Citogenetica : analisi dei cromosomi NUMERO , MORFOLOGIA e….

1. 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 - bandeggiocaratteristico con sostanze coloranti (Giemsa, Quinacrine)

2. 1956 Tijo e Levan 46 cromosomi umani 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 Trattamento di cellule in metafase con soluzione ipotonica t(7;11)(p15;p15)

3. PHA Linfociti T Colchicina FISH (1982) ibridazione fluorescente in situ denaturazione del DNA cromosomico e ibridazione con sonda fluorescente Blocco in metafase Soluzione ipotonica e fissazione

4. Analisi convenzionale del cariotipo microscopio ottico - bandeggio G

5. Analisi convenzionale (microscopio ottico) ideogrammi p = braccio corto q = braccio lungo numerazione delle bande dal centromero al telomero

6. Analisi convenzionale (microscopio ottico) Come si riconoscono i singoli cromosomi ? p p Posizione del centromero q q metacentrico acrocentrico

7. telomero centromero telomero Bandeggio G caratteristico bande G CHIARE ricche in GC molti geni bande G SCURE ricche in AT pochi geni

8. Diverse risoluzioni di bandeggio G 16 bande 24 bande 46 bande Cromosoma 7 risoluzione cariotipo:400550850( n. bande totali per corredo aploide )

9. Analisi convenzionale (microscopio ottico) Bandeggio C (eterocromatina) 9 9 1 Notare le grandi regioni eterocromatiche dei cromosomi 1 e 9 1

10. 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)

11. 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..

12. 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 autosomi1 / 700 Anomalie strutturali (autosomi, X e Y) 1 / 375 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

13. 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)1 / 360 47,XXY 1 / 1.000 47,XYY 1 / 1.000 altre aneuploidie X o Y 1 / 2.350 Crom. sessuali in FEMMINE (24.547)1 / 580 45,X 1 / 4.000 47,XXX 1 / 900 altre aneuploidie X 1 / 2.700 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

14. Incidenza di anomalie cromosomiche da screening neonatali (68.159 nati vivi) Tipo di anomalia Incidenza Aneuploidie degli autosomi1 / 700 Trisomia 21 1 / 830 Trisomia 18 1 / 7.500 Trisomia 13 1 / 22.700 altre aneuploidie 1 / 34.000 Anomalie strutturali (autosomi, X e Y) 1 / 375 Bilanciate ( Non Robertsoniane ) 1 / 885 Bilanciate ( Robertsoniane ) 1 / 1.100 Sbilanciate ( Non Robertsoniane) 1 / 1.800 Sbilanciate ( Robertsoniane ) 1 / 13.600 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

15. Incidenza di anomalie cromosomiche in stadi diversi di vita fetale e neonatale aborti feti di madri >35 1° trimestre amniocentesi nati vivi incidenza1 / 21 / 501 / 160 Anom. numeriche 96 % 85 % 60 % Anom. strutt. Bilanciate --- 10 % 30 % Anom. strutt. Sbilanciate 4 % 5 % 10 % Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

16. 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 52 % Monosomie autosomiche < 1% 45,X 19 % Triploidie 16 % Tetraploidie 6 % Altre 7 % Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

17. Esito di 10.000 concepimenti Aborti spontanei Concepimenti N. % nati vivi Totale 10.0001.500 15 %8.500 Cariotipo Normale 9.200 750 8 % 8.450 Cariotipo Anomalo 800 750 94 % 50 Triploidie / Tetraploidie 170 170 100 % ---- 45,X 140 139 99 % 1 Trisomia 13 112 112 100 % ---- Trisomia 18 20 19 85 % 1 Trisomia 21 45 35 78 % 10 Altre trisomie 209 208 99.5% 1 Riarrang. Sbilanciati 27 23 85 % 4 47,XXY 47,XXX 47,XYY 19 4 21 % 15 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

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

19. Trisomia 13 47, XY, +13 http://www.waisman.wisc.edu/cytogenetics/CaseOfTheMonth/Karyotypes/CoMSept98karyo.html

20. CARIOTIPO TRIPLOIDE 69,XXY

21. Trisomia 21 47, XY,+ 21

22. 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

23. 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%

24. Incidenza della sindrome di Down Età materna Alla nascita Amniocentesi Villocentesi 16ma sett. 9-11ma set t. 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 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

25. Sindrome di Down: Trisomia 21 da traslocazione “robertsoniana” (4%) rob (14;21) rob (21;22) i (21;21)

27. Trisomia cromosoma 21

28. Trisomia cromosoma 21

29. Traslocazione robertsoniana: t(13;15)

30. 0.5% 1% 0.25% ? 0.125% 37 35 33 Cugina di I° grado con figlia Down, rischio per la gravidanza in corso ? 2% 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

31. A. delezioni B. duplicazioni C. inversioni interstiziale terminale tandem invertita paracentrica pericentrica N A N A N A N A N A N A D. cromosoma ad anello F. sito fragile E. traslocazioni N A reciproche robertsoniane N N N A A N N A A

32. TRASLOCAZIONE 10q;11q

33. 10 10der 11 11der

34. 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

35. https://hcforum.imag.fr/H_A/index.html

37. 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)

38. Caso 510/02 madre

39. PAINTING CROM. 9 510/02

40. Madre a mosaico e unica linea nella figlia SP510/02

42. SONDA BCR(22q11)-ABL(9q34) crom. 9 crom. 22 crom. 22 crom. 9 NEGATIVA

43. presenza di un cromosoma Filadelfia

44. presenza di un doppio cromosoma Filadelfia

45. Sonda: DiGeorge 22q11.2 (gene Tuple1) Controllo 22q13.3 (gene ARSA)

46. 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

47. 3 Mb 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 delezione sindrome del 22q11.2 duplicazione sindrome “cat eye”

48. Sindrome di Williams Delezione 7q11.23 • Sonde: • Williams 7q11.23 • controllo 7q31

49. Sindrome di Williams-Beuren Volto caratteristico: ripienezza peri / supra orbitale (specie supero-laterale), sopraciglia e ciglia rade nella regione mediana, gote gonfie ribassate….

50. 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)