Riassunto esame Genetica medica e farmacogenomica, Prof. Gambardella Stefano, libro consigliato Genetica e genomica, Tom Strachan, Judith Goodship, Patrick Chinner

ABERRAZIONI DI NUMERO AUTOSOMI

• Sindrome di Down/Trisomia 21: è la più comune aberrazione cromosomica e la più

frequente forma di ritardo mentale nella specie umana (1/750 nati vivi); la frequenza aumenta

con l’aumentare dell’età della madre.

Essa è dovuta per il 95% dei casi ad una non-disgiunzione meiotica (in meiosi I o II) di un

cromosoma 21 durante la gametogenesi, che è quasi sempre quella materna (ovogenesi), motivo

per cui correliamo la causa della sindrome di Down all’età materna.

Nel 4% dei casi è legata ad una traslocazione robertsoniana del cromosoma 21, che viene ad

attaccarsi ad un altro cromosoma acrocentrico, per cui la conta totale dei cromosomi è 46 ma la

massa cromatinica del cromosoma 21 è rappresentata 3 volte:

spesso si verifica de novo ma può anche essere trasmessa da

uno dei genitori nel quale è presente una traslocazione

bilanciata.

Infine, l’1% circa degli affetti ha un mosaicismo cromosomico

per non-disgiunzione mitotica post-zigotica (analizzando i

genitori non troviamo niente perché l’errore è avvenuto dopo il

concepimento), con la presenza di una linea cellulare a

cariotipo normale e una con trisomia 21: questi pazienti

possono presentare un quadro clinico con segni più sfumati, ed

esso dipenderà da quante e quali cellule hanno la trisomia.

I sintomi clinici più generali sono: ritardo mentale che aumenta con l’età (Alzheimer dopo i 35),

ipotonia muscolare, bassa statura e arti corti, tratti tipici del viso, spesso sterilità, più a rischio di

leucemia e patologie autoimmuni. Il riconoscimento della sindrome non è legato ad uno di questi

sintomi, ma alla presenza di combinazione, diversa per ogni caso, di alcuni di essi.

L’analisi citogenetica del cariotipo è l’unico esame che può dare una diagnosi certa: viene

eseguito dopo la nascita su una coltura di linfociti del sangue periferico o in epoca prenatale, nel

primo o nel secondo trimestre di gravidanza, su colture di cellule derivate dai villi coriali o dal 208

liquido amniotico. I tre cromosomi 21 sono ben visibili a livello di cariotipo.

La sopravvivenza è migliorata e supera i 50 anni; non esiste trattamento farmacologico.

• Sindrome di Edwards/Trisomia 18: anch’essa può essere compatibile con la vita (1/8000 nati

vivi), ma meno della trisomia 21, perché la maggior parte delle volte vi è un aborto spontaneo

(90%). Spesso si ha una trisomia libera del cromosoma 18, talvolta in mosaico o da

traslocazione, e può anche associarsi ad altre aneuploidie. Gli affetti presentano varie

malformazioni: cranio, orecchie, piedi, mani, ma anche malformazioni cardiache, delle vie

urinarie e dell’apparato digerente. A causa di questa, il 30% dei pazienti muore entro il primo

mese di vita, e solo il 10% sopravvive oltre l’età di un anno con un severo ritardo dello sviluppo

psicomotorio. La causa della sindrome è una non-disgiunzione della meiosi II che può portare

ad avere per il 50% un gamete disomico e per il 50% uno nullosomico: se un gamete normale

feconda il gamete disomico si ha la trisomia 18.

• Sindrome di Patau/Trisomia 13: è ancora più rara (1/10.000 nati

vivi), spesso dovuta ad una trisomia libera del cromosoma 13, talvolta a

traslocazione o più raramente a mosaicismo.

• Sindrome di Cri du chat: anomalia di struttura che vede una

delezione delle regioni 15.3 e 15.2 del braccio corto del cromosoma 5;

queste microdelezioni (individuabili con la tecnica CGH) causano un

danno molecolare proporzionale al numero di geni che vengono persi.

Anche questa sindrome è caratterizzata da un grave ritardo mentale. A

livello di cariotipo una delezione di questa grandezza è borderline, si è

al limite della potenza risolutiva del cariotipo, spesso utilizzate

anche tecniche complementari come la FISH, tecnica molto usata in

citogenetica e in diagnosi prenatale sia per confermare i dati del

cariotipo, sia per vedere patologie/alterazioni che non possono essere

viste/studiate con il cariotipo. In questa metodica, vengono utilizzate

sonde specifiche per le varie alterazioni, ad esempio per la delezione

tipica del Cri du Chat.

ABERRAZIONI DI NUMERO CROMOSOMI SESSUALI:

se avviene un problema di non-disgiunzione meiotica si

può generare un gamete con 2X e uno con 0X, e dopo la

fecondazione porteranno rispettivamente ad una femmina

con triploX e un’altra monoX (Sindrome di Turner), e ad

un maschio XXY (Sindrome di Klinefelter) o OY (non

compatibile con la vita).

Nella sindrome di Klinefelter (47, XXY) si arriva spesso

✓ alla vita (50% delle gravidanze giunge a termine) con

qualche problema ormonale, ma gestibili

e assolutamente compatibili con la vita. Colpisce solo il

fenotipo maschile (statura alta, azoospermia ma

intelligenza quasi normale); si possono fare esami di

laboratorio, ma la conferma della diagnosi può essere data solo dall’analisi del cariotipo; vi è

una terapia farmacologica (testosterone). Questa trisomia non è dovuta all’aumento dell’età

materna, ed è causata dalla non-disgiunzione della prima divisione meiotica paterna per il 209

50% dei casi (spermatogenesi).

Trisomia dell’X (47, XXX): il 70% delle gravidanze giunge al termine, mentre i nati vivi

✓ presentano statura alta e normale intelligenza e attesa di vita. É causata da una

non-disgiunzione nella seconda divisione meiotica materna e correla con l’età materna.

Sindrome di Turner (45, X0): colpisce il sesso femminile e riguarda la parziale o totale

✓

assenza di un cromosoma X. Nell’80% dei casi dipende da un errore nella spermatogenesi e non

correla con l’età dei genitori. In rapporto all’eterogeneità del genotipo, il fenotipo si manifesta in

modo molto variabile. É l’unica monosomia compatibile con la vita, ma il 98% dei feti va

incontro ad aborto spontaneo. Un basso livello di mosaicismo somatico Turner, inferiore al 2%, è

di normale riscontro nella popolazione.

Altre tecniche oltre all’esame del cariotipo

La FISH (ibridazione fluorescente in situ) è un esame complementare al cariotipo, che può

confermare un cariotipo o permettere una diagnosi in caso di sospetto. Si usa, ad esempio,

perdiagnosticare la sindrome di Cri du chat, perché con il classico

cariotipo non si vedrebbero le microdelezioni, sono troppo piccole.

Si disegnano sonde locus-specifiche, complementari alla regione che

vogliamo ibridare, queste si legano e rileviamo il segnale: se si ottiene

solo un segnale si ha una monosomia. Il vantaggio è che la sequenza

può essere vista sia in metafase che in interfase, mentre lo svantaggio è

che si rileva solo la sequenza di interesse, non fornisce informazioni sul

resto del genoma.

Una tecnica ancora più ad alta risoluzione, e soprattutto ad ampio spettro, è la CGH (cariotipo

molecolare), che permette di valutare l’acquisizione o la perdita di materiale genetico con una

più alta risoluzione (fino a 5000 pb), quindi si riesce a “zoommare” di più. (Permette di vedere

micro-delezioni di 1 Mb).

In essa, si comparano le cellule del paziente con cellule di riferimento, quindi si comparano i due

DNA (uno di controllo e uno malato) con una risoluzione molto più superiore sia al cariotipo che

alla FISH: i due genomi vengono marcati con due fluorocromi diversi (rosso per il malato e verde

per quello normale) spottando sul vetrino delle sonde; se si ottiene il colore giallo in array

significa che la regione è presente in entrambi i genomi; se invece nel cariotipo sono presenti

delezioni o duplicazioni, ci sarà rispettivamente un maggior segnale rosso o verde (reazione di

ibridazione “competitiva”). 210

Il cariotipo molecolare permette di valutare tutti i cromosomi ma non di capire dove è

posizionato un cromosoma, non vede traslocazioni; spesso quindi viene usato in maniera

complementare al cariotipo (che dà informazioni importanti su trisomie, traslocazioni o inversioni),

mentre questa tecnica, grazie alla più alta risoluzione, permette di analizzare meglio

microduplicazioni o microdelezioni (tantissime nel genoma).

Generalmente, le patologie cromosomiche correlano con l’età materna, ad eccezione delle

anomalie dei cromosomi sessuali e dell’acondroplasia.

Riassumendo, le tecniche che possono servire sono il cariotipo, la FISH e la CGH: per le prime

due si ha bisogno della coltura di 20 giorni (lavorazione citogenetica), per la CGH no (biologia

molecolare), basta estrarre il DNA.

DIAGNOSI PRENATALE

La diagnosi prenatale è l’insieme di tecniche strumentali e di laboratorio, finalizzate alla

identificazione di eventuali patologie prima della nascita. C comprende test genetici, clinici,

ecografie, etc. Non vi è una linea guida standard da seguire in ogni diagnosi prenatale, bisogna

vedere e valutare diverse cose, è complesso.

Viene eseguita quando c’è il rischio di patologie cromosomiche (per età materna o per aborti

spontanei precedenti) o se è nota la presenza di mutazioni cromosomiche nei genitori e si

vuole vedere se sono state ereditate dal feto.

In una diagnosi prenatale non si cercano mai cose che non si conoscono: in due settimane di

tempo bisogna identificare un’eventuale mutazione e darle un significato (sano o malato), non ha

senso cercare mutazioni a significato incerto (cioè che poi non so se determinano o meno la

malattia).

Ci sono anche marcatori ematici che correlano con patologie cromosomiche, quindi non si

sfrutta solo un approccio cariotipico.

La diagnosi prenatale riguarda i test genetici che vengono fatti prima della nascita, sul DNA del

feto, ma c’è anche la possibilità di diagnosi neonatale (appena nato), dedicate più che altro a

patologie metaboliche; e test che si fanno sull’adulto (pre-sintomatici, di suscettibilità, di diagnosi,

etc); si possono fare anche post-mortem (il DNA rimane), nella genetica forense ad esempio. 211

Quando si fa una diagnosi prenatale?

preconcezionali: in base al rischio di una popolazione, cioè si vuole sapere se si è

✔screening

portatori di una variante causante patologia (entrambi gli individui di una coppia), per valutare il

rischio di trasmetterlo ai figli: SLA, fibrosi cistica, etc.

la valutazione del rischio di aneuploidie: se si sa di essere portatore di una aberrazione

✔per

cromosomica, come una traslocazione bilanciata, si può sapere che tipo di traslocazione ha

ereditato il feto, se è sano, portatore o malato con sindrome di Down.

studiare i casi di familiarità (se in una famiglia è diffusa una certa patologia, per valutare

✔per

se viene trasme