MIAB Microbial agents in bioremediation

Il corso offre un approccio pratico all’applicazione delle tecniche di biologia sintetica per l’ingegnerizzazione dei microrganismi, attraverso l’analisi di casi studio reali, esercitazioni sui protocolli di ingegneria genetica, incluse le tecniche CRISPR-Cas9 e i modelli biologici, e project work dedicati alla progettazione di strategie di biorisanamento in diversi contesti di contaminazione.

Tra i principali argomenti trattati figurano le interazioni e l’adattamento dei microrganismi ingegnerizzati all’interno dei sistemi ambientali, la biosicurezza, la decontaminazione dei principali inquinanti attraverso processi enzimatici microbici, la valutazione dell’efficacia e dell’efficienza degli interventi, nonché la discussione delle questioni etiche e regolatorie associate all’utilizzo ambientale di microrganismi ingegnerizzati.

Il corso è rivolto a laureati con una formazione in biologia, biotecnologie, ingegneria, chimica e ambiti affini. È pensato per professionisti che desiderano specializzarsi nell’integrazione di tecniche di ingegneria genetica e microbiologica nella gestione e mitigazione dell’inquinamento ambientale di origine antropica, oppure nella comunicazione e divulgazione di tali tecniche. I partecipanti acquisiranno competenze nella progettazione e gestione di protocolli di biorisanamento e biosicurezza, tenendo conto sia dei limiti sia delle potenzialità delle tecnologie di biologia sintetica. Al termine del corso, queste competenze potranno essere applicate in settori eco-tecnologici quali il risanamento di siti contaminati e delle acque reflue, l’industria energetica, il settore metallurgico, gli enti regolatori e le istituzioni di ricerca e sviluppo coinvolte nella valutazione dei rischi ecologici e nello sviluppo di agenti biologici per applicazioni ambientali.

Contenuti:

Batteri utilizzati nel biorisanamento: biologia e fisiologia

• Meccanismi di degradazione e metabolismo enzimatico degli inquinanti, con il microbial leaching come esempio.
• Cicli dei nutrienti nei microrganismi: ciclo del carbonio, sintrofia e metanogenesi, cicli dell’azoto, dello zolfo e del ferro.
• Strategie di adattamento microbico. Simbiosi pianta-microrganismo.
• Sequenziamento del DNA tramite tecnologia Nanopore.
• Galleria mellonella come modello in vivo.
• Esempi di successi e insuccessi nel biorisanamento microbico.

Sistemi microbici ingegnerizzati per il biorisanamento

• Introduzione alla biologia sintetica applicata ai sistemi ambientali.
• Tecniche avanzate di clonaggio; editing genetico, ad esempio CRISPR/Cas.
• Metodi di trasferimento del materiale genetico nei microrganismi, quali elettroporazione, coniugazione, vettori virali, e strategie di biocontenimento, inclusi il monitoraggio e la tracciabilità della distribuzione dei batteri ingegnerizzati.
• Modellizzazione dell’espressione genica. Simulazione di vie metaboliche. Progettazione di circuiti genetici nei batteri per il biorisanamento e analisi di progetti reali di biorisanamento, ad esempio sversamenti di petrolio e trattamento delle acque reflue.

Etica e regolamentazione

• Introduzione alle principali implicazioni etiche, legali e sociali, ELSI, relative ai microrganismi ingegnerizzati e al loro utilizzo nel biorisanamento ambientale. Discussione delle sfide etiche e bioetiche associate alla biologia sintetica.
• Panoramica delle normative nazionali, europee e globali relative alla biologia sintetica, incluse le principali linee guida internazionali di biosicurezza riguardanti le biotecnologie emergenti.

Corso realizzato in collaborazione con l’Università di Wrocław nell’ambito dell’Alleanza europea Arqus, all’interno dell’iniziativa Arqus “T06.3 Microcredentials for flexible learning”.