Anomalie cromosomiche di struttura s.giglio@meyer.it sabrinarita.giglio@unifi.it

Frequenza dei riarrangiamenti cromosomici strutturali citogeneticamente visibili 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

Traslocazioni bilanciate e sbilanciate Inversioni Delezioni Quali sono? Traslocazioni bilanciate e sbilanciate Inversioni Delezioni Duplicazioni Cromosomi marcatori Isocromosomi

Traslocazioni bilanciate e sbilanciate Frequenza nella popolazione generale Reciproche 1:625 - Robertsoniane 1:1000

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 con traslocazioni Xq13-q26/autosoma: AMENORREA PRIMARIA O SECONDARIA

Traslocazioni reciproche e loro conseguenze

Diagramma pachitenico di cromosomi traslocati e possibili segregazioni

8 4 p16 p23 der(4) der(8)

Wolff-Hirschhorn syndrome 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 ROBERTSONIANE bilanciate: 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)

Traslocazioni Robertsoniane Nor Bil Tris. 14 Mon 14 Mon 21 Tris 21

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

I gameti di un portatore di t(21;21) sono o disomici o nullisomici 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 citogenetica in 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

ciascuno deleto e duplicato per regioni opposte La ricombinazione meiotica nella regione invertita produce due cromosomi ricombinanti, ciascuno deleto e duplicato per regioni opposte

Chromosome inversions Frequency: 0.12-0.7 per 1000 Frequency: 0.1-0.5 per 1000 Il proposito è trisomico per gran parte del 10p e monosomico per 10q distale Inversione pericentrica del cromosoma 10

Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggior DUPLICAZIONI Frequenza: 1:4000 Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggior parte 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.

Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggior DELEZIONI Terminali: 1:5000 Interstiziali: 1: 4000 Fenotipo: ritardo mentale e malformazioni nella maggior parte 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

traslocazione sbilanciata t(4;8)(p16;p23) con monosomia distale 4p La FISH con sonde telomero-specifiche dimostra che la delezione è terminale (A) e conseguente a traslocazione con 8p (B) A B traslocazione sbilanciata t(4;8)(p16;p23) con monosomia distale 4p e 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

8 4 p16 p23 der(4) der(8) La madre era portatrice bilanciata della traslocazione. Nel gamete da cui si è originata la proposita sono segregati il 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

Chromosome 7q deletion and Williams syndrome (circa 1:20.000) 7 (1,5 Mb) q11.23 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

12 12 1 der(1)

12 der(12) 1 1

denaturazione della sonda visualizzazione al microscopio 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 sonda

TIPI DI SONDE Sequenze ripetute: Sequenze uniche: Painting alfa satellite beta satellite satelliti classici telomeriche Sequenze uniche: - Prader Willi Williams ecc. Painting

CHROMOSOME PAINTING

FISH VANTAGGI SVANTAGGI rapidità identificazione di microdelezioni e riarrangiamenti complessi diagnosi su nucleo SVANTAGGI costi elevati diagnosi non completa

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 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.