Citogenetica :
analisi dei cromosomi
NUMERO , MORFOLOGIA e….
• CROMATINA : contenuto granulare del nucleo (DNA e proteine)
- eterocromatina (elementi ripetitivi)
- eucromatina
(sequenze trascritte)
• CROMOSOMI : 46 molecole di DNA duplicate e spiralizzate
visibili durante la divisione cellulare (metafase)
- n° caratteristico per ogni specie
- lunghezza e morfologia definite
- bandeggio caratteristico con sostanze coloranti
(Giemsa, Quinacrine)
1956
Tijo e Levan
46 cromosomi umani
Trattamento di cellule in
metafase con soluzione ipotonica
1959
Anomalie di numero
trisomia 21: s. di Down
45, X : s. di Turner
47, XXY : s. di Klinefelter
1960
Anomalie di struttura
Cromosoma di
Philadelphia (LMC)
1968
Caspersson
Bandeggio cromosomico
t(7;11)(p15;p15)
PHA
Linfociti T
Colchicina
FISH (1982)
ibridazione fluorescente in situ
Blocco in metafase
denaturazione del DNA cromosomico
e ibridazione con sonda fluorescente
Soluzione
ipotonica
e fissazione
Analisi convenzionale del cariotipo
ideogrammi
Analisi convenzionale (microscopio ottico)
p = braccio corto
q = braccio lungo
numerazione delle bande dal
centromero al telomero
Analisi convenzionale (microscopio ottico)
Come si riconoscono i singoli cromosomi ?
p
Posizione del
centromero
q
metacentrico
p
q
acrocentrico
Bandeggio G caratteristico
telomero
centromero
bande G
SCURE
ricche in AT
pochi geni
bande G
CHIARE
ricche in GC
molti geni
telomero
Diverse risoluzioni di bandeggio G
16 bande
24 bande
46 bande
Cromosoma 7
risoluzione cariotipo:
400
550
850
( n. bande totali per corredo aploide )
Analisi convenzionale (microscopio ottico)
Bandeggio C
(eterocromatina)
9
9
Notare le grandi regioni
eterocromatiche dei
cromosomi 1 e 9
1
1
Indicazioni all’analisi del cariotipo
• Cariotipo costituzionale :
– sospetto clinico di patologia cromosomica
– ritardo di crescita o di sviluppo, facies dismorfica,
malformazioni multiple
– ritardo mentale
– genitali ambigui o disgenesia gonadica
– sterilità e coppie con aborti ripetuti
– storia famigliare positiva per anomalie
cromosomiche
• Aborto spontaneo, morte alla nascita o neonatale
• Gravidanze con età materna > 35 anni
• Neoplasie (ematologiche)
Anomalie del cariotipo
• Anomalie di numero :
– Trisomie (21, 13, 18, X, Y)
– Monosomie (45, X)
– Tri- Tetra-ploidie (3N, 4N con N=23)
• Anomalie di struttura :
– Traslocazioni (bilanciate e non)
– Inversioni, cromosomi ad anello, isocromosomi
– Delezioni, duplicazioni
• Sindromi da instabilità cromosomica e siti fragili :
– Atassia-Telangiectasia, Anemia di Fanconi, S. di Bloom..
– X fragile
• Citogenetica oncologica :
– Traslocazioni cromosomiche caratteristiche..
Incidenza di anomalie cromosomiche
da screening neonatali (68.159 nati vivi)
Totale anomalie = 442
1 / 154
Tipo di anomalia
Incidenza
Crom. sessuali in MASCHI
1 / 360
Crom. sessuali in FEMMINE
1 / 580
Aneuploidie degli autosomi
1 / 700
Anomalie strutturali (autosomi, X e Y)
1 / 375
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Incidenza di anomalie cromosomiche
da screening neonatali (68.159 nati vivi)
Totale anomalie = 442
1 / 154
Tipo di anomalia
Incidenza
Crom. sessuali in MASCHI (43.612)
47,XXY
47,XYY
altre aneuploidie X o Y
1 / 360
Crom. sessuali in FEMMINE (24.547)
45,X
47,XXX
altre aneuploidie X
1 / 580
1 / 1.000
1 / 1.000
1 / 2.350
1 / 4.000
1 / 900
1 / 2.700
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Incidenza di anomalie cromosomiche da screening neonatali
(68.159 nati vivi)
Tipo di anomalia
Aneuploidie degli autosomi
Trisomia 21
Trisomia 18
Trisomia 13
altre aneuploidie
Incidenza
1 / 700
Anomalie strutturali (autosomi, X e Y)
1 / 375
Bilanciate ( Non Robertsoniane )
Bilanciate ( Robertsoniane )
Sbilanciate ( Non Robertsoniane)
Sbilanciate ( Robertsoniane )
1 / 830
1 / 7.500
1 / 22.700
1 / 34.000
1 / 885
1 / 1.100
1 / 1.800
1 / 13.600
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Incidenza di anomalie cromosomiche
in stadi diversi di vita fetale e neonatale
aborti
1° trimestre
feti di madri >35
amniocentesi
nati vivi
1/2
1 / 50
1 / 160
Anom. numeriche
96 %
85 %
60 %
Anom. strutt. Bilanciate
---
10 %
30 %
Anom. strutt. Sbilanciate
4%
5%
10 %
incidenza
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Frequenza di anomalie cromosomiche in aborti spontanei
con cariotipo anomalo ( su 8.841 aborti spontanei non selezionati )
Tipo di anomalia
% sul totale delle anomalie
Aneuploidie
Trisomie autosomiche
Monosomie autosomiche
45,X
52 %
< 1%
19 %
Triploidie
16 %
Tetraploidie
6%
Altre
7%
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Esito di 10.000 concepimenti
Concepimenti
10.000
Totale
Cariotipo Normale
Cariotipo Anomalo
Triploidie / Tetraploidie
45,X
Trisomia 13
Trisomia 18
Trisomia 21
Altre trisomie
Riarrang. Sbilanciati
47,XXY 47,XXX 47,XYY
9.200
800
170
140
112
20
45
209
27
19
Aborti spontanei
N.
%
nati vivi
1.500 15 %
8.500
750
750
8%
94 %
8.450
50
170 100 %
139 99 %
112 100 %
19 85 %
35 78 %
208 99.5%
23 85 %
4 21 %
---1
---1
10
1
4
15
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
Anomalie Cromosomiche
• numeriche
–
–
–
–
trisomie
(cromosoma aggiuntivo)
monosomie (perdita di un cromosoma)
poliploidie (multipli di 23 crom. aggiuntivi)
ESAC (cromos. anomalo sovrannumerario)
Trisomia 13
47, XY, +13
http://www.waisman.wisc.edu/cytogenetics/CaseOfTheMonth/Karyotypes/CoMSept98karyo.html
CARIOTIPO TRIPLOIDE 69,XXY
Trisomia 21
47, XY,+ 21
Sindrome di Down (1/800)
•
•
•
•
•
•
•
•
Facies caratteristica
brachicefalia, occipite piatto, collo corto
bassa statura, ipotonia
mani corte e larghe, piega palmare, clinodattilia
ritardo mentale (QI: 30-60)
cardiopatie (30-35%), atresia duodenale, fistolaTE
rischio aumentato di leucemie
prematura senilità, segni Alzheimer-like
95% : trisomie libere (ND materna - meiosi 1: 90%)
4% : traslocazioni robertsoniane rob(14;21) rob(21;22)
< 1% : isocromosoma 21, mosaici, trisomie parziali
Sindrome di Down:
Trisomia 21 libera da NON disgiunzione meiotica
90% dei casi
materna
10% dei casi
paterna o materna
rischio empirico di ricorrenza per la coppia : 1%
Incidenza della sindrome di Down
Età materna
Alla nascita
15-19
20-24
25-29
30
33
35
37
40
42
44
1/1250
1/1400
1/1100
1/900
1/625
1/385
1/225
1/100
1/65
1/40
Amniocentesi Villocentesi
16ma sett.
9-11ma set t.
1/420
1/250
1/150
1/70
1/40
1/25
Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.
1/370
1/250
1/175
1/80
1/30
1/25
Sindrome di Down:
Trisomia 21 da traslocazione “robertsoniana” (4%)
rob (14;21)
rob (21;22)
i (21;21)
Trisomia cromosoma 21
Trisomia cromosoma 21
Traslocazione robertsoniana: t(13;15)
Cugina di I° grado con figlia Down,
rischio per la gravidanza in corso ?
0.5%
1%
0.25%
?
0.125%
2%
37
35
33
4%
Rara possibilità di Down “ereditario” se trisomia NON libera:
R = 4% (rarissimo mosaicismo germinale con RR solo per la coppia)
Rischio per età :
a 29 anni 1/1100
a 37 anni 1/225
A.
delezioni
B. duplicazioni
interstiziale
terminale
N
N
A
D. cromosoma
A
invertita
N A
N A
A
E.
ad anello
N
tandem
N
A
N
N
N
pericentrica
A
N
A
F. sito fragile
robertsoniane
A
inversioni
paracentrica
traslocazioni
reciproche
N
C.
A
N
A
TRASLOCAZIONE 10q;11q
10 10der
11 11der
Conseguenze delle anomalie
cromosomiche di struttura
• perdita / acquisizione di materiale genetico
– monosomie parziali
– trisomie parziali
• interessamento di un gene/i nel punto di rottura
– perdita di funzione di un gene
– formazione di un gene di fusione
– difetto di imprinting
• nessuna conseguenza in termini quantitativi o di
funzione genica ma:
– inattivazione della X normale nelle t (X;A)
– segregazione sbilanciata alla meiosi o mitosi
– predisposizione ad ulteriori riarrangiamenti
https://hcforum.imag.fr/H_A/index.html
2
7 sett
8 sett
2
Sindrome di
Miller-Dieker
Genitore sano:
inv. peric. crom.17
Figlio con M-D:
dup (17q), del (17p)
Sonde:
LIS-1 (17p13.3)
RARa (17q12)
Caso 510/02 madre
PAINTING CROM. 9
510/02
Madre a mosaico e unica linea nella figlia
SP510/02
SONDA BCR(22q11)-ABL(9q34)
crom. 9
crom. 22
crom. 22
crom. 9
NEGATIVA
presenza
di un
cromosoma
Filadelfia
presenza
di un doppio
cromosoma
Filadelfia
Sonda:
DiGeorge 22q11.2
(gene Tuple1)
Controllo 22q13.3
(gene ARSA)
Sindrome da delezione 22q11.2
3 fenotipi, anche nella stessa famiglia:
• sindrome di DiGeorge (in neonati):
– difetto cell. T (ipoplasia timo)
– ipo-calcemia (ipoparatirodismo)
• sindrome Velo-Cardio-Faciale (di Shprintzen):
– anomalie cranio-faciali e del palato
– bambini con voce nasale
• Cardiopatia tronco-conale (sindrome di Takao):
– predominano le anomalie cardiache
– tetralogia di Fallot, interruzzione arco aortico (tipo B)
– tronco arterioso, destropos. arco aortico, art. succl. destra aber.
Fenotipo “CATCH”:
Cardiac Abnormality, T cell defect, Clefting, Hypocalcemia
Sindrome da delezione 22q11.2
• Incidenza : 1/2000-4000 nati
• 5% dei neonati con difetti cardiaci
• > 40% di Tetralogia di Fallot + atresia v. polmonare
• > 60% di Tetralogia di Fallot + assenza di v. polmonare
3 Mb
delezione
sindrome del 22q11.2
duplicazione
sindrome “cat eye”
Sindrome
di Williams
Delezione
7q11.23
Sonde:
• Williams
7q11.23
• controllo
7q31
Sindrome di Williams-Beuren
Volto caratteristico:
ripienezza peri / supra orbitale
(specie supero-laterale),
sopraciglia e ciglia rade
nella regione mediana,
gote gonfie ribassate….
Volto caratteristico:
…. naso corto con sella nasale schiacciata
filtro liscio e lungo
iride stellata
Difetto cardiaco:
stenosi aortica sopra-valvolare
Ritardo mentale
con personalità estroversa
A volte ipercalcemia nell’infanzia
sinostosi radio-ulnare (10% dei casi)
Delezioni sub-telomeriche
nucleo in interfase
Sonda
cromosomaspecifica
cromosomi in metafase
FISH su nuclei in interfase
Normale
Trisomia 21
Anomalie cromosomiche multiple (cromos. 1, 3, 6 e 11)
Traslocazione complessa 1, 3, 6, 11
Traslocazione complessa 1, 3, 6, 11
Traslocazione complessa 1, 3, 6, 11
“ Chromosome
Painting “
Cellule normali
Cellule tumorali
Estrazione del DNA
e marcatura con
fluorocromi
CGH
Ibridazione
metafasi
Comparative Genome
Hybridization
Piastre di
cloni genomici
Identificazione di
regioni cromosomiche
perse o
amplificate