Download - Lez Patol Cromosomiche
La patologia cromosomica
LO STUDIO DEI CROMOSOMI: CITOGENETICA
0.5% DEI NEONATI: MALATTIE
CROMOSOMICHE
ANOMALIE CROMOSOMICHE IN CELLULE
SOMATICHE: TUMORI
TECNICHE PER LO STUDIO DEI CROMOSOMI
TECNICHE DI BANDEGGIO
CROMOSOMICO
BANDE G: trattamento con Tripsina, colorazione con Giemsa. Bande scure ricche in A e T
BANDE Q: colorazione con Quinacrina (o DAPI o Hoechst), coloranti fluorescenti che si legano preferenzialmente alle zone ricche in A e T
BANDE R: denaturazione al calore in soluzione salina, poi colorazione con Giemsa. Denaturazione delle zone ricche in A e T, quindi si ottiene un pattern di bandeggio “reverse” rispetto alle bande G
BANDE C: denaturazione in soluzione satura di idrossido di bario, poi colorazione Giemsa. Mettono in evidenza l’eterocromatina costitutiva
BANDE T: Trattamento aggressivo con calore e colorazione Giemsa, servono a evidenziare un gruppo di bande R localizzate in prossimità dei telomeri
CENTROMERO
CENTROMERO: UNISCE I DUE CROMATIDI FRATELLI, SITO DI FORMAZIONE
DEL CINETOCORO (STRUTTURA CHE LEGA I MICROTUBULI DEL FUSO E REGOLA
I MOVIMENTI DEI CROMOSOMI DURANTE LA DIVISIONE CELLULARE
FUNZIONE DEI TELOMERI
Protezione delle estremità dei cromosomi dalla
degradazione e dalla fusione coda-coda con
altri cromosomi
Invecchiamento cellule somatiche:
accorciamento dei telomeri
Cellule germinali e cellule tumorali:
TELOMERASI, enzima che preserva i telomeri
dall’accorciamento
Normal disomic (diploid) complement
2n = 2x
Monoploidy (haploidy) - loss of a
complete set of chromosomes
Triploidy - 3x
Tetraploids - 4x
Monosomy 2n -1
loss of a single chromosome
Trisomy 2n+ 1
gain of an extra chromosome
Four major types:
Deletions
Duplications
Inversions
Translocations
Deletion - deficiency
Duplications
Inversions
Anomalie cromosomiche
Quali e cosa
sono
la loro
frequenza
Anomalie cromosomiche
Bilanciate: nella maggioranza dei casi
non sono correlate ad un
fenotipo anomalo
Sbilanciate: sono correlate ad un
fenotipo anomalo (
malformazioni e/o ritardo
mentale)
Quali sono le anomalie
cromosomiche
Di numero trisomie
monosomie
triploidie
tetraploidie
Di struttura traslocazioni
inversioni
delezioni
duplicazioni
ANOMALIE CROMOSOMICHE
Risoluzione Microscopica: 4Mb
ANOMALIE COSTITUZIONALI: presenti in cellule di tutto il corpo.
Spermatozoo e ovulo normali, fecondazione anomala o evento
anomalo nelle prime fasi di sviluppo embrionale
ANOMALIE SOMATICHE: presenti in un piccolo sottogruppo di
cellule o tessuti. Diverse costituzioni cromosomiche pur
derivando tutte le cellule dallo stesso zigote. MOSAICO
GENETICO.
DIPLOIDIA UNIPARENTALE: prodotto del concepimento in cui tutti
i cromosomi derivano da un unico genitore
DISOMIA UNIPARENTALE: due omologhi di una specifica coppia
di cromosomi derivano da uno solo dei due genitori
ANOMALIE DI NUMERO: CAMBIAMENTO NEL NUMERO DI
CROMOSOMI SENZA ROTTURE CROMOSOMICHE
POLIPLOIDIA: la più comune è la TRIPLOIDIA dovuta a fecondazione
di un singolo ovulo da parte di due spermatozoi (DISPERMIA) o
dalla fecondazione che coinvolge un gamete diploide anomalo.
TETRAPLOIDIA: dovuta al non completamento della prima divisione
zigotica
POLIPLOIDIA COSTITUZIONALE: rara, ma cellule del fegato o di
tessuti di rigenerazione sono tetraploidi a causa della
reduplicazione del DNA della mitosi. Megacariociti, cellule del
midollo osseo con nuclei molto grandi: 8-16 volte il numero
aploide di cromosomi, sono precursori delle piastrine
Piastrine ed altre cellule completamente differenziate (es.
eritrociti o cellule epiteliali squamose): NULLIPLOIDI (prive di
nucleo)
ANEUPLOIDIA
MONOMIE e TRISOMIE
CELLULE NEOPLASTICHE: aneuploidia estrema, con anomalie
cromosomiche multiple
CAUSE DI ANEUPLOIDIA:
NON-DISGIUNZIONE: incapacità di cromosomi separati di appaiarsi
durante la prima divisione meiotica, o dei cromatidi fratelli appaiati
di separarsi nella seconda divisione meiotica. I due cromosomi o
cromatidi congiunti migrano ad un polo e vengono inclusi in una sola
cellula figlia, mentre l’altra avrà materiale genetico in meno
RITARDO ANAFASICO: ritardata migrazione del cromosoma durante
l’anafase, conseguente perdita del cromosoma. Mancata
incorporazione di un cromosoma nel nucleo di una delle cellule figlie.
MIXOPLOIDIA
MOSAICISMO: due o più linee cellulari derivanti dallo stesso
zigote
CHIMERA: due o più linee cellulari diverse che originano da
zigoti differenti
Mosaicismo: non disgiunzione o ritardo cromosomico
verificatisi in una delle divisioni mitotiche in fase
embrionale precoce. Cellule monosomiche muoiono dopo
poco tempo.
La non disgiunzione mitotica è abbastanza improbabile, i
mosaici umani diploidi/triploidi derivano dalla fusione del
secondo globulo polare con uno dei nuclei in normale
divisione di un normale zigote aploide
ANOMALIE CROMOSOMICHE STRUTTURALI: RISULTATO DI
ROTTURE CROMOSOMICHE
Se un cromosoma di rompe in un unico punto, le sue estremità del punto di rottura vengono riunite da un enzima di riparazione
DELEZIONE TERMINALE: assenza di un telomero funzionale produce instabilità ed il cromosoma viene degradato
Rotture in più punti: gli enzimi di riparazione hanno difficoltà a riconoscere le diverse estremità danneggiate ed è possibile che si verifichino le aberrazioni cromosomiche strutturali
ANOMALIE CROMOSOMICHE BILANCIATE: se non c’è acquisizione o perdita netta di materiale cromosomico
ANOMALIE CROMOSOMICHE SBILANCIATE: se c’è acquisizione o perdita netta di materiale cromosomico
TRASLOCAZIONI
CROMOSOMICHE:
ROTTURE SU PIU’
DI UN CROMOSOMA
TRASLOCAZIONE
RECIPROCA
BILANCIATASBILANCIATA
PORTATORE DI TRASLOCAZIONE BILANCIATA:
PUO’ PRODURRE GAMETI NON BILACIATI
CHE ORIGINERANNO ZIGOTI CON TRISOMIA
PARZIALE O MONOSOMIA PARZIALE PER
DEFINITE REGIONI CROMOSOMICHE
ROTTURA VICINO AI CENTROMERI DI
DUE CROMOSOMI ACROCENTRICI
TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANA
BILANCIATA
TRE ROTTURE CROMOSOMICHE
BILANCIATA
IN ENTRAMBI I CASI LA PROGENIE DEI PORTATORI PUO’ ESSERE A RISCHIO DI
MONOSOMIA E TRISOMIA TOTALI (A) O PARZIALI (B). GAMETI SBILANCIATI
TRASLOCAZIONE ROBERTSONIANA
BILANCIATA 14/21
DIPLOIDIA UNIPARENTALE E DISOMIA
UNIPARENTALE
La diploidia uniparentale impedisce lo sviluppo
embrionale e la disomia uniparentale o la isodisomia
uniparentale (due copie identiche di un unico
cromosoma omologo) sono spesso causa di malattia
Disomia uniparentale o isodisomia uniparentale:
derivano dalla perdita di una copia cromosomica
extra-numeraria in uno zigote incompatibile con la
vita, che restaura così il normale numero
cromosomico.
La non disgiunzione
Esistono fattori che
influenzano la non
disgiunzione ?
Non ben conosciuti
Dove e quando avviene la non
disgiunzione ?
Più frequentemente nella I °
meiosi materna
Gravità delle anomalie cromosomiche
La gravità è correlata al
tipo di cromosoma e alla
quantità di geni
interessati
Tanto più grave è lo
sbilanciamento
cromosomico tanto più
precoce sarà
l’interruzione di
gravidanza
La frequenza delle anomalie
cromosomiche è:
Direttamente correlata
con l’età materna
Inversamente correlata
con l’epoca
gestazionale
La frequenza delle anomalie cromosomiche
alla nascita è 0.65%
Trisomie +21 0.12% 1 su 833
+18 0.013%
+13 0.004%
Monosomie 45,X 0.024%
Tr. bilanciate 0.2% 1 su 500
Tr. sbilanciate 0.05%
Nielsen et al. Human Genet. 1982 ; 61 : 98
Aneuploidie più frequenti alla
nascita
Malattie dovute ad aberrazioni
cromosomiche.
1. ANEUPLOIDIE (anomalie numeriche)
- sindrome di Down
- sindrome di Klinefelter
- sindrome di Turner
La percentuale di bambini Down con Trisomia 21 libera aumenta progressivamente con l'aumentare dell'età materna al parto.
Sindrome di Down.
ETA' MATERNA TIPO DI ANOMALIA (in percentuale)
ANNI 47, +21 MOSAICO TRASLOCAZIONE
15 -19 85 5 10
20 - 24 90 1 9
25 -29 91 2 7
30 -34 93 3 4
34 - 40 97 1 2
oltre i 40 97 2 1
Sindrome di Down.
TIPO DI ALTERAZIONE FREQUENZA
LIBERA 47, +21 93 - 96%
MOSAICISMO 47, +21/46 2 - 4%
TRASLOCAZIONI
ROBERTSONIANE
t(14;21) 2%
t(21;21) 3%
t(13;21) 3%
t(15;21) 2%
t(21;22) 1%
ALTRE
TRASLOCAZIONI
< 1%
DUPLICAZIONI
INTERSTIZIALI
<< 1%
Sindrome di Down.
Come si forma un mosaico
Come si forma un mosaico
S. Turner
Sindrome di Turner
Sindrome di Turner.
bassa statura
pterigio del collo
torace a scudo
gomito valgo
mamelle iposviluppate
Sindrome di Klinefelter.
Sindrome di Klinefelter.
ginecomastia
sproporzione degli arti
ipogonadismo
problemi di
comportamento
FREQUENZA DELLE ANOMALIE CROMOSOMICHE NEGLI
ABORTI SPONTANEI
su 8841 aborti spontanei del primo trimestre 3613
(40.87%) presentano anomalie cromosomiche
trisomie autosomi 52%
45,X 19%
poliploidie (triploidie 16% ) 22%
riarrangiamenti strutturali 7%
A. Milunsky “ Genetic disorders and the fetus” 1992
Frequenza delle anomalie cromosomiche in
diagnosi prenatale
Età
materna L. A. CVS
35a 0.76 % 0.78 %
40a 2.50 % 3.40 %
45a 8.33 % 7.14 %
FISH(Fluorescence in situ hybridization)
FISH è una tecnica di ibridazione che
permette, dopo fissazione di metafasi e
nuclei in interfase su vetrino, di identificare
sequenze specifiche negli acidi nucleici.
Tale identificazione avviene mediante
sonde marcate in maniera non isotopica,
impiegando fluorocromi che emettono a
diverse lunghezze d’onda.
nucleotidi biotinilati
marcatura della
sonda
sonda biotinilata
denaturazione della
sonda
cromosomi denaturati
ibridazione
sonda ibridata al DNA
cromosomico
avidina fluorescinatacromosomi con sonda fluorescinata
visualizzazione al
microscopio
cromosomi con segnali fluorescenti in
corrispondenza del segmento di DNA
riconosciuto dalla sondaRappresentazione schematica dell’ibridazione in situ fluorescente (FISH).
TIPI DI SONDE
Sequenze ripetute:• alfa satellite
• beta satellite
• satelliti classici
• telomeriche
Sequenze uniche:• DiGeorge
• Prader Willi
• Williams
• ecc.
Painting
TIPI DI SONDE
ABERRAZIONI
CROMOSOMICHE
IDENTIFICABILI
MATERIALE
IMPIEGATO
Sequenze ripetute- Trisomie
- MonosomieNuclei in interfase
Painting
- Riarrangiamenti
cromosomici
- Identificazione di
cromosomi marcatori
Metafasi
Sequenze uniche
- Microdelezioni e
duplicazioni
- Riarrangiamenti
cromosomici
Metafasi e
nuclei in interfase
CHROMOSOME PAINTING
LA FISH IN DIAGNOSI PRENATALE
Da 15 ml di liquido amniotico
metafase: - Cariotipo
- FISH per diagnosi di
microdelezioni
- FISH per diagnosi di
riarrangiamenti cromosomici
Da 2 ml di liquido amniotico
nucleo: - FISH per diagnosi di sesso
- FISH per anomalie numeriche
DIAGNOSI PRENATALE
PRINCIPALI SINDROMI DA MICRODELEZIONE
SINDROMELOCALIZZAZIONE
CROMOSOMICA
SOGGETTI CON
MICRODELEZIONE
Prader Willi/Angelman 15q11.13 70%
Williams 7q11.23 90%
DiGeorge/Velocardiofacciale 22q11.2 75%
Smith-Magenis 17p11.2 95%
Miller-Dieker 17p13.3 90%
DIAGNOSI DI ANEUPLOIDIE
FISH
SVANTAGGI
costi elevati
diagnosi non
completa
VANTAGGI
rapidità
identificazione di
microdelezioni e
riarrangiamenti
complessi
diagnosi su nucleo
RECUPERO DI CELLULE FETALI DAL SANGUE
PERIFERICO MATERNO
Metodica in fase di studio
Diagnosi sicuramente non invasiva
Possibilità di uno studio sia citogenetico che
molecolare
RECUPERO DI DNA FETALE DAL PLASMA
MATERNO
Sindrome di Down.