Genetica medica

Tuttavia, esistono delle fasi successive al processo di fecondazione e, a questo proposito, noi

sappiamo che una volta formato lo zigote quest’ultimo va incontro ad una serie di divisioni

mitotiche—> Si parla di segmentazione:

Le prime divisioni dello zigote sono chiamate cleavage e avvengono senza che la cellula aumenti di

dimensioni. La prima divisione dà origine a due cellule figlie, chiamate blastomeri(cellule staminali

totipotenti) le quali si dividono ulteriormente, generando un numero crescente di cellule. Dopo

diverse divisioni, si forma una massa compatta di cellule chiamata morula, che assomiglia a una

piccola mora; continuando la segmentazione, la morula si trasforma in una blastocisti, una sfera

cava contenente un piccolo gruppo di cellule al suo interno, chiamato embrione interno, e uno

strato di cellule che formeranno le strutture extraembrionali.

Dopo circa 10 giorni, si sviluppa il corion, che secerne l’ormone gonadotropina corionica

umana(hCG), che è in grado di mantenere il corpo luteo nell’ovaio.

Dopo circa 25 giorni, incomincia ad instaurarsi uno stretto rapporto tra l’embrione e i vasi

sanguigni materni, in quanto inizia a formarsi il sacco vitellino e la cavità amniotica e, poi, alcune

cellule specializzate del corion iniziano a formare la placenta.

Dopo circa 45 giorni, l’embrione e le membrane che lo circondano arrivano ad una dimensione di

3-4 cm. Poi l’amnios si riempie di liquido amniotico che funge da protezione per l’embrione. Il

sacco vitellino viene incorporato nel cordone ombelicale e la circolazione sanguigna si instaura tra

il cordone ombelicale e la placenta.

I gemelli monozigoti sono geneticamente identici perché provengono da un singolo ovocita che

viene fecondato da un unico spermatozoo. Essi possono sviluppare due placente distinte e trovarsi

in due cavità amniotica differenti oppure possono condividere la stessa placenta e trovarsi in due

cavità amniotica differenti oppure possono condividere la stessa placenta e condividere la stessa

cavità amniotica.

I gemelli bizigoti(geneticamente diversi) originano da due ovociti che sono fecondati

indipendentemente e si trovano sempre in due cavità amniotiche diverse e in due placente

separate.

Analisi del cariotipo

Per poter creare il cariotipo sono necessari diversi passaggi: Si parte da un prelievo di 10-20 ml di

sangue, poi bisogna seminare poche gocce di sangue aggiungendo un

mitogeno(fitoemoagglutinina), incubare a 37 °C per 2-3 giorni, poi bisogna trattare la coltura con

la colchicina(veleno) per 1-2 ore, che ha il compito di bloccare la mitosi in metafase(per avere una

maggiore possibilità di visione dei cromosomi); successivamente, occorre trasferire le cellule in

provette da centrifuga, trasferire il contenuto in nuove provette contenenti un fissativo, poi

bisogna concentrare le cellule per centrifugazione(risospendere in una soluzione a bassa

concentrazione salina per rompere i globuli rossi e rigonfiare i linfociti), porre una goccia su un

vetrino porta oggetti, esaminare al microscopio e, infine, digitalizzare le immagini dei cromosomi e

allestire il cariotipo.

Il cariotipo è il numero e l’accurata descrizione morfologica dei cromosomi e indica sia il corredo

cromosomico sia l’immagine dei cromosomi stessi(cariogramma). I cromosomi vengono classificati

per dimensione, posizione del centromero e bandeggio; infatti, nella preparazione del cariotipo, i

cromosomi metafasici vengono sottoposti a procedure di colorazione, cioè il contenuto

cromosomico viene ordinato per coppie di cromosomi a seconda delle dimensioni, della posizione

del centroomero e in base alla sequenza delle bande.

Il cariotipo umano diploide è costituito da 23 coppie di cromosomi, di cui una coppia di cromosomi

sessuali(XY o XX) e 22 coppie di autosomi(disposte dal più grande al più piccolo).

Determinazione del sesso—> Il gene SRY(sex-determining region Y gene) è localizzato sul

cromosoma Y ed è fondamentale per la determinazione del sesso maschile. Esso produce la

proteina TDF(Testis-Determining Factor), la quale legandosi al DNA agisce come una sorta di

fattore trascrizionale innescando l’attivazione di altri geni che portano alla formazione dei testicoli.

Questo processo è determinante per il sesso maschile e inizia durante le prime fasi dello sviluppo

embrionale.

Tuttavia, un traslocazione del gene SRY(che normalmente si trova nel cromosoma Y) va a causare

la cosiddetta sindrome del maschio XX, una condizione genetica in cui un individuo con genotipo

femminile caratteristiche fenotipicamente maschili. Questa è causata da un crossing-over

diseguale tra il cromosoma X e il cromosoma Y a carico della gametogenesi maschile e risulta la

presenza del gene SRY nel cromosoma X anziché nel cromosoma Y.

Pertanto, sul cromosoma Y sono presenti prevalentemente geni coinvolti nello sviluppo del sesso

maschile, nel cromosoma X sono presenti geni necessari al metabolismo cellulare basale; i geni X-

linked hanno livelli di espressione simili nei maschi e nelle femmine, ma è necessaria una

disattivazione di un cromosoma X.

Nei maschi, che hanno un solo cromosoma X, l’espressione dei geni X-linked dipende da quel

singolo cromosoma X. Nelle femmine, che hanno due cromosomi X, uno dei due viene disattivato

in ogni cellula per evitare una doppia espressione dei geni X-linked, rendendo l’espressione simile

a quella dei maschi.

Inattivazione del cromosoma X(ipotesi di Lyon)—> Le cellule femminili non producono il doppio

delle proteine codificate dai geni presenti sul cromosoma X, quindi un solo cromosoma X è

geneticamente attivo, mentre il secondo è inattivo e forma il cosiddetto corpo di Barr, che può

essere di origine paterna e di origine materna.

L’inattivazione di uno dei due cromosomi X avviene nello sviluppo embrionale e l’inattivazione

casuale di uno dei due cromosomi X è un esempio di compensazione del dosaggio che garantisce

una uguale espressione dei cromosomi sessuali(tale processo, chiamato inattivazione del

cromosoma X, evita che ci sia un’eccessiva espressione dei geni X-linked rispetto ai maschi, che

hanno solo un cromosoma X. In questo modo, si garantisce che maschi e femmine abbiano

un’espressione simile dei geni X).

Il corpo di Barr prende il nome dallo scienziato e il numero dei corpi di Barr è correlato al numero

dei cromosomi X, cioè fa in modo che sia attivo un solo cromosoma X.

Il gene XIST(X Inactivating Specific Transcript) si trova sul cromosoma X e la sua trascrizione

produce un RNA, il quale si lega al cromosoma X da cui è stato trascritto e, attraverso un

meccanismo non noto, induce la deacetilazione e la metilazione degli istoni che attraggono

proteine cromosomiche.

Anomalie cromosomiche

Attraverso il cariotipo possiamo individuare varie mutazioni che interessano il DNA genomico e

possono riguardare la perdita o la posizione di segmenti cromosomici e anche spostamenti di

materiale genetico con o senza perdita del materiale stesso. Queste mutazioni possono

interessare tutte le cellule dell’organismo(anomalie costitutive) oppure possono interessare solo

alcune cellule o i tessuti(anomalie somatiche o acquisite, che non sono trasmissibili

geneticamente e non sono presenti sin dalla nascita).

Ogni assetto cromosomico corrispondente esattamente a un multiplo dell’assetto aploide n di una

specie è definito euploide(organismo che possiede un numero normale di cromosomi).

Le mutazioni cromosomiche possono essere causate da variazioni della struttura(delezione,

duplicazione, inversione e traslocazione) oppure da variazioni del numero; nell’ultimo caso

possiamo distinguere le variazioni del numero di assetti cromosomici, come monoplodia(n) e

poliplodia, e le aneuploidie(variazione del numero dei cromosomi), come nullisomia(2n-2),

monosomia(2n-1), trisomia(2n+1) e tetrasomia.

Tra i meccanismi patogenetici alla base delle aneuploide ritroviamo una non disgiunzione durante

la prima divisione meiotica, ossia una mancata separazione dei due cromosomi

omologhi(vengono trascinati insieme verso un solo polo della cellula durante l’anafase), e ciò

porta alla formazione di tutti gameti sbilanciati, ossia gameti con due copie dello stesso

cromosoma e gameti con nemmeno una copia—> Questo porta alla formazione di uno zigote che

presenta un corredo cromosomico con un cromosoma in più(trisomia) o in meno(monosomia).

Oppure si può avere un meccanismo di non disgiunzione durante la meiosi II, che porta alla

formazione del 50% di gameti sbilanciati.

Aneuploidie a carico degli autosomi:

• Sindrome di Down(trisomia del 21), le cui persone affette presentano ritardo della

crescita, ritardo mentale, calo del tono muscolare, malattie cardiache congenite, occhi

piccoli… La causa principale è la non disgiunzione meiotica dei cromosomi, può essere

dovuta ad una traslocazione robertsoniana(dovuta alla formazione di una fusione a livello

del centromero dei due cromosomi acrocentrici, ossia il 21 e il 14) oppure può essere

dovuta ad una non disgiunzione a carico della mitosi solo in alcune cellule dello

zigote(molto raro).

• Sindrome di Edwards(trisomia del 18), in cui il soggetto affetto presenta un ritardo di

crescita, un ritardo mentale, una serie di malformazioni congenite, una cardiopatia molto

severa e anomalie renali. La maggior parte dei bambini affetti muore durante il primo anno

di vista a causa delle complicanze cardiocircolatorie, renali o neurologiche che si possono

innescare. Le cause sono sempre una non disgiunzione meiotica oppure una traslocazione

reciproca tra i cromosomi 18 e il 14.

• Sindrome di Patau(trisomia del 13), la quale determina ritardo di crescita, malformazioni

multiple, difetti del cranio e del viso... Le cause sono forme di mosaicismo o una

traslocazione robertsoniana.

In queste anomalie, l’età materna è il principale fattore di rischio.

Le aneuplodie a carico dei cromosomi sessuali:

• Sindorme di Turner(45 X), in cui circa il 95% dei soggetti affetti muore prima della nascita. I

segni di chi sopravvive sono collo corto, bassa attaccatura delle orecchie, bassa attaccatura

dei capelli nella parte posteriore del collo, bassa statura, le donne non hanno il ciclo

mestruale, non sviluppano il seno e non sono in grado di avere dei figli. Tuttavia, ci possono

essere delle complicanze dell’apparato cardiovascolare e della sfera cognitiva. Le cause

sono una forma di mosaicismo(non disgiunzione meiotica) oppure la formazione di un

cromosoma ad anello(anomalia strutturale a carico del cromosoma X, ovvero una

delezione parziale del braccio corto).

• Sindrome di Klinefelter(47 XXY), in cui abbiamo un soggetto maschio, con assente fertilità,

che viene aiutato dal punto di vista terapeutico con la somministrazione di testosterone

per cercare di migliorare le caratteristiche sessuali second