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)

Cromosoma di Philadelphia (LMC) 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)

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

Analisi convenzionale del cariotipo microscopio ottico - bandeggio G

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

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

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

Diverse risoluzioni di bandeggio G 16 bande 24 bande 46 bande Cromosoma 7 risoluzione cariotipo: 400 550 850 ( n. bande totali per corredo aploide )

Analisi convenzionale (microscopio ottico) Bandeggio C (eterocromatina) 9 9 1 Notare le grandi regioni eterocromatiche dei cromosomi 1 e 9 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 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 autosomi 1 / 700 Anomalie strutturali (autosomi, X e Y) 1 / 375 Hsu et al. (1998) in: Milunski A. (ed) Genetic disorders and the fetus.

Incidenza di anomalie cromosomiche da screening neonatali (68 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.

Tipo di anomalia Incidenza Incidenza di anomalie cromosomiche da screening neonatali (68.159 nati vivi) Tipo di anomalia Incidenza Aneuploidie degli autosomi 1 / 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.

Incidenza di anomalie cromosomiche in stadi diversi di vita fetale e neonatale aborti feti di madri >35 1° trimestre amniocentesi nati vivi incidenza 1 / 2 1 / 50 1 / 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.

Tipo di anomalia % sul totale delle anomalie 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.

Esito di 10.000 concepimenti Aborti spontanei Concepimenti N. % nati vivi Totale 10.000 1.500 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.

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

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

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

Trisomia 21 libera da NON disgiunzione meiotica 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%

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.

Trisomia 21 da traslocazione “robertsoniana” (4%) 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 1% 0.5% 0.25% 0.125% 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

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

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

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)

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. 9 crom. 22 crom. 22 crom. 9 NEGATIVA

presenza di un cromosoma Filadelfia

presenza di un doppio cromosoma Filadelfia

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

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

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

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

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 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)

Delezioni sub-telomeriche

Sonda cromosoma- specifica nucleo in interfase Sonda cromosoma- specifica 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

Traslocazione complessa 1, 3, 6, 11

Traslocazione complessa 1, 3, 6, 11

“ Chromosome Painting “

CGH Cellule tumorali Cellule normali Comparative Genome Hybridization Estrazione del DNA e marcatura con fluorocromi CGH Comparative Genome Hybridization Identificazione di regioni cromosomiche perse o amplificate Ibridazione metafasi Piastre di cloni genomici