Appunti di Genetica medica completi per esame

Genetica medica

Introduzione alla genetica

La genetica è la scienza che si occupa dell’ereditarietà dei caratteri mediante lo studio di: trasmissione da una generazione all’altra, mutazioni ed evoluzione, modalità di espressione di un organismo completo, linguaggio molecolare.

• Gene: segmento di DNA codificante
• Locus: posizione specifica di ciascun gene su ciascun cromosoma
• Alleli: forme alternative di un gene
• I legge di Mendel o della segregazione: nella meiosi i due alleli segregano in gameti diversi. In ogni gamete sarà presente in maniera casuale l’allele di origine paterna o l’allele di origine materna
• II legge di Mendel o dell’assortimento indipendente: alleli e loci localizzati su cromosomi diversi si distribuiscono nei gameti in modo indipendente

Genotipo: costituzione genetica di un organismo, insieme dei geni che vengono ereditati.

Carattere: qualunque caratteristica di un organismo che sia rilevabile con un qualunque mezzo di indagine. Se un carattere è controllato da alleli a un solo locus (cioè singolo gene) si definisce monofattoriale.

Fenotipo: diverse forme con le quali un carattere si presenta nelle persone. È potenzialmente variabile (genotipo è fisso) in quanto è la risultante di una serie complessa di interazioni dei geni e con l’ambiente.

Livelli fenotipici

Possono essere esaminati diversi tipi di livelli fenotipici: es. l’anemia falciforme è una malattia ereditaria dovuta alla presenza di emoglobina con una catena beta anomala (HbS). Questo carattere può essere esaminato a più livelli:

• Fenotipo clinico: sintomi rilevabili tipici
• Fenotipo cellulare: morfologia dei globuli rossi
• Fenotipo molecolare: si analizza la molecola di emoglobina in base alla diversa corsa elettroforetica

Anamnesi familiare e ereditarietà

L’analisi genetica formale dell’uomo prevede:

• Ricostruzione della storia della famiglia in cui compare il carattere in esame
• Rappresentazione grafica di tutti i membri (pedigree)

Probando: è il membro della famiglia attraverso il quale è stato preso in esame il resto della famiglia e da cui si è partiti nella raccolta dell’anamnesi familiare. Da indagare: aborti e/o morti neonatali, consanguineità, provenienza geografica/etnica dei diversi rami familiari, presenza segni o sintomi patologia in altri familiari.

Eredità mendeliana: autosomica dominante

• Una persona affetta ha almeno un genitore affetto
• Sono colpiti entrambi i sessi
• Ogni figlio ha il 50% di possibilità di essere affetto

Neurofibromatosi: malattie caratterizzate dal coinvolgimento dei tessuti derivati dalle creste neurali (NF1, NF2, NF3). NF1: malattia multisistemica, ha ripercussioni a livello di molti organi e apparati, anche al sistema nervoso. La diagnosi di questa malattia è di pertinenza del neurologo o del dermatologo (presenza di macchie sulla pelle), sono state elaborate delle linee guida per le quali si può fare la diagnosi di NF1, devono essere presenti 2 di questi criteri (es. presenti più di 6 macchie caffè-latte, presenza di lentiggini ascellari e/o inguinali, glioma del nervo ottico ecc.). Il gene mappa sul braccio lungo del cromosoma 17, le mutazioni sono di diverso tipo ma la maggior parte sono tronche.

Diagnosi molecolare della NF1

La diagnosi molecolare su un individuo affetto da NF1 può essere effettuata in 3 modi:

• Analisi di linkage: studio della segregazione familiare attraverso l’analisi di marcatori genetici fiancheggianti il gene malattia, si riesce a distinguere il cromosoma affetto da quello normale.
• Sequenziamento diretto: analisi di mutazioni in un gene noto, richiede solo il campione del paziente, efficace quando la patologia è legata ad un solo gene.

Esistono patologie dopo più geni sono coinvolti. Nel passato “gene by gene” venivano analizzati i singoli geni sequenzialmente in base alla frequenza di mutazione nella popolazione e alle caratteristiche cliniche e familiari del paziente in esame.

Next Generation Sequencing (NGS)

Da una decina di anni le tecniche si sono evoluti e si è passati alla next generation sequencing (NGS): sequenziamento massivo parallelo di molecole di DNA amplificate in modo clonale o di singole molecole di DNA, studiati più DNA di più pazienti.

NGS nella routine diagnostica utilizzate per sequenziare un pannello di geni che noi sappiamo essere associati ad una patologia ereditaria caratterizzata a eterogeneità genetica. La stessa tecnica può essere utilizzata per sequenziare l’intero genoma dell’individuo, a scopo di ricerca viene utilizzato il sequenziamento dell’intero genoma con incluse le regioni non codificanti (tecnica utilizzata per andare a identificare nuovi geni malattia).

Da un esperimento di NGS si ottengono un gran numero di varianti sul DNA, sul singolo individuo si possono arrivare anche a migliaia di varianti (la maggior parte benigne e non associate a patologie). Il genetista deve identificare la variante, tra le tante, che risulta essere associata a patologia.

Le varianti devono essere classificate in 5 classi di patogenicità, da quelle definite benigne fino ad arrivare alle varianti sicuramente patogenetiche.

NGS: dal risultato al referto

• Verifica dei parametri di corsa NGS (verifica se la variante identifica davvero una certa malattia)
• Studio della variante con i sistemi di predizione bioinformatica
• Conferma presenza della variante con sequenziamento diretto
• Ricerca della variante all’interno della famiglia
• Rivalutazione dati clinici e strumentali del paziente

Vantaggi e svantaggi del NGS

Vantaggi:

• Aumento della resa diagnostica in malattie neuromuscolari con elevata eterogeneità genica
• Analisi di più geni contemporaneamente con diminuzione dei costi e dei tempi
• Identificazione rapida di mutazioni in geni rari e non testati
• Evita il ricorso a tecniche invasive (es. biopsia)

Svantaggi:

• Non adatto per malattie da espansione di triplette
• Necessità di una precisa diagnosi clinica
• Enorme mole di dati generati che devono essere analizzati da personale esperto con conoscenza della patologia o dei geni testati

Eredità autosomica recessiva

• Sono necessarie due copie dell’allele mutato per causare la malattia
• Maschi e femmine sono ugualmente affetti
• Gli individui hanno di solito genitori sani (portatori eterozigoti)
• Individui eterozigoti hanno il 25% di rischio di avere figli affetti
• Aumentata incidenza in presenza di consanguineità

Fibrosi cistica (FC)

Frequenza di portatori in Italia 1 su 25. Diagnosi effettuata alla nascita, nella quarta giornata di vita si misura il dosaggio della tripsina/tripsinogeno; se positivo si misura il dosaggio del sudore che deve essere maggiore di 60 per essere positivo, una volta positivo il sospetto di FC deve essere confermato dall’analisi molecolare. Il gene che codifica è localizzato nel braccio lungo del gene 7 costituito da 27 esoni.

Nella popolazione esiste la mutazione Delta F 508, particolarmente frequente (70-80% dei pazienti con FC), si ha la delezione di 3 nucleotidi che provoca la perdita dell’aminoacido fenilalanina codificato dal codone 508. A carico del gene della FC sono state definite oltre 2000 mutazioni oltre la Delta F 508. Le mutazioni a carico del gene CFTR (della FC) sono state divise in 6 classi, le mutazioni di classe 1-2-3 sono associati a problemi lievi, le mutazioni 4-5-6 sono associate a gravi problemi.

• Sintomi respiratori: tosse, bronchiti persistenti; infezioni polmonari (causa morte)
• Sintomi gastrointestinali: insufficienza pancreatica; malassorbimento
• Sterilità: 95% maschi; 25% femmine

Test genetico

Test genetico: analisi di DNA, RNA, cromosomi, proteine per evidenziare genotipi, mutazioni o cariotipi correlabili con patologie umane ereditarie. Utilizzato per individuare o escludere mutazioni associate a malattie genetiche o per definire la variabilità genetica allo scopo di identificare suscettibilità e resistenze individuali o per scopi medico-legali.

• Diagnostico (più utilizzato): permette di stabilire una diagnosi o di confermare un sospetto clinico in un individuo già affetto. Richiesto dal clinico di riferimento per una patologia ereditaria.
• Presintomatico: permette di identificare in un soggetto sano, a rischio, una mutazione che è sempre associata allo sviluppo di una malattia.
• Predittivo: permette di identificare in un soggetto sano, a rischio, una mutazione che predispone allo sviluppo di una malattia (es. tumore alla mammella).
• Screening: identificazione portatori sani nella popolazione, neonatali, prenatali.

La comunicazione, l’interpretazione dei risultati e la consulenza sulle loro possibili implicazioni devono essere considerate parti integranti di un test genetico. I potenziali utenti di un test genetico devono essere informati sulle implicazioni delle scoperte genetiche.