Genetica medica

Appunti di genetica medica

Introduzione

Università degli studi di Torino – Corso di Laurea in infermieristica sede di Cuneo

Docente: Daniela Giachino

Appunti redatti da Inaudi Sara nell’anno accademico 2020/2021

I genetisti sono pochi. La specializzazione di genetica medica è aperta sia ai medici sia ai biologi. I biologi si occupano più degli aspetti tecnici (produzione dei referti), i medici si occupano della parte di consulenza genetica e dell’indicazione a fare un determinato approfondimento genetico. Quando si parla di malattie genetiche si parla di diagnosi di malattie e di predisposizione genetica. Per l’esecuzione degli esami genetici è necessario un consenso specifico da parte del paziente che può essere in qualsiasi momento revocato, inoltre è necessario chiedere alla persona se vuole conoscere il risultato.

La cartella genetica

È fondamentale conoscere la storia della famiglia, l’individuo inserito nel suo contesto familiare, per cui la cartella genetica comprende tutta la famiglia e a distanza di anni queste vengono aggiornate con l’inserimento delle nuove generazioni. La genetica medica si occupa delle caratteristiche biologiche ereditate. Per sua stessa natura è una disciplina che guarda all’individuo inserito nel suo contesto familiare. Strumento indispensabile è quindi l’anamnesi personale (storia clinica dell’individuo) unita all’anamnesi familiare (almeno tre generazioni). Questo serve a capire se ci può essere una trasmissione alle discendenze.

L'albero genealogico

L’albero genealogico è una fotografia della famiglia: in alto le generazioni più anziane, in basso le ultime generazioni. Il quadrato indica il sesso maschile, il cerchio indica il sesso femminile. Tutti gli individui dell’albero genealogico sono uniti tramite delle relazioni: linea orizzontale indica il matrimonio di due soggetti. La linea verticale centrale indica i figli. La struttura ci dà informazioni sulla composizione della famiglia (numero, sesso e relazioni). Le informazioni aggiunte sopra i simboli sono informazioni riguardo la storia clinica degli individui. Il rombo indica che il sesso non è determinato. Se il soggetto è già deceduto viene barrato in modo tale da sapere che è necessario individuare le cause di morte e che sarà difficile avere un campione biologico di questa persona (quadrato barrato o cerchio barrato). L’albero genealogico è il pedigree della famiglia e ci fornisce informazioni sull’anamnesi familiare.

Il probando è la persona sulla quale verranno fatti gli esami genetici. Non sempre c’è una corrispondenza tra colui che richiede la consulenza e colui sul quale verrà eseguito l’esame genetico. Le generazioni vengono nominate in numeri romani dall’alto verso il basso e i soggetti vengono numerati da sinistra verso destra. Una gravidanza si segnala come se ci fosse un nuovo individuo figlio dei genitori con un rombo (sesso non determinato). Se non è figlio biologico di fianco si mettono due parentesi quadre ([]). Se un figlio viene dato in adozione la parentesi è girata verso l’esterno (][).

• Dobbiamo aver chiaro chi si presenta in consulenza ossia il consultando.
• Indicare l’età degli individui della famiglia (età in vita/età in morte).
• Indicare le patologie rilevanti.
• Indicare l’età delle patologie rilevanti.
• Inserire una legenda per i simboli adottati.
• Indicare il codice della cartella/cognome della famiglia/data di compilazione.
• Se è noto il gene e la mutazione indicare che è portatore della mutazione (+) o non portatore (-).

Se l’albero genealogico è stato raccolto adeguatamente, rappresenta gran parte della consulenza.

La consulenza genetica

La consulenza genetica è un processo di comunicazione che riguarda gli aspetti umani legati alla presenza o al rischio di comparsa di una malattia genetica in una famiglia che ha l’obiettivo di aiutare l’individuo o i familiari a:

• Comprendere la diagnosi, il probabile decorso e i trattamenti possibili.
• Valutare il rischio di trasmettere la malattia.
• Proporre le scelte alternative in risposta a quel rischio.
• Fare una scelta personale, autonoma e appropriata al rischio, ai loro valori familiari ed etico-religiosi (non tutte le donne in caso di feto con sindrome di Down decidono di abortire).
• Raggiungere il miglior adattamento possibile alla malattia e/o al rischio.

In caso di feto con gravi malformazioni, si può valutare il rischio che ad una futura gravidanza si riverifichi tale condizione. Le persone che possono essere coinvolte durante la consulenza genetica sono: genetista medico, infermiere specializzato in genetica e psicologo (può essere un supporto per i familiari).

Il consultando è chi richiede la consulenza (affetto o non affetto). Il probando è chi è affetto da una patologia e pone per la prima volta la famiglia all’attenzione del consulente. Una competenza in genetica può essere richiesta in un consultorio familiare, in un ambulatorio di medicina generale (il MMG è il principale richiedente di consulenze, spesso seguono intere famiglie o parte di esse per cui possono sospettare una certa familiarità delle patologie e richiedere ulteriori accertamenti), in un ambulatorio specialistico, in un centro per malattie rare, in un centro di diagnosi prenatale. Il setting permette di far conoscere chi si è, cosa si farà e perché, a cosa serve e cosa sai già.

Test genetici

Uno stesso gene può avere un’unica manifestazione (unica patologia) o più manifestazioni. Diversi geni possono determinare una stessa patologia. Ci sono alcuni test genetici che guardano i cromosomi. Gli esami che vengono fatti guardando nella lunghezza e nella struttura i cromosomi sono citogenetici (guardano i cromosomi nella loro interezza). Ci sono esami che vengono fatti in provetta, dove non si vede il DNA ma solo alcuni aspetti e sono esami molecolari (guardano tratti del DNA). Gli esami genomici guardano l’intero patrimonio genetico (possono essere esami citogenetici o molecolari di sequenziamento del DNA). Ci possono essere delle indagini che guardano solo un cromosoma o che all’interno di un cromosoma si valutano specifici geni. I geni sono quelle porzioni che codificano per le proteine. Tra i geni ci sono le regioni intergeniche che permettono il corretto funzionamento dei geni.

• Esami del cariotipo. L’analisi del cariotipo permette di evidenziare eventuali anomalie sia numeriche (quali trisomie), che strutturali (traslocazioni, delezioni). Serve una provetta di sangue con cellule che si mantengono vitali, per cui si usa la provetta con litio eparina.
• Array CGH
• FISH
• Real Time PCR
• Protocolli di sequenziamento tradizionali (Sanger Sequencing) o innovativi (NGS Sequencing)

Quando chiedo un esame devo essere consapevole di cosa chiedo, di quando chiederlo, con quale tecnologia, su quale materiale, in quale paziente, se la risposta è sufficiente, come gestire il risultato, ipotizzare le ricadute che la comunicazione del risultato può avere sulla famiglia e sulla condizione clinica. Non per tutti può essere possibile analizzare il materiale genetico a partire dal sangue periferico, per cui può essere necessario eseguire una biopsia, analizzare le cellule del sedimento urinario. Gli esami molecolari da sangue possono essere fatti da provetta per emocromo. Fondamentale una corretta identificazione del soggetto al quale si fa il prelievo. La problematica più grossa non è tanto la conservazione, quanto la contaminazione (consideriamo contaminato il prelievo di liquido amniotico o villi fetali, in quanto è presente anche il DNA materno).

Chi è andato a fare la consulenza è indicato con una freccetta.

BRCA (Tumore mammella)

OVCA (Tumore ovaio)

Prima bisogna capire se qualcuno nella famiglia ha una mutazione genetica, successivamente si può verificare chi ha la mutazione e quindi ha una predisposizione oncologica. Non basta sapere che è presente la mutazione, bisogna sapere la sua precisa localizzazione. Se un genitore ha una mutazione tutti i figli possono avere quella mutazione. Nel momento in cui si chiede il consenso informato prima dei test genetici si chiede:

• Se si vuole venire a conoscenza del risultato.
• Se si vuole rendere disponibile il risultato qualora possa garantire un processo di prevenzione alla persona e ai familiari. Si dice che nella famiglia c’è qualcuno con la mutazione senza specificare chi ha la mutazione. Ciascuno di noi ha il diritto di conoscere la presenza di mutazioni nella propria famiglia, soprattutto se grazie a questa conoscenza ci si può proteggere e proteggere i familiari.

Citogenetica

Citogenetica è quella parte della genetica che si occupa dell’analisi dei cromosomi. Nelle nostre cellule è presente il DNA a doppia elica, che si organizza con le proteine. Nell’arco del ciclo cellulare assume forme diverse. Si possono osservare malattie genetiche sia che riguardano errori delle singole molecole di DNA, ma è possibile avere anche alterazioni genetiche che riguardano il numero, la forma e la struttura dei cromosomi. Il DNA si misura in paia di basi.

Le nostre cellule in un certo momento della loro vita sono prossime alla divisione cellulare. In laboratorio è possibile stimolare le cellule affinché si trovino in questa fase. È possibile analizzare le cellule a partire da un campione di sangue periferico, dal quale si separano di globuli bianchi (dotati di nucleo), che vengono trattati in laboratorio e tenuti in condizioni tali da favorire la loro crescita. Si aggiungono anche fattori di crescita che stimolano le cellule ad entrare nella fase di divisione. In questa fase si aggiunge un veleno (COLCHICINA o VINBLASINA) che blocca le cellule in metafase andando ad agire sui filamenti dei microtubuli. Successivamente le cellule vengono trattate con soluzione ipotonica, che favorisce l’entrata di acqua nelle cellule e in tal modo si rompono le membrane cellulari. La soluzione che si ottiene viene posizionata su dei vetrini e si lascia asciugare. Le cellule che si stavano dividendo avevano i loro cromosomi organizzati e liberi. Le cellule in interfase hanno dei nuclei tondeggianti. Si colorano i cromosomi affini a questi coloranti (anche i nuclei si colorano). I cromosomi sono visibili unicamente al microscopio. Si ottiene una rielaborazione dell’immagine in modo tale che venga immediatamente identificata la forma del cromosoma. Dall’immagine citogenetica si arriva al cariotipo che è il quadro ordinato del corredo cromosomico di un individuo. Nella specie umana ci sono 46 cromosomi, distribuiti a coppie tranne per i cromosomi sessuali (femmina coppia di due cromosomi X, maschio un cromosoma X e uno Y).

Classificazioni dei cromosomi

Classificazione sulla base della dimensione e posizione del centromero: Ogni cromosoma deve essere dotato di centromero (porzione di cromosoma, che per caratteristiche di sequenza consente l’aggancio di proteine importanti che si agganciano a loro volta alle proteine dei microtubuli). Il centromero nei cromosomi umani può essere in diverse posizioni:

• Metacentrico (a metà)
• Submetacentrica (un po’ più lontana dal centro)
• Acrocentrici (in punta al cromosoma)
• Telocentrici (non si ha porzione codificante al di là del centrometro)

Classificazione sulla base del bandeggio: cromosomi sottoposti all’azione della tripsina e poi colorati tramite la colorazione con Giemsa (si formano bande G) si osservano ripetizioni di bande chiare e scure diverse. La distinzione in bande chiare e scure ci esprime anche la composizione dei cromosomi. Le bande chiare sono più ricche di basi guanina e citosina (quindi di geni). Le bande scure sono più ricche di basi adenina timina (non codificano per i geni).

I cromosomi possono essere classificati anche per la forma e le dimensioni: alcuni sono più grandi e altri più piccoli.

Anomalie del cariotipo

Anomalie di numero

Buon preparato, buona immagine, messi in ordine e contati.

Trisomie (corredo cromosomico umano è formato da 23 coppie. Le nostre cellule sono diploidi ossia noi riceviamo un corredo aploide da ciascun genitore (23). Nella meiosi le cellule vanno incontro ad una doppia divisione, dovuta al fatto che si produce una cellula con metà del patrimonio genetico della cellula adulta. Dopo la fecondazione si ricostituisce la condizione diploide. Nelle cellule umane ci sono 46 cromosomi): ossia eccesso di un cromosoma. Possono essere a carico degli autosomi (23 cromosomi – sono anomalie vitali) o eterocromosomi (X aggiuntiva, Y aggiuntiva, 47 cromosomi). Trisomia 21 (sindrome di Down), 13 (sindrome di Patau), 18 (sindrome di Edward), X, Y.

Monosomie: Nella sindrome di Turner si hanno 45 cromosomi (uno in meno, unica monosomia compatibile con la vita. Un solo cromosoma per una coppia. Il citogenetista al microscopio osserva 45 cromosomi di cui uno è il cromosoma X.

Triploidie (3 volte 23, quindi 69) – tetraploide (4 volte 23, quindi 92): numero corretto per coppia, ma numero eccessivo di corredi cromosomici.

Anomalie di struttura

Numero può essere normale.

Traslocazioni (scambio tra una parte di materiale tra cromosomi. È necessario il bandeggio per riconoscere qual è l’impronta digitale di un singolo braccio di cromosoma. Possono essere bilanciate se dal cromosoma 1 una parte va sul cromosoma 5 e viceversa. Punti di rottura si chiamano breakpoint (si possono interrompere geni, si può perdere del materiale o aggiungere materiale che cambia la situazione)). La traslocazione è detta bilanciata se lo scambio non comporta la perdita o il guadagno di materiale genetico.

Inversioni (alterazioni nell’ordine). Un’inversione cromosomica è uno segmento che è stato ruotato nell’orientamento opposto. Tutto rimane nel cromosoma. Ma può cambiare la posizione del centromero, inoltre si crea un’interruzione e successivamente ricucitura del danno può creare alterazioni nel funzionamento di uno o più geni).

Cromosomi ad anello (perdita dei due telomeri, ossia parte in cima o ai cromosomi e della porzione centrale per cui diventano di forma circolare)

Isocromosoma (errore di divisione durante l’anafase. Il cromosoma si rompe a livello del centromero e braccio lungo e braccio corto si separano. Il braccio che porta con sé il centromero si può duplicare e quindi si avranno o due bracci corti o due bracci lunghi).

Delezioni (nella lunghezza del cromosoma si può perdere una porzione del cromosoma) o duplicazioni (aggiunta di una porzione)

Sindromi da instabilità cromosomica e siti fragili

Ricostruendo il cariotipo si può vedere le cellule che hanno un’elevata fragilità a livello dei cromosomi.

• Teleangectasia, anemia di Franconi, sindrome di Bloom (aumento delle rotture)
• X fragile (il cromosoma non è rotto, ma non riesce a spiralizzarsi correttamente a causa di una mutazione)

Citogenetica oncologica

Tutte queste alterazioni si possono notare in paziente oncologico. Le cellule tumorali possono presentare diverse anomalie cromosomiche che influiscono sulla progressione della malattia.