06 citogenetica

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)

1956Tijo e Levan46 cromosomi umani

1959Anomalie di numerotrisomia 21: s. di Down45, X : s. di Turner47, XXY : s. di Klinefelter

1960Anomalie di strutturaCromosoma di Philadelphia (LMC)

1968CasperssonBandeggio cromosomico

Trattamento di cellule inmetafase con soluzione ipotonica

t(7;11)(p15;p15)

Linfociti T

PHA

Colchicina

Blocco in metafase

Soluzione ipotonicae fissazione

FISH (1982)ibridazione fluorescente in situdenaturazione del DNA cromosomicoe ibridazione con sonda fluorescente

microscopio ottico - bandeggio G

Analisi convenzionale del cariotipo

ideo

gram

mi

p = braccio cortoq = braccio lungo

numerazione delle bande dal centromero al telomero

Analisi convenzionale (microscopio ottico)

Come si riconoscono i singoli cromosomi ?

Posizione delcentromero

metacentrico acrocentrico

p

q

p

q


telomero

telomero

centromero

Bandeggio G caratteristico

bande GCHIARE

ricche in GCmolti geni

bande GSCURE

ricche in ATpochi geni

risoluzione cariotipo: 400 550 850 ( n. bande totali per corredo aploide )

Cromosoma 7

Diverse risoluzioni di bandeggio G

16 bande 24 bande 46 bande

Bandeggio C(eterocromatina)

Notare le grandi regioni eterocromatiche deicromosomi 1 e 9


9

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)

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

Tipo di anomalia Incidenza

Totale anomalie = 442 1 / 154

Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.


Crom. sessuali in MASCHI (43.612) 1 / 36047,XXY 1 / 1.00047,XYY 1 / 1.000altre aneuploidie X o Y 1 / 2.350

Crom. sessuali in FEMMINE (24.547) 1 / 58045,X 1 / 4.00047,XXX 1 / 900altre aneuploidie X 1 / 2.700


Totale anomalie = 442 1 / 154



Aneuploidie degli autosomi 1 / 700Trisomia 21 1 / 830Trisomia 18 1 / 7.500Trisomia 13 1 / 22.700altre aneuploidie 1 / 34.000

Anomalie strutturali (autosomi, X e Y) 1 / 375Bilanciate ( Non Robertsoniane ) 1 / 885Bilanciate ( Robertsoniane ) 1 / 1.100

Sbilanciate ( Non Robertsoniane) 1 / 1.800Sbilanciate ( Robertsoniane ) 1 / 13.600



Incidenza di anomalie cromosomiche in stadi diversi di vita fetale e neonatale

incidenza 1 / 2 1 / 50 1 / 160

Anom. numeriche 96 % 85 % 60 %

Anom. strutt. Bilanciate --- 10 % 30 %

Anom. strutt. Sbilanciate 4 % 5 % 10 %

aborti feti di madri >35 1° trimestre amniocentesi nati vivi


Frequenza di anomalie cromosomiche in aborti spontanei con cariotipo anomalo ( su 8.841 aborti spontanei non selezionati )

AneuploidieTrisomie autosomiche 52 %Monosomie autosomiche < 1%45,X 19 %

Triploidie 16 %

Tetraploidie 6 %

Altre 7 %

Tipo di anomalia % sul totale delle anomalie


Esito di 10.000 concepimenti

Triploidie / Tetraploidie 170 170 100 % ---- 45,X 140 139 99 % 1Trisomia 13 112 112 100 % ----Trisomia 18 20 19 85 % 1Trisomia 21 45 35 78 % 10Altre trisomie 209 208 99.5% 1Riarrang. Sbilanciati 27 23 85 % 447,XXY 47,XXX 47,XYY 19 4 21 % 15

Aborti spontanei Concepimenti N. % nati vivi


Cariotipo Normale 9.200 750 8 % 8.450Cariotipo Anomalo 800 750 94 % 50

Totale 10.000 1.500 15 % 8.500

Anomalie Cromosomiche

• numeriche– trisomie (cromosoma aggiuntivo)– monosomie (perdita di un cromosoma)– poliploidie (multipli di 23 crom. aggiuntivi)– ESAC (cromos. anomalo sovrannumerario)

http://www.waisman.wisc.edu/cytogenetics/CaseOfTheMonth/Karyotypes/CoMSept98karyo.html

Trisomia 13

47, XY, +13

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 casimaterna

10% dei casipaterna o materna

rischio empirico di ricorrenza per la coppia : 1%

Incidenza della sindrome di Down

15-19 1/1250

20-24 1/1400

25-29 1/1100

30 1/900

33 1/625 1/420 1/370

35 1/385 1/250 1/250

37 1/225 1/150 1/175

40 1/100 1/70 1/80

42 1/65 1/40 1/30

44 1/40 1/25 1/25

Età materna Alla nascita Amniocentesi Villocentesi 16ma sett. 9-11ma set t.


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 ?

? 37 35 33

Rara possibilità di Down “ereditario” se trisomia NON libera:R = 4% (rarissimo mosaicismo germinale con RR solo per la coppia)

4%

2%

1%0.5%

0.25%

0.125%

Rischio per età : a 29 anni 1/1100a 37 anni 1/225

D. cromosoma ad anello

E. traslocazioni

NA

reciproche

N A AN

robertsoniane

N N A

F. sito fragileAN

A. delezioniinterstiziale

N A

terminale

N A

B. duplicazionitandem

N A

invertita

N A

C. inversioniparacentrica pericentrica

N A AN

TRASLOCAZIONE 10q;11q

10 10 der 11 11 der

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

17/03/2004

7 sett

8 sett

2 2

Sindrome di Miller-Dieker

Genitore sano: inv. peric. crom.17

Figlio con M-D:dup (17q), del (17p)

Sonde:LIS-1 (17p13.3)RAR(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. 22

crom. 22

crom. 9

crom. 9

NEGATIVA

presenzadi un cromosoma Filadelfia

presenzadi un doppiocromosoma Filadelfia

Sonda:

DiGeorge 22q11.2 (gene Tuple1)

Controllo 22q13.3 (gene ARSA)

Sindrome da delezione 22q11.23 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

delezionesindrome del 22q11.2

duplicazionesindrome “cat eye”

Sonde:

• Williams 7q11.23

• controllo 7q31

Sindromedi Williams

Delezione 7q11.23

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 schiacciatafiltro liscio e lungoiride stellata

Difetto cardiaco:stenosi aortica sopra-valvolare

Ritardo mentale con personalità estroversa

A volte ipercalcemia nell’infanziasinostosi radio-ulnare (10% dei casi)

Delezioni sub-telomeriche

Sonda cromosoma-

specifica

nucleo in interfase

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



“ ChromosomePainting “

CGHComparative Genome

Hybridization

Identificazione diregioni cromosomiche

perse oamplificate

Cellule tumorali Cellule normali

Estrazione del DNAe marcatura con

fluorocromi

Ibridazione

metafasi Piastre dicloni genomici

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