Indice degli argomenti

  • IVM e IVF - Prof. Luisa Gioia - a.a. 2014/2015

    Professore Universitario di ruolo-fascia degli associati - settore scientifico-disciplinare VET02 (Fisiologia degli Animali Domestici) - presso la Facoltà di Medicina Veterinaria dell’Università degli Studi di Teramo.

    Presidente del Corso di laurea magistrale in Biotecnologie della Riproduzione.

    PhD in Endocrinologia degli Animali Domestici.

    Docente referente del Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie della Riproduzione.

    Membro del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in “Biotecnologie Molecolari e Cellulari".

    Precedenti posizioni

    - 2000-2003: Ricercatore, poi Ricercatore confermato per il SSD V30B (Fisiologia degli Animali Domestici) della Facoltà di Medicina Veterinaria dell’Università degli Studi di Teramo.
    - 1997-2000: Collaboratore tecnico-scientifico, VII livello, presso l'Istituto di Fisiologia Veterinaria dell’Università degli Studi di Teramo.
    - 1993-1997: Dottorato di Ricerca in Endocrinologia degli Animali Domestici presso l’Università degli Studi di Bologna e conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca in Endocrinologia degli Animali Domestici.
    - 1991: Laurea con lode in Scienze Biologiche; Università degli Studi di L’Aquila.

    Interessi di ricerca

    Attività di ricerca da sempre collocata nell’ambito della Fisiologia della riproduzione degli animali domestici; particolare attenzione è stata rivolta alla Biologia della riproduzione, in particolare ai seguenti filoni di ricerca:

    • Controllo neuroendocrino dell'attività ovarica nei Mammiferi
    • Biologia dei gameti
    • Meccanismi endocrini, paracrini e molecolari che regolano il processo di maturazione della cellula uovo e il processo di fecondazione

    L’attività svolta, affiancata da esperienze di aggiornamento e di formazione, ha consentito l’acquisizione di una notevole familiarità relativamente alle tecniche per la gestione e la coltura in vitro dei gameti e a tecniche quali la micromanipolazione dei gameti e la scansione in microscopia confocale.

    L'attività di ricerca svolta si è concretizzata in prodotti di ricerca pubblicati su riviste a diffusione nazionale ed internazionale, consultabili sul sito: PUBMED (http://www.ncbi.nml.nih.gov/pubmed).

    La Prof.ssa Luisa Gioia fa parte Unità di Ricerca di Medicina Rigenerativa dell'Associazione STEM TeCH dell'Università degli Studi "G. D'Annunzio" di Chieti e dell'Università degli studi di Teramo, che oltre ad occuparsi di tematiche di ricerca inerenti alla Biologia e alla Fisiologia della Riproduzione, focalizza la propria attività sulla realizzazione di progetti sperimentali relativi alle cellule staminali.

    OBIETTIVI DEL CORSO, PREREQUISITI E PROPEDEUTICITA'

    • Obiettivi formativi generali: Il corso di IVM e IVF, avvalendosi del background conoscitivo sulla biologia dei gameti fornito allo studente attraverso l’altro modulo del corso integrato, intende fornire allo studente le basi teoriche e le conoscenze metodologiche correlate alla gestione in vitro della manipolazione dei gameti, del processo di maturazione della cellula uovo e del processo di fecondazione, nel campo degli animali domestici. Una parte conclusiva del corso, inoltre, intende dare allo studente la possibilità di apprendere i protocolli e le manualità comunemente utilizzate in ambito umano nei laboratori di procreazione medicalmente assistita (PMA), sfruttando gameti di animali domestici per l’acquisizione delle corrette manualità e per la simulazione di tali procedure. 

      Il processo di apprendimento si realizza attraverso un’intensa attività pratica/esercitazionale, che occupa circa la metà delle ore programmate per il corso integrato (CI) e che lo studente realizza inizialmente sotto la guida e la supervisione del docente e del personale di laboratorio competente, poi progressivamente in modo sempre più autonomo, grazie alla possibilità fornita allo studente di svolgere le proprie attività di laboratorio in modo individuale, operando in laboratori didattici equipaggiati per accogliere gli studenti in postazioni individuali.

    • Prerequisiti: Per raggiungere gli obiettivi formativi che il corso si prefigge, lo studente deve già possedere le conoscenze fondamentali relative alla citologia, alla fisiologia cellulare e alle colture di cellule eucariotiche, affinchè possa affrontare gli argomenti teorici e le attività metodologiche del corso rivolte a modelli cellulari specifici (i gameti) partendo da un solido background sulla struttura, la funzione delle cellule eucariote e le comuni tecniche usate per la loro corretta gestione in vitro. 

      E' inoltre opportuno che lo studente possegga le conoscenze teoriche inerenti la biologia dei gameti. Tali conoscenze vengono fornite preliminarmente e parallelamente attraverso l’altro modulo del corso integrato.

    • Propedeuticità: Per poter sostenere l’esame del CI è necessario aver effettuato il recupero di eventuali debiti formativi (obblighi formativi aggiuntivi) riscontrati nel percorso formativo dello studente in ingresso al CdS e/o evidenziati durante il test di valutazione dei saperi minimi negli insegnamenti di Citologia e Fisiologia cellulare/Colture cellulari. 

      A tale proposito ogni anno accademico il CdS organizza prima dell’inizio delle lezioni specifici corsi di recupero nelle materie suddette.
      Non sono previste propedeuticità con altri insegnamenti del CdS.
      Il CI è propedeutico nei contenuti didattici al corso di Embriologia, che nel calendario didattico del I anno si colloca successivamente al CI di “Biologia dei gameti e tecniche di IVM e IVF”.

    INDICATORI DI DUBLINO PER UNITA' DIDATTICA

    UNITA' DIDATTICA 1

    Argomenti

    • Organizzazione del laboratorio di maturazione in vitro (IVM) / fecondazione in vitro (IVF): attrezzature e materiali
    • IVM della cellula uovo negli animali domestici

    - metodiche colturali: caratteristiche, composizione e preparazione dei terreni per l'IVM;
    - preparazione e selezione delle ovaie di animali domestici provenienti da sedi di macellazione;
    - preparazione della IVM: selezione morfologica dei follicoli e dei complessi cumulo-oocita (COCs);
    - scelta e allestimento del sistema di coltura ottimale per l'IVM;
    - valutazione della IVM.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Partendo dalle conoscenze fondamentali teoriche e metodologiche relative alle colture di cellule eucariotiche già in possesso dello studente, durante la prima Unità didattica del corso di “IVM e IVF” vengono innanzitutto acquisite le conoscenze sull’organizzazione, le strumentazioni e i materiali tipici del laboratorio di maturazione in vitro (IVM)/ fecondazione in vitro (IVF). Quindi, avvalendosi del background conoscitivo acquisito durante i corsi precedenti e dalle solide basi teoriche fornite allo studente attraverso l’altro modulo dei CI, relative ai meccanismi endocrini, paracrini, cellulari e molecolari che guidano la differenziazione, accrescimento e maturazione della cellula uovo, allo studente vengono fornite le conoscenze teoriche e metodologiche relative alle tecniche utilizzate in ambito animale per riprodurre in vitro il processo fisiologico della maturazione della cellula uovo.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine della prima Unità didattica lo studente dovrà sostenere una prova intermedia in cui, rispondendo a quesiti operativi relativi sia alla gestione e all’utilizzo delle strumentazioni del laboratorio di IVM e IVF, sia all’allestimento di protocolli utilizzati in campo animale per riprodurre in vitro la maturazione del gamete femminile, dovrà dimostrare di saper applicare le conoscenze teoriche e metodologiche acquisite durante la Unit 1. 

    Autonomia di giudizio: Durante le lezioni pratiche svolte in laboratorio dallo studente, sotto la guida del docente titolare dell’insegnamento e del personale tecnico scientifico di supporto, nel corso della Unità didattica 1 viene valutata la capacità dello studente di utilizzare correttamente e in modo autonomo la strumentazione del laboratorio di IVM e IVF, nonché la sua capacità di analizzare e risolvere criticità sperimentali inerenti i protocolli di maturazione in vitro del gamete femminile. Infine lo studente dovrà dimostrare di saper valutare autonomamente e in tempo reale i risultati ottenuti dall’applicazione del protocollo di IVM.

    Abilità comunicative: Durante la prima Unità didattica, nel corso dell’utilizzo delle strumentazioni di laboratorio e durante le fasi operative volte alla selezione del gamete femminile e all’allestimento dei protocolli di maturazione in vitro della cellula uovo, viene anche valutata l’abilità comunicativa dello studente dal docente e dal personale tecnico-scientifico di supporto. Tale valutazione andrà ad integrare la valutazione finale che il docente effettuerà nell’esame di profitto durante l’esposizione orale degli argomenti da parte dello studente.  

    Capacità di apprendimento: Durante la prima Unità didattica il docente e il personale tecnico di supporto lavorando al fianco dello studente potranno valutare in tempo reale il suo grado di apprendimento relativamente all’utilizzo delle strumentazioni del laboratorio di IVM e IVF e all’allestimento di protocolli di maturazione in vitro del gamete femminile. Grazie allo stretto e continuo rapporto instaurato, potrà essere verificata individualmente la capacità di trasferire le conoscenze teoriche all’ambito applicativo, le abilità metodologiche e le criticità in diversi contesti operativi. 

    La verifica dell’apprendimento effettuata già durante l’insegnamento è utile da un lato per spingere lo studente a verificare i suoi saperi prima di passare all’Unità didattica successiva, dall’altro per consentire al docente di rivedere con lo studente aspetti dell’Unità didattica svolta prima di passare a nuovi argomenti dell’Unità didattica successiva.
    La valutazione dell’apprendimento viene inoltre effettuata sia attraverso le “prove tra pari”, sia mediante le prove intermedie previste alla fine di ciascuna Unità didattica.
    Tali valutazioni potranno contribuire alla valutazione complessiva dell’apprendimento effettuata dal docente al termine del CI tramite l’esame finale di profitto.

    UNITA' DIDATTICA 2

    Argomenti

    • IVF negli animali domestici:

    - principi sulle procedure di raccolta, valutazione e conservazione del seme negli animali domestici;
    - caratteristiche, composizione e preparazione dei terreni per la capacitazione in vitro e per la IVF.

    • Protocollo completo di IVM e IVF per la produzione di embrioni in vitro:

    - valutazione morfologica e selezione degli ovociti maturati in vitro;
    - preparazione del seme per l'IVF;
    - protocolli per la capacitazione in vitro del seme e per la IVF;
    - valutazione degli zigoti dopo IVF: valutazioni morfologiche e colorimetriche;
    - cenni sulla valutazione delle prime fasi dello sviluppo embrionale in vitro e l'embryo transfer.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Durante la seconda Unità didattica lo studente, avvalendosi sempre del background conoscitivo precedentemente descritto e di competenze teoriche e metodologiche acquisite durante la precedente Unità didattica, conoscerà le metodologie utilizzate nei laboratori di riproduzione animale per selezionare e preparare il seme di specie domestiche allo scopo di riprodurre in vitro il processo di fecondazione. 

    In tal modo al termine della seconda Unità didattica lo studente avrà acquisito le capacità operative per riprodurre in laboratorio in modo autonomo il protocollo completo per la produzione di embrioni attraverso la fecondazione di oociti maturati in vitro.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine della seconda Unità didattica lo studente dovrà sostenere una prova intermedia in cui dovrà dimostrare di saper utilizzare le conoscenze teoriche in suo possesso, di avere dunque buone abilità operative, rispondendo a quesiti relativi sia alla gestione del seme che al suo utilizzo per applicare correttamente le metodologie necessarie all’allestimento dei comuni protocolli di maturazione e fecondazione in vitro finalizzati alla produzione in laboratorio di embrioni animali. 

    Autonomia di giudizio: Durante le attività didattiche svolte dallo studente sotto la guida del docente titolare dell’insegnamento e del personale tecnico scientifico di supporto, nel corso della seconda Unità viene valutata la capacità dello studente di utilizzare correttamente e in modo autonomo i protocolli di gestione e valutazione del seme di animali domestici. Inoltre lo studente dovrà dimostrare una propria autonomia nell’utilizzo dei comuni protocolli di IVF, nell’analisi dei risultati ottenuti e nella risoluzione di criticità sperimentali inerenti tali protocolli.

    L’autonomia di giudizio dello studente potrà essere dimostrata anche attraverso le “prove tra pari”, poiché lo studente durante l’Unità didattica è chiamato a svolgere anche il ruolo di valutatore delle conoscenze possedute da altri studenti della classe.

    Abilità comunicative: Durante l’Unità didattica 2, grazie alla stretta relazione tra lo studente e il docente e il personale tecnico di supporto alle attività didattiche di laboratorio, potranno essere valutate le abilità comunicative dello studente nel corso delle fasi operative volte alla applicazione di metodologie di gestione e selezione del seme e di protocolli di maturazione e fecondazione in vitro. 

    Inoltre, grazie alla possibilità di collaborazione con i colleghi di Statistica, vengono offerti allo studente anche gli strumenti metodologici di base per gestire i dati scientifici ottenuti ed imparare a proporli con il rigore richiesto nei contesti scientifici.

    Capacità di apprendimento: Durante la seconda Unità didattica viene valutato in tempo reale il grado di apprendimento del singolo studente e della classe relativamente all’allestimento di protocolli di maturazione e fecondazione in vitro di gameti animali.

    Grazie allo stretto e continuo rapporto instaurato con gli studenti, il docente e il personale tecnico di supporto potranno verificare individualmente la capacità di trasferire le conoscenze teoriche all’ambito applicativo, le abilità metodologiche e le criticità in diversi contesti operativi.

    Inoltre, la valutazione dell’apprendimento verrà anche effettuata attraverso la “prova tra pari” e mediante la prova intermedia alla fine della seconda Unità didattica. Lo studente può in tal modo verificare i suoi saperi prima di passare all’ultima Unità didattica, e al tempo stesso il docente potrà decidere di ribadire alcuni aspetti dell’Unità didattica svolta prima di affrontare i nuovi argomenti dell’Unità didattica successiva.

    UNITA' DIDATTICA 3

    Argomenti

    • Protocollo completo di IVM e IVF per la produzione di embrioni in vitro (vedi programma della Unit 2)
    • Simulazione delle metodiche di IVF utilizzate nel laboratorio di PMA

    - cenni sulla IVM in umana e sui trattamenti di superovulazione;
    - caratteristiche e composizione dei terreni per l'ovum pick-up, per la capacitazione e per la IVF;
    - preparazione dei dischi di coltura;
    - parametri per la valutazione morfologica e la selezione dei COCs raccolti in seguito a ovum pick-up;
    - potocolli per la capacitazione del seme e la IVF in umana;
    - valutazione morfologica degli zigoti dopo IVF;
    - cenni sulla valutazione delle prime fasi dello sviluppo embrionale in vitro e l'embryo transfer.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Durante la terza e ultima Unità didattica lo studente consoliderà le conoscenze acquisite nelle Unità didattiche precedenti, ripetendo in modo ancor più autonomo l’allestimento dei protocolli utilizzati per produrre embrioni animali in laboratorio, attraverso le tecniche di maturazione e fecondazione in vitro.

    Inoltre, avvalendosi delle competenze teoriche e metodologiche in già suo possesso, nella parte finale del corso allo studente vengono fornite conoscenze sulle principali metodiche di fecondazione in vitro utilizzate nei laboratori di medicina umana. A tal fine per le attività metodologiche lo studente potrà far uso di gameti animali di più facile reperibilità per simulare le procedure usate nei laboratori di PMA.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine dell’ultima Unità didattica lo studente dovrà sostenere una prova intermedia in cui dovrà rispondere a quesiti operativi volti a verificare la sua capacità di applicare le conoscenze teoriche e metodologiche acquisite, inerenti sia i protocolli di IVM/IVF utilizzati per gli animali domestici che i comuni protocolli utilizzati nei laboratori di fecondazione assistita per IVF di oociti umani raccolti in seguito a protocolli di superovulazione.

    Autonomia di giudizio: Durante le attività didattiche svolte dallo studente durante l’ultima Unità didattica lo studente dovrà dimostrare di saper giudicare autonomamente i risultati ottenuti dall’applicazione dei protocolli appresi e dovrà saper proporre autonomamente soluzioni operative ad eventuali criticità rilevate.

    Anche al termine di questa Unità didattica lo studente potrà dimostrare la propria autonomia di giudizio attraverso la “prova tra pari”.

    Abilità comunicative: Nell’ultima Unità didattica verranno valutate le abilità comunicative dello studente durante l’allestimento dei protocolli di IVM/IVF e durante la simulazione delle fasi operative necessarie all’applicazione di protocolli di IVF in campo umano. 

    Lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di comunicare in modo corretto e con terminologia scientifica i risultati ottenuti dall’applicazione di tali procedure.

    L’abilità comunicativa dello studente verrà inoltre valutata dal docente anche durante l’esposizione orale prevista per la prova finale.

    Capacità di apprendimento: Durante l’ultima Unità didattica, sempre grazie allo stretto e continuo rapporto instaurato tra docente e il personale tecnico di supporto e lo studente, potrà essere valutato in tempo reale il grado di apprendimento del singolo studente e della classe relativamente alle conoscenze e alle abilità metodologiche previste dal programma.

    La valutazione dell’apprendimento effettuata alla fine della terza Unità didattica attraverso la “prova tra pari” e la prova intermedia potrà contribuire alla valutazione complessiva dell’apprendimento effettuata al termine del corso integrato.

    La scelta di questa organizzazione didattica durante l’insegnamento spingerà lo studente a verificare i suoi saperi durante le singole Unità didattiche dell’insegnamento, e consentirà al tempo stesso al docente di rivedere con lo studente aspetti delle Unità didattiche svolte prima di lasciare lo studente allo studio individuale necessario ad affrontare la prova finale.
    Inoltre, la valutazione dell’apprendimento globale degli argomenti trattati nel corso delle tre Unit, effettuata al momento della prova finale prevista al termine del CI, consentirà allo studente di verificare le sue conoscenze fondamentali sul corso prima di passare all’insegnamento successivo. Parallelamente consentirà al docente di modulare la sua attività didattica al grado di apprendimento della classe e, sfruttando la forte componente di lavoro individuale, far raggiungere il target formativo finale in modo uniforme ed adeguato ad un elevato numero di studenti.

    Libri di testo

    • Kay Elder and Brian Dale, "In vitro fertilization", Cambridge University Press, Cambridge, 2011, Online ISBN:9780511984761, Paperback ISBN:9780521730723, eBook ISBN: 0511990480, Print ISBN: 0521730724, Book DOI: http://dx.doi.org/10.1017/CBO9780511984761
    • Zsolt Peter Nagy, Alex C. Varghese, Ashok Agarwal, “Practical Manual of in Vitro Fertilization: Advanced Methods and Novel Devices”, Springer, New York, 2012, e-ISBN 978-1-4419-1780-5, www.springer.com
    • Coticchio, Giovanni, Albertini, David F., De Santis, Lucia, "Oogenesis", Springer, New York, 2012, ISBN: 978-0-85729-825-6 (Print), e-ISBN: 978-0-85729-826-3 (Online), http://www.springer.com/medicine
    • E. Knobil and J.D. Neill, “The Physiology of Reproduction", Raven Press, Ltd, New York, 2005, ISBN-10: 0125154003, ISBN-13: 978-0125154000, Versione e-book non disponibile.

    MATERIALE DI APPROFONDIMENTO

    • Jacek Z. Kubiak, Protein Kinase Assays for Measuring MPF and MAPK Activities in Mouse and Rat Oocytes and Early Embryos, Mammalian oocyte regulation: Methods and Protocols, Vol. 957, 2013, 77-89, http://link.springer.com/book/10.1007/978-1-62703-191-2/page/1 
    • Karl Swann, Measuring Ca2+ Oscillations in Mammalian Eggs, Mammalian oocyte regulation: Methods and Protocols, Vol. 957, 2013, 231-248, http://link.springer.com/book/10.1007/978-1-62703-191-2/page/1 
    • Hayden Homer, The APC/C in female mammalian meiosis I, Reproduction, Jun 27;146(2), 2013, R61-71, doi:10.1530/REP-13-0163, http://www.reproduction-online.org/content/146/2/R61.long
    • Carroll J, Marangos P., The DNA damage response in mammalian oocytes, Front Genet., Jun 24;4, 2013, 117, doi: 10.3389/fgene.2013.00117, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3690358
    • Wakai T, Vanderheyden V, Fissore RA.Wakai T, Vanderheyden V, Fissore RA., Ca2+ signaling during mammalian fertilization: requirements, players, and adaptations. Cold Spring Harb Perspect Biol. Apr 1;3(4). 2011, pii: a006767. doi: 10.1101/cshperspect.a006767, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3062211
    • Sirard MA., Follicle environment and quality of in vitro matured oocytes. J Assist Reprod Genet. Jun;28(6), 2011, 483-8, doi: 10.1007/s10815-011-9554-4, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3158252
    • Wassarman PM, Litscher ES., Mammalian fertilization: the egg's multifunctional zona pellucida, Int J Dev Biol. 52(5-6), 2008, 665-76, doi: 10.1387/ijdb.072524pw., http://www.ijdb.ehu.es/web/paper.php?doi=10.1387/ijdb.072524pw
    • Tom Ducibella, Rafael Fissore, The roles of Ca2+, downstream protein kinases, and oscillatory signaling in regulating fertilization and the activation of development, Developmental Biology, Volume 315, Issue 2, 15, 2008, 257-79, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012160607015989
    • K. Swann, C.M. Saunders, N.T. Rogers, F.A. Lai, PLC_(zeta): A sperm protein that triggers Ca2+ oscillations
      and egg activation in mammals, Seminars in Cell & Developmental Biology, 17, 2006, 264-273, www.elsevier.com/locate/sem/cdbd
    • Solc P., Schultz R.M. and Motlik J., Prophase I arrest and progression to metaphase I in mouse oocytes: comparison of resumption of meiosis and recovery from G2-arrest in somatic cells, Mol.Hum.Reprod., 16, 2010, 654-664, doi: 10.1093/molehr/gaq034
    • Eric Rubinstein, Ahmed Ziyyat, Jean-Philippe Wolf, Francois Le Naour, Claude Boucheix, The molecular players of sperm–egg fusion in mammals, Seminars in Cell & Developmental Biology, 17, 2006, 254-263, www.elsevier.com/locate/sem/cdbd
    • Shunichi Miyazaki and Masahiko Ito, Calcium Signals for Egg Activation in Mammals, J Pharmacol Sci, 100, 2006, 545-552, Published online in J-STAGE, DOI: 10.1254/jphs.CPJ06003X.
    • Jan Tesarik and Ermanno Greco, The probability of abnormal preimplantation development can be predicted by a single static observation on pronuclear stage morphology, Human Reproduction , 14, 1999, 1318-1323, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10325285

    PROVE INTERMEDIE

  • Corsi di recupero - Fisiologia cellulare/colture cellulari

    E' possibile trovare qui il programma del corso di recupero ed i file pdf delle lezioni relative al corso

    • Unità didattica 1: maturazione oocita, IVM e biologia del gamete maschile

      Pre-requisiti conoscitivi per il corso di IVM e IVF.

      Maturazione della cellula uovo

      Trasporto del gamete maschile all'interno del tratto genitale femminile

      Strumentazione e materiali del lab IVM/IVF

      Protocolli IVM

      • Unità didattica 2: Biologia dei gameti e tecniche di IVM e IVF

        Maturazione epididimale del gamete maschile

        Capacitazione

        Interazione tra i gameti

        Fecondazione

        Attivazione della cellula uovo 

        Protocollo di IVM e IVF con gameti di animali domestici

        • Unità didattica 3 - IVF in PMA

          la fecondazione nel laboratorio di procreazione medicalmente assistita (PMA)

          riepilogo e approfondimento delle tematiche trattate nelle precedenti Unità didattiche