Tecniche di bandeggio - Medicina Delfa Giovanni... · / mosaicismo 46, XX/45, X0 ... • ridotta...

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Tecniche di bandeggio• sono sistemi di colorazione che conferiscono ai cromosomi caratteristici

pattern di bande più o meno intense

• ogni cromosoma umano presenta un bandeggio (ossia una sequenza dibande) caratteristico

• si ritiene che il bandeggio dipenda da:

– sequenza DNA

– proteine legate

Nomenclatura Citogenetica

Le definizioni ed i termini attualmente in uso

sono stati stabiliti nel 1978 dallo ISCN

(International System for Human Cytogenetic Nomenclature)

La nomenclatura citogenetica si riferisce a cromosomi…

• metafasici (cioè bloccati in metafase)*

• colorati con metodi tradizionali (cioè cromosomi NON bandeggiati)

*questi cromosomi sono costituiti da 2 cromatidi uniti per il centromero,che costituisce la costrizione primaria e divide il cromosoma in:

– braccio corto p

– braccio lungo q

In base alla posizione del centromero si distinguono 4 tipidi cromosomi…

– METACENTRICI:

• centromero al centro

• dimensioni circa uguali di p e q

– SUBMETACENTRICI:

• centromero lievemente spostato in alto

– ACROCENTRICI:

• centromero molto spostato in alto

• p molto più corto di q

• a volte dotati di satelliti

– TELOCENTRICI:

• centromero situato all’estremo prossimale del cromosoma

• NON sono presenti nel cariotipo umano

I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni esottoregioni…

• REGIONI numerate in maniera crescente spostandosi dalcentromero verso il telomero

• SOTTOREGIONI ogni regione è suddivisa in sottoregioni, numerateanch’esse in maniera crescente verso il telomero; le sottoregionipossono a loro volta essere suddivise in altre sottoregioni numeratecon lo stesso sistema

I bracci del cromosoma sono suddivisi in regioni esottoregioni…

La nomenclatura dei referti citogenetici consiste in 3 partiseparate da una virgola...

1. numero totale di cromosomi individuati

2. costituzione cromosomi sex

3. eventuali anomalie riscontrate (indicate con + di acquisizione e – di perdita)

47, XY, +21

46, XX cariotipo normale femminile

maschio affetto da Trisomia 21 in forma libera

in un cariotipo normale NON si indica la parte 3

Simboli e abbreviazioni usati in citogenetica per indicare eventuali anomalie riscontrate

esempi di cariotipi con anomalie…

SIMBOLO SIGNIFICATO es. REFERTI CITOGENETICI DESCRIZIONE

del delezione

46, XX, del(5)(p15.3)Cri du chat; delezione nelcromosoma 5, nel braccio corto inposizione 15.3

46, XX, del(5)(p–)oppure

46, XX/5p–

manca tutto il braccio corto delcromosoma 5

dup duplicazione 46, XY, dup(21)(q21) trisomia parziale del cromosoma 21

inv inversione 46, XX, inv(9)(p12q13)in questo caso si ha un’inversionepericentrica

/ mosaicismo 46, XX/45, X0 differenzia le 2 linee del mosaico

t traslocazione 46, XY, t(1;2)(p21;p24)

si usa il punto e virgola perdifferenziare i cromosomi 1 e 2, e irispettivi punti in cui è avvenuta latraslocazione

Cariotipo umano normale• CARIOTIPO = costituzione del patrimonio cromosomico di una specie dal

punto di vista morfologico

• ANALISI DEL CARIOTIPO = rappresentazione ordinata del corredocromosomico di un individuo

• 7 gruppi di cromosomi: distinti in base a dimensione e posizione delcentromero

• gruppi da A a G: ogni gruppo contiene 1 o più coppie di omologhi

• per convenzione…

– i cromosomi si montano col braccio corto rivolto verso l’alto e quellolungo verso il basso

– i centromeri vengono disposti tutti alla stessa altezza posizionandolia livello di una linea

Cariotipo umano normale

GRUPPI DESCRIZIONE COPPIE OMOLOGHI CARATTERISTICHE

A grandi metacentrici1 metacentrici2 sub-metacentrici3 metacentrici

B grandi sub-metacentrici4

sub-metacentrici5

C medi sub-metacentrici

sub-metacentrici

101112

D medi acrocentrici13

acrocentrici1415

E piccoli quasi metacentrici16 metacentrici17

sub-metacentrici18

F piccoli metacentrici19

metacentrici20

G piccoli acrocentriciY

acrocentrici2122

Cariotipo umano normale

esempi di cariotipo umano normale…

Alterazioni cromosomiche numeriche• si ha un numero di cromosomi diverso dal normale numero

diploide di 46 (per le cellule somatiche) o aploide di 23 (per lecellule sessuali mature)

• le alterazioni numeriche degli autosomi hanno sempre gravieffetti sul fenotipo

• le delezioni sono sensibilmente più gravi delle trisomie

• si dividono in:

Aneuploidie

Poliploidie variazione di interi assetti cromosomici

variazione del numero di cromosomi di 1 o poche

coppie di omologhi

ANEUPLOIDIE

MONOSOMIE 2n – 1

manca un intero cromosoma conta = 45 le monosomie autosomiche sono sempre incompatibili con la vita le monosomie eterosomiche possono essere compatibili con la vita

(= l’embrione viene portato a termine ma l’individuo ha problemi più omeno gravi)

alcune monosomie parziali possono essere compatibili con la vita(ossia quando manca solo una parte di un determinato cromosoma)

TRISOMIE 2n + 1

un cromosoma è presente in triplicato conta = 47 le trisomie autosomiche compatibili con la vita sono le 13, 18, 21, 22 le trisomie eterosomiche sono solitamente compatibili con la vita

TETRASOMIE 2n + 2 un cromosoma è presente in quadruplicato conta = 48 vitale solo quella della X

esempio di monosomia…

esempio di trisomia…

POLIPLOIDIE

TRIPLOIDIE 2n + n

NON compatibili con la vita conta = 69 anomalia numerica osservata con discreta frequenza nel materiale

abortivo

TETRAPLOIDIE 2n + 2n NON compatibili con la vita conta = 92

esempio di triploidia…

Alterazioni cromosomiche strutturali• alterazioni in cui viene modificata la normale sequenza di geni di uno o

più cromosomi in seguito al verificarsi di rotture, seguite da un’anomalariunione dei frammenti cromosomici; ne derivano perdita o acquisizioneo localizzazione anomala di porzioni del genoma

• dal punto di vista clinico bisogna fare una distinzione di bilanciamentodel corredo genetico:

– ALTERAZIONI STRUTTURALI BILANCIATE: il patrimonio geneticorimane in quantità inalterate; il portatore NON presenta dannifenotipici; nella prole si potranno avere alterazioni sbilanciate; sono:

• inversioni

• traslocazioni•

– ALTERAZIONI STRUTTURALI SBILANCIATE: il patrimonio geneticoviene sbilanciato per difetto/eccesso; causano danni fenotipici nelportatore; sono:

• delezioni

• duplicazioni

• traslocazioni 23

DELEZIONI

• si intende la perdita di una porzione cromosomica

• monosomie parziali: nel cromosoma manca un pezzo, che può essereuna piccola banda fino a un intero braccio (solitamente il braccio corto inquanto quello lungo contiene troppi geni per portare ad una situazionecompatibile con la vita)

la delezione di un grosso frammento cromosomico è in genereincompatibile con la vita

• si confondono con le monosomie

DELEZIONI

• in base al punto in cui avvengono sono di 2 tipi…

– TERMINALI: viene persa una parte terminale del cromosoma

– INTERSTIZIALI: viene scisso un pezzo interno

• si distinguono in…

– PURE:

• si trova solo monosomia parziale

• deriva da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fracromatidi fratelli

• 85-90% dei casi

– ASSOCIATE A TRISOMIA:

• si trova sia monosomia che trisomia

• deriva da segregazione sbilanciata di una traslocazione reciprocapresente in un genitore nella forma bilanciata

• 10-15% dei casi

DELEZIONI

• cromosoma ad anello:

– cromosomi che si formano in seguito a piccole delezioni terminali sia nel braccio corto che nel braccio lungo, e alla riunione delle estremità appiccicose

– mitosi generalmente stabili; danno origine a cellule figlie contenenti anelli uguali

– meiosi generalmente instabili

DUPLICAZIONI

• si intende la presenza di un frammento cromosomico in eccesso

• trisomie o tetrasomie parziali

DUPLICAZIONI

• derivano da crossing-over ineguale o da scambio ineguale fracromatidi fratelli

DUPLICAZIONI

• a seconda dell’incorporazione del frammento si distinguono in…

– INTERCROMOSOMICA: se il frammento è incorporato in uncromosoma NON omologo

– INTRACROMOSOMICA: se il frammento è incorporato all’interno delmedesimo cromosoma

– DIRETTE se viene mantenuta la direzione del segmento come inorigine rispetto al centromero

– INVERTITE se si inverte la direzione del segmento rispetto alnormale

– PURE si trova solo trisomia associata alle duplicazioni

– ASSOCIATA A MONOSOMIA (delezione) parti trisomiche emonosomiche

INVERSIONI

• si intende il risultato di una rottura in 2 punti dello stesso cromosomacon rotazione di 180° del frammento staccatosi e sua saldaturaall’interno del cromosoma stesso

• possono essere:

– PERICENTRICHE:

• attorno al centromero; il frammento invertito include ilcentromero

• possibile cariotipo sbilanciato nella prole (duplicazioni edeficienza)

– PARACENTRICHE:

• NON riguarda il centromero; si verifica all’interno di un bracciocromosomico

INVERSIONI

Conseguenze…

• ridotta fertilità nel portatore

• nessuno sbilanciamento nel portatore

• possibile sbilanciamento nella prole

• quando avviene crossing-over nel punto dove è avvenuta l’inversione si può avere sbilanciamento

• varia il pattern di bande

• può variare la forma del cromosoma per spostamento del centromero

• alla meiosi…

– inversioni piccole i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi normalmente, e solo il piccolo tratto invertito non si appaia

– inversioni grandi i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi per tutto il tratto invertito, mentre non si appaieranno nella restante porzione cromosomica

– inversioni medie i cromosomi omologhi (invertito + normale) possono appaiarsi se si forma un’ansa da inversione; un’eventuale crossing-over a livello dell’ansa da inversione causa un nuovo arrangiamento cromosomico, e nel caso di inversione pericentrica si avrà deficienza-duplicazione

TRASLOCAZIONI

• si intende una mutazione cromosomica caratterizzata da scambio diframmenti fra 2 cromosomi, in ciascuno dei quali è avvenuta una rottura

• si distinguono tra…

– BILANCIATE:

• NON vi è perdita o acquisto di materiale genetico

• NON vi è effetto sul fenotipo (di regola); raramente possono esserci effetti nel fenotipo nei rari casi in cui la rottura per la traslocazione comporta l’interruzione di un gene importante

• possibile traslocazione sbilanciata nella prole

• aborti spontanei

– SBILANCIATE:

• perdita o acquisto di materiale genetico

• effetti sul fenotipo

• derivano da una traslocazione bilanciata in uno dei 2 genitori

TRASLOCAZIONI

…bilanciate

TRASLOCAZIONI

…sbilanciate

Traslocazioni Reciproche

Traslocazione Robertsoniana

traslocazione reciproca con fusionecentrica di 2 cromosomi acrocentrici;bracci corti si fondono a loro voltacostituendo un microsoma satellitato chein genere viene perduto

*da notare che un gamete con una monosomia del 14 NON esiste nel cariotipo umano quindi viene abortito

ANOMALIE DI DIVISIONE DEL CENTROMERO

La traslocazione robertsoniana deriva da eventi di fusione centrica; sipossono verificare almeno 3 casi…

Fusione Centrica

CASO 1 – Fusione centrica con formazione di un cromosoma monocentrico

• il centromero deriva da entrambi i cromosomi

Fusione CentricaCASO 2 – Rottura di un braccio corto e di un braccio lungo con formazione di un monocentrico

• il centromero deriva da uno solo dei cromosomi• può formarsi un piccolissimo cromosoma, che molto sperso si perde; questo

piccolissimo cromosoma ha un ruolo secondario in quanto è formato daibracci corti, ossia regioni ridondanti, e spesso presenta satelliti

Fusione CentricaCASO 3 – Rottura delle braccia corte con formazione di un dicentrico o di un monocentrico

• cromosoma dicentrico: cromosoma NON stabile in quanto alla divisionefunzionano entrambi i centromeri che venendo agganciati dai poli oppostirompono di fatto il cromosoma

• cromosoma monocentrico: si forma per soppressione di uno dei centromeri

• sutura perfettamente al centromero

• il centromero si rompe orizzontalmente formando 2 cromosomi, ognuno dei quali avente ilsuo centromero funzionante

da 1 cromosoma se ne formano 2 (quindi si passa ad una situazione a 47 cromosomi)

• i cromosomi che si formano sono di fatto telocentrici, e si comportano come tali

divisione verticale

NON formano isocromosoma

• genoma bilanciato e fenotipo normale

• alla meiosi i prodotti della fissione centrica formano un trivalente con il cromosomaomologo

segregazione come per la traslocazione Robertsoniana

Fissione Centrica

• sutura nettamente spostata da un lato

• (*1) riarrangiamento da un lato con perdita di buona parte dei bracci lunghi

• (*2) le estremità si saldano

• (*3) il centromero si separa verticalmente e il cromosoma si apre: in tal maniera il cromosoma risulta specularmente uguale rispetto al punto medio fra i 2 centromeri

• (*4) SE uno dei 2 centromeri si inattiva continua a comportarsi come un isocromosoma

Cromosoma isodicentrico

• presentano la delezione in un braccio e la duplicazione di un altro braccio

• presenta le 2 braccia uguali per dimensione e composizione di DNA (braccia isologhe), ossia speculari rispetto al centromero

• sempre metacentrico (per definizione; “iso” vuol dire che le braccia sono uguali)

• può avvenire nel p o nel q

Isocromosoma

• sutura lievemente spostata da un lato• si formano:

• 1 cromosoma acentrico viene perso

• 1 cromosoma centrico: NON si comporta come un cromatidio, ma si apre e sicomporta come un cromatidio, che si apre alla prossima divisione forma isocromosoma

Isocromosoma

Tecniche di bandeggio - Medicina Delfa Giovanni... · / mosaicismo 46, XX/45, X0 ... • ridotta...

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