Anomalie cromosomiche di struttura

s.giglio@meyer.itsabrinarita.giglio@unifi.it

Riarrangiamenti cromosomici bilanciati: 1 in 500

Anomalie di struttura sbilanciate citogeneticamente visibili:

~3% di tutte le anomalie cromosomiche riconoscibili

0.58% di una popolazione di neonati non selezionata

Frequenza dei riarrangiamenti cromosomici strutturali citogeneticamente visibili

Traslocazioni bilanciate e sbilanciate

Inversioni

Delezioni

Duplicazioni

Cromosomi marcatori

Isocromosomi

Quali sonoQuali sono??

Frequenza nella popolazione generale

- Reciproche 1:625

- Robertsoniane 1:1000

Traslocazioni bilanciate e sbilanciate

In seguito alla traslocazione reciproca si formano due cromosomi derivativi

Fenotipo associato alle traslocazioni reciproche:

Normale nella maggior parte dei casi

Associato ad un carattere mendeliano (0.3%)

N.B. nella maggior parte delle femmine contraslocazioni Xq13-q26/autosoma:

AMENORREA PRIMARIA O SECONDARIA

Traslocazioni reciproche e loro conseguenze

Diagramma pachitenico di cromosomi traslocatie possibili segregazioni

8844

p16

p23

der(4)der(4) der(8)der(8)

der(4)t(4;8)(p16;p23) and

Wolff-Hirschhorn syndrome

La traslocazione t(11;22)(q23;q11) è una traslocazione ricorrente:ne sono riportati circa 100 famiglie non imparentate fra loro

TRASLOCAZIONI ROBERTSONIANE

Le traslocazioni Robertsoniane interessano le braccia corte dei cromosomi acrocentrici (13, 14, 15, 21, 22)

Come si forma una traslocazione robertsoniana

Fenotipo associato alle TRASLOCAZIONI ROBERTSONIANEbilanciate:

Normale nella maggior parte dei casi

Associato a malformazioni (0,6%) per le traslocazioni che Interessano i cromosomi 14 e 15

N.B. maschi con traslocazioni robertsoniane bilanciate possono presentare oligospermia

Cariotipo: 45,XX,t(14;21)(p11;p11)

Nor Bil Tris. 14 Mon 14 Mon 21 Tris 21

Traslocazioni Robertsoniane

Cariotipo 46,XY,t(14;21)(p11;p11)

Cariotipo: 45,XX,t(21;21)(p11;p11)

I gameti di un portatore di t(21;21) sono o disomici o nullisomici per il cromosoma 21

Cariotipo: 46,XY,t(21;21)(p11;p11)

In circa il 4% dei soggetti Down, la trisomia del cromosoma 21 è conseguente a traslocazione robertsoniana presente in uno dei genitori

Per questo motivo è necessario effettuare l’indagine citogeneticain tutti i soggetti Down anche quando la diagnosi clinica è ovvia

: Down

:45,XX,t(14;21)

Inversioni

Esempi di inversioni visibili all’analisi citogenetica

La ricombinazione meiotica nella regione invertita produce due cromosomi ricombinanti,

ciascuno deleto e duplicato per regioni opposte

Chromosome inversions

Il proposito è trisomico per gran parte del 10p e monosomico per 10q distale

Inversione pericentrica del cromosoma 10

Frequency: 0.12-0.7 per 1000 Frequency: 0.1-0.5 per 1000

DUPLICAZIONI

Frequenza: 1:4000

Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggiorparte dei casi

Le duplicazioni cromosomiche

Duplicazione 9p22-p13

Le malformazioni fenotipiche

associate alla duplicazione

sono causate dalla parziale

trisomia per una serie di geni

contenuti nella regione duplicata

FISH (Fluorescence in situ hybridization)

•E’ una tecnica di ibridazione che permette, dopo fissazione di metafasi e nuclei in interfase su vetrino, di identificare sequenze specifiche negli acidi nucleici.

•Tale identificazione avviene mediante sonde marcate in maniera non isotopica, impiegando fluorocromi che emettono a diverse lunghezze d’onda.

DELEZIONI

Terminali: 1:5000

Interstiziali: 1: 4000

Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggiorparte dei casi

Delezione cromosomica terminale in 4p e sindrome di Wolf-Hirschhorn

Le malformazioni fenotipiche associate

alla delezione sono causate dalla

monosomia per una serie di geni

contenuti nella regione deleta

Cariotipo inaspettatamente normale nonostante il sospetto di sindrome di

Wolff-Hirschhorn

La FISH con sonde telomero-specifiche dimostra che la delezione èterminale (A) e conseguente a traslocazione con 8p (B)

A B

traslocazione sbilanciata t(4;8)(p16;p23) con monosomia distale 4pe trisomia distale 8p

La corretta diagnosi porta a una corretta consulenza

der(4)t(4;8)(p16;p23) and Wolff-Hirschhorn syndrome

Nei soggetti con Wolff-Hirschhorn syndrome è necessario indagare se la del(4p) sia conseguente a una traslocazione presente in un genitore.

In tal caso il rischio di ricorrenza è elevato.N.B.: E’ necessario estendere l’indagine citogenetica ai genitori di tutti i soggetti con delezione

o con qualunque riarrangiamento cromosomico strutturale

8844

p16

p23

der(4)der(4) der(8)der(8)La madre era portatrice bilanciata della traslocazione.

Nel gamete da cui si è originata la proposita sono segregatiil cromosoma 8 normale e il derivativo der(4)

Esempio di DELEZIONE INTERSTIZIALE

Delezione di un cromosoma 15q11-q13 e sindrome di Prader-Willi.Questa delezione ha una frequenza di circa 1:10.000

15

~4 Mb

N.B.: delezioni di questa taglia sono ai limiti del rilevamento microscopico.Ai fini diagnostici occorre quindi utilizzare metodi di citogenetica molecolare

(FISH)

Ipotonia neonatale in soggetti PWS

q11.23

Chromosome 7q deletion and Williams syndrome(circa 1:20.000)

7

(1,5 Mb)

N.B.:Non identificabile con citogenetica classica

La stenosi aortica sopravalvolare è una delle caratteristiche della

Sindrome di Williams (WS)

L’analisi FISH con sonde specifiche del gene dell’elastina ha

mostrato che i soggetti con WS erano deleti per il gene

Il telomero dei cromosomi umani

1 der(1)

12 12

1 1

12 der(12)

nucleotidi biotinilati

marcatura della sonda

sonda biotinilata

denaturazione della sonda

cromosomi denaturati

ibridazione

sonda ibridata al DNA cromosomico

avidina fluorescinata cromosomi con sonda fluorescinata

visualizzazione al microscopio

cromosomi con segnali fluorescenti in corrispondenza del segmento di DNA

riconosciuto dalla sondaRappresentazione schematica dell’ibridazione in situ fluorescente (FISH).

TIPI DI SONDE•Sequenze ripetute:

– alfa satellite– beta satellite– satelliti classici– telomeriche

•Sequenze uniche:- Prader Willi– Williams– ecc.

•Painting

TIPI DI SONDE ABERRAZIONI

CROMOSOMICHE

IDENTIFICABILI

MATERIALE

IMPIEGATO

Sequenze ripetute - Trisomie

- Monosomie Nuclei in interfase

Painting

- Riarrangiamenti

cromosomici

- Identificazione di

cromosomi marcatori

Metafasi

Sequenze uniche

- Microdelezioni e

duplicazioni

- Riarrangiamenti

cromosomici

Metafasi e

nuclei in interfase

CHROMOSOME PAINTING

FISHFISHSVANTAGGI

• costi elevati• diagnosi non

completa

VANTAGGI

• rapidità• identificazione di

microdelezioni e riarrangiamenti complessi

• diagnosi su nucleo

Microarray based comparative genomic hybridization(array-CGH) detects submicroscopic chromosomal deletions

and duplications in patients with learning disability/mental retardation and dysmorphic features

Shaw-Smith C, Redon R, Rickman L, Rio M, Willatt L, Fiegler H, Firth H, Sanlaville D, Winter R, Colleaux L,

Bobrow M, Carter NP.

J Med Genet. 2004 Apr;41(4):241-8.Array-CGH constructed from clones spaced at

approximately 1 Mb intervals across the genome(about 3.500 clones)

12 abnormalities 7 deletions 6 de novo 1 inherited

5 duplications 1 de novo 4 inherited

8 abnormalities causing-disease out of 50 cases: 16%

Altered segments size: from regions involving a single clone to 14 Mb regions

A modified CGH to BACs immobilized on glass A modified CGH to BACs immobilized on glass

Array from Spectral Genomics that contains 2600 BAC/PAC clones genome−wide giving an average

resolution of 1Mb-700 kb

New genomic microarray platform released from the microarray core facility of UCSF (University of

San Francisco).

This array will include 32.000 genomic clones with a resolution of 100 Kb. The use of this new array

will give the ability to identify very small deletions and duplications leading to a very detailed genome

profiling and an increased possibility for gene cloning.