concepts of antigen, Immunogen, antigenic determinant or epitope, carrier, hapten. Physicochemical antigen characteristics as an immunogenic molecule. Thymus-dependent and thymus-independent antigens, superantigens.
The B cell antigen receptor: immunoglobulins. Structure and functions of the soluble molecule (antibody) and membrane receptor for B cell antigen (BCR). The combinatorial site. Isotypes, Allo-types, Idiotypes. Biosynthesis and catabolism. The structural and functional differences classes and subclasses. Monoclonal antibodies: concept, methodology, applications. Evolution of the immunoglobulin superfamily.
The antigen-antibody reaction: affinity, greed, specificity, kinetics of the antigen-antibody reaction. Methods for the study of antigen-antibody interaction: Indirect reactions (agglutination, precipitation, complement deviation) and direct (immunofluorescence, RIA, ELISA, Immunoblot). Fluorescence-activated flow cytometry (FACS).
The T cell antigen receptor: molecular structure of TCR and CD3 gene products
The molecules of the major histocompatibility complex (MHC): Gene organization and polymorphism. Molecular structure and classification of gene products (class I and II MHC). Structure and function of the combinatorial groove. Role of Class I and II MHC molecules in antigen presentation. Non-conventional antigen presenting molecules.
The antigen presentation to the immune system. Detection of native antigen by B cells and MHC-restricted recognition by T cells. Antigen presenting cells, APC, T cells CD4 + (professional APC) and those to T cells CD8 +. Processing of extracellular and intracellular antigens. Cross presentation on MHC class I and class II. Autophagy. Experimental method for the study of TCR-MHC interaction
Genesis of the diversity of lymphocytic receptors for antigen, TCR and BCR. Organization of genes and mechanisms of somatic rearrangement.
Development of lymphocytic repertoire B and T: Cellular and molecular mechanisms operating from the stem precursor to the T or B cell mature naive. Main factors of independent cellular antigen differentiation. Positive selection and negative selection of T cells in the thymus. Selection of B cells in the bone marrow. Markers and methods for the study of lymphocytic development.
Mechanism of action of immunity receptors. Activation of T and B cells: definitions and general concepts. The signal transduction systems of the antigen receptors. Molecular mechanisms involved and the transcriptional factors in antigen-dependent proliferation and differentiation. Main accessory molecules, adhesion molecules and the main systems of co-stimulators and co-regulators participating in the process of lymphocytic activation.
Cytokines and their receptors: origin and molecular structure. The general characteristics of the cytokines. The expression of cytokines and the mechanism of action of cytokines in the transcriptional activation of target genes: the transduction pathways and the main transcriptional factors involved. The cross-talk, or integration, of transduction pathways of innate and specific immunity.
Effector mechanisms of specific immunity
Effector mechanisms of humoral immunity. Cooperation between helper T cells and B cells: the cellular and molecular mechanisms for B cell activation as T dependent and T independent. Kinetics of the primary and secondary response. Follicular phases and stages of cellular maturation. Subpopulations of B cells. The isotype switching, maturation of antibody affinity. Antibody-mediated cellular functions. Cellular distribution of Fc receptors. The IgE-mediated reposed. Basophils and mast cells, activation and production of specific soluble mediators. antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. The extracellular killing by eosinophils and NK.
The differentiation of T cells. Cellular and molecular mechanisms of differentiation. Main features, development of lymphocytic subpopulations (TH1, TH2, TH17, etc.) and functions in immune response. The main cellular targets of cytokines: the network of interactions that controls innate and acquired immune responses. The setting of the network.
Effector mechanisms of cell-mediated immunity. Macrophage activity controlled by lymphocytes: activation and function of classical macrophage type 1 and alternative macrophage type 2. cytotoxic T cells (CTL): Activation from pre-cytotoxic cells to cytotoxic effector cells. Molecular phases and mechanisms of target cell killing by CTL. Lytic mechanisms. Cell-mediated antibody-dependent cytotoxicity. Methods for the isolation and activation of T cells, macrophages. and NK cells. Methodical for the functional evaluation of immune cells.
Immunity of the mucous membranes. The M cell. The cellular activity of lymphoid organs associated with mucous membranes. The production and secretion of IgA. Immunity of the respiratory tract, intestinal, cutaneous.
The immune memory of the T and B memory cells and the central and effector immune memory.
Immunological tolerance and regulation of the immune response: central and peripheral tolerance to self-antigens. Tolerance to foreign antigens. Immune privileged tissues and organs. The role of antigen, antibodies, MHC, regulatory T cells (e.g. T CD4 + CD25 +, Treg1) or suppressors T cells and cytokines. The idiotypic network. Molecular mechanisms of restriction and regulation of immunity cell response.
The immune response in infectious diseases: mechanisms of natural and acquired antimicrobial defenses. Immunity to Viruses, Bacteria, Fungus, Protozoa and Metazoans. Natural and synthetic vaccines. Principles of Serum therapy and Serum prophylaxis. Avoidance of immunological reactivity.
IMMUNOPATHOLOGY
Hypersensitivity or immunopathogenic reactions: classifications. Mechanisms and main anaphylactic manifestations, cytolytic or cytotoxic and immunocomplex reactions. Delayed-type hypersensitivity.
Autoimmunity and Autoimmune diseases: more accredited etiopathogenetic hypotheses. General classification of autoimmune diseases. Relationships between HLA phenotype and frequency of autoimmune diseases. Experimental bases of Immunoregulation.
Transplantation Immunology: Typing of histocompatibility antigens. Transplants of tissues, organs and hematopoietic cells. Rejection mechanisms. Graft-versus-host disease (GVHD). Techniques for the study of the histocompatibility of organ transplants.
Immunology in neoplasms: specific tumor antigens and associated tumor, effector mechanisms of immune surveillance, escape mechanisms of anti-tumor response. Bases of immunology for the fight against cancer, anti-cancer vaccines.
An overview of congenital and acquired immunodeficiencies. Innate immunity defects. Developmental defects of B cells. Developmental defects of T cells. Severe Combined Immunodeficiencies. Acquired immunodeficiencies or by HIV virus infection.