Cromosomopatie: incidenza e rischio riproduttivo Vincenzo Nigro Laboratorio di genetica - Dipartimento di Patologia Generale, Seconda Università degli Studi di Napoli Telethon Institute of Genetics and Medicine, Napoli

una qualsiasi anomalia insorta tra il concepimento e la nascita Difetto congenito una qualsiasi anomalia insorta tra il concepimento e la nascita genetico (ereditario e non ereditario) cromosomico genico non genetico

Rischio riproduttivo generale per una coppia per cui l’anamnesi personale e familiare abbiano escluso un incremento del rischio rispetto alla popolazione è 3-5% in caso di difetti congeniti rilevabili alla nascita (a. crom 0.65%) 8-10% rilevabili entro i 10 anni di età

Variazioni genetiche CCCCAGCCTCCTTGCCAACGCCCCCTTTCCCTCTCCCCCTCCCGCTCGGCGCTGACCCCCCATCCCCACCCCCGTGGGAACACTGGGAGCCTGCACTCCACAGACCCTCTCCTTGCCTCTTCCCTCACCTCAGCCTCCGCTCCCCGCCCTCTTCCCGGCCCAGGGCGCCGGCCCACCCTTCCCTCCGCCGCCCCCCGGCCGCGGGGAGGACATGGCCGCGCACAGGCCGGTGGAATGGGTCCAGGCCGTGGTCAGCCGCTTCGACGAGCAGCTTCCAATAAAAACAGGACAGCAGAACACACATACCAAAGTCAGTACTGAGCACAACAAGGAATGTCTAATCAATATTTCCAAATACAAGTTTTCTTTGGTTATAAGCGGCCTCACTACTATTTTAAAGAATGTTAACAATATGAGAATATTTGGAGAAGCTGCTGAAAAAAATTTATATCTCTCTCAGTTGATTATATTGGATACACTGGAAAAATGTCTTGCTGGGCAACCAAAGGACACAATGAGATTAGATGAAACGATGCTGGTCAAACAGTTGCTGCCAGAAATCTGCCATTTTCTTCACACCTGTCGTGAAGGAAACCAGCATGCAGCTGAACTTCGGAATTCTGCCTCTGGGGTTTTATTTTCTCTCAGCTGCAACAACTTCAATGCAGTCTTTAGTCGCATTTCTACCAGGTTACAGGAATTAACTGTTTGTTCAGAAGACAATGTTGATGTTCATGATATAGAATTGTTACAGTATATCAATGTGGATTGTGCAAAATTAAAACGACTCCTGAAGGAAACAGCATTTAAATTTAAAGCCCTAAAGAAGGTTGCGCAGTTAGCAGTTATAAATAGCCTGGAAAAGGCATTTTGGAACTGGGTAGAAAATTATCCAGATGAATTTACAAAACTGTACCAGATCCCACAGACTGATATGGCTGAATGTGCAGAAAAGCTATTTGACTTGGTGGATGGTTTTGCTGAAAGCACCAAACGTAAAGCAGCAGTTTGGCCACTACAAATCATTCTCCTTATCTTGTGTCCAGAAATAATCCAGGATATATCCAAAGACGTGGTTGATGAAAACAACATGAATAAGAAGTTATTTCTGGACAGTCTACGAAAAGCTCTTGCTGGCCATGGAGGAAGTAGGCAGCTGACAGAAAGTGCTGCAATTGCCTGTGTCAAACTGTGTAAAGCAAGTACTTACATCAATTGGGAAGATAACTCTGTCATTTTCCTACTTGTTCAGTCCATGGTGGTTGATCTTAAGAACCTGCTTTTTAATCCAAGTAAGCCATTCTCAAGAGGCAGTCAGCCTGCAGATGTGGATCTAATGATTGACTGCCTTGTTTCTTGCTTTCGTATAAGCCCTCACAACAACCAACACTTTAAGATCTGCCTGGCTCAGAATTCACCTTCTACATTTCACTATGTGCTGGTAAATTCACTCCATCGAATCATCACCAATTCCGCATTGGATTGGTGGCCTAAGATTGATGCTGTGTATTGTCACTCGGTTGAACTTCGAAATATGTTTGGTGAAACACTTCATAAAGCAGTGCAAGGTTGTGGAGCACACCCAGCAATACGAATGGCACCGAGTCTTACATTTAAAGAAAAAGTAACAAGCCTTAAATTTAAAGAAAAACCTACAGACCTGGAGACAAGAAGCTATAAGTATCTTCTCTTGTCCATGGTGAAACTAATTCATGCAGATCCAAAGCTCTTGCTTTGTAATCCAAGAAAACAGGGGCCCGAAACCCAAGGCAGTACAGCAGAATTAATTACAGGGCTCGTCCAACTGGTCCCTCAGTCACACATGCCAGAGATTGCTCAGGAAGCAATGGAGGCTCTGCTGGTTCTTCATCAGTTAGATAGCATTGATTTGTGGAATCCTGATGCTCCTGTAGAAACATTTTGGGAGATTAGCTCACAAATGCTTTTTTACATCTGCAAGAAATTAACTAGTCATCAAATGCTTAGTAGCACAGAAATTCTCAAGTGGTTGCGGGAAATATTGATCTGCAGGAATAAATTTCTTCTTAAAAATAAGCAGGCAGATAGAAGTTCCTGTCACTTTC CCCCAGCCTCCTTGCCAACGCCCCCTTTCCCTCTCCCCCTCCCGCTCGGCGCTGACCCCCCATCCCCACCCCCGTGGGAACACTGGGAGCCTGCACTCCACAGACCCTCTCCTTGCCTCTTCCCTCACCTCAGCCTCCGCTCCCCGCCCTCTTCCCGGCCCAGGGCGCCGGCCCACCCTTCCCTCCGCCGCCCCCCGGCCGCGGGGAGGACATGGCCGCGCACAGGCCGGTGGAATGGGTCCAGGCCGTGGTCAGCCGCTTCGACGAGCAGCTTCCAATAAAAACAGGACAGCAGAACACACATACCAAAGTCAGTACTGAGCACAACAAGGAATGTCTAATCAATATTTCCAAATACAAGTTTTCTTTGGTTATAAGCGGCCTCACTACTATTTTAAAGAATGTTAACTATATGAGAATATTTGGAGAAGCTGCTGAAAAAAATTTATATCTCTCTCAGTTGATTATATTGGATACACTGGAAAAATGTCTTGCTGGGCAACCAAAGGACACAATGAGATTAGATGAAACGATGCTGGTCAAACAGTTGCTGCCAGAAATCTGCCATTTTCTTCACACCTGTCGTGAAGGAAACCAGCATGCAGCTGAACTTCGGAATTCTGCCTCTGGGGTTTTATTTTCTCTCAGCTGCAACAACTTCAATGCAGTCTTTAGTCGCATTTCTACCAGGTTACAGGAATTAACTGTTTGTTCAGAAGACAATGTTGATGTTCATGATATAGAATTGTTACAGTATATCAATGTGGATTGTGCAAAATTAAAACGACTCCTGAAGGAAACAGCATTTAAATTTAAAGCCCTAAAGAAGGTTGCGCAGTTAGCAGTTATAAATAGCCTGGAAAAGGCATTTTGGAACTGGGTAGAAAATTATCCAGATGAATTTACAAAACTGTACCAGATCCCACAGACTGATATGGCTGAATGTGCAGAAAAGCTATTTGACTTGGTGGATGGTTTTGCTGAAAGCACCAAACGTAAAGCAGCAGTTTGGCCACTACAAATCATTCTCCTTATCTTGTGTCCAGAAATAATCCAGGATATATCCAAAGACGTGGTTGATGAAAACAACATGAATAAGAAGTTATTTCTGGACAGTCTACGAAAAGCTCTTGCTGGCCATGGAGGAAGTAGGCAGCTGACAGAAAGTGCTGCAATTGCCTGTGTCAAACTGTGTAAAGCAAGTACTTACATCAATTGGGAAGATAACTCTGTCATTTTCCTACTTGTTCAGTCCATGGTGGTTGATCTTAAGAACCTGCTTTTTAATCCAAGTAAGCCATTCTCAAGAGGCAGTCAGCCTGCAGATGTGGATCTAATGATTGACTGCCTTGTTTCTTGCTTTCGTATAAGCCCTCACAACAACCAACACTTTAAGATCTGCCTGGCTCAGAATTCACCTTCTACATTTCACTATGTGCTGGTAAATTCACTCCATCGAATCATCACCAATTCCGCATTGGATTGGTGGCCTAAGATTGATGCTGTGTATTGTCACTCGGTTGAACTTCGAAATATGTTTGGTGAAACACTTCATAAAGCAGTGCAAGGTTGTGGAGCACACCCAGCAATACGAATGGCACCGAGTCTTACATTTAAAGAAAAAGTAACAAGCCTTAAATTTAAAGAAAAACCTACAGACCTGGAGACAAGAAGCTATAAGTATCTTCTCTTGTCCATGGTGAAACTAATTCATGCAGCTCCAAAGCTCTTGCTTTGTAATCCAAGAAAACAGGGGCCCGAAACCCAAGGCAGTACAGCAGAATTAATTACAGGGCTCGTCCAACTGGTCCCTCAGTCACACATGCCAGAGATTGCTCAGGAAGCAATGGAGGCTCTGCTGGTTCTTCATCAGTTAGATAGCATTGATTTGTGGAATCCTGATGCTCCTGTAGAAACATTTTGGGAGATTAGCTCACAAATGCTTTTTTACATCTGCAAGAAATTAACTAGTCATCAAATGCTTAGTAGCACAGAAATTCTCAAGTGGTTGCGGGAAATATTGATCTGCAGGAATAAATTTCTTCTTAAAAATAAGCAGGCAGATAGAAGTTCCTGTCACTTTC

Valutazione del rischio riproduttivo nel periodo preconcezionale momento ottimale (ma oltre la metà delle gestazioni insorge inaspettatamente) raccolta dei dati (visita, abitudini, terapie, accertamenti lab) SCOPO: identificazione dei portatori sani di malattie genetiche portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner portatori in cui il rischio si manifesta solo nel caso di unione con un partner portatore

portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner donne con mutazioni legate all’X (esempio: Distrofia muscolare di Duchenne)

portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner reciproca portatori di una traslocazione cromosomica bilanciata scambio di materiale genetico tra cromosomi non omologhi non vi è modificazione della dose genica frequenza 1/520 nati fenotipicamente normale

Traslocazioni bilanciate (meiosi e fertilizzazione) Traslocazione bilanciata Segregazione alternata Normale Traslocazione Segregazione adiacente 1 Traslocazione Trisomia Segregazione adiacente 2 Trisomia

portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner mutazioni dominanti ad esordio tardivo (corea di Huntington, atassie spinocerebellari) mutazioni dominanti a penetranza incompleta

portatori in cui il rischio si manifesta solo nel caso di unione con un altro portatore mutazioni autosomiche recessive con familiarità (coppia già a rischio) senza familiarità (valutare la consanguineità)

fibrosi cistica % di identificazione dei portatori sanicon un test semplice e a basso costo

ogni individuo è portatore sano di almeno 8 malattie genetiche recessive, di cui 3 letali fratelli, genitori-figli fratellastri, zii-nipoti cugini diretti (0.5%) secondi cugini 1/4 omozigosi 1/8 omozigosi 1/16 omozigosi 1/64 omozigosi i difetti congeniti hanno un rischio empirico raddoppiato in caso di coefficiente di consanguineità 1/16 non è utile l’esame cromosomico

traslocazioni reciproche autosomiche coppia con familiarità per anomalie cromosomiche è indicazione all’esecuzione di un cariotipo fetale e l’estensione dell’indagine ai parenti traslocazioni reciproche autosomiche maggiori sono le dimensioni cromosomiche minore è la possibilità di una gravidanza a termine traslocazioni X-autosoma maschi sterili, rischio 20-40% traslocazioni robertsoniane non 21 60% cariotipo bilanciato 21 15% rischio di Down inversioni pericentriche varianti dell’1, 9, 16 e Y, in altri casi il rischio è 5-10% paracentriche, rischi inferiore allo 0.5%

Traslocazioni reciproca Robertsoniana

inversioni Paracentrica, braccio corto Paracentrica, braccio lungo Pericentrica

Un precedente figlio con anomalie cromosomiche Aumenta il rischio in caso di: tutte le trisomie non mosaico 47, XXY (s. Klinefelter) riarrangiamenti strutturali marker cromosomi

Le alterazioni cromosomiche sono più frequenti al crescere dell’età materna, mentre le mutazioni puntiformi sono legate al numero di divisioni cellulari che avvengono circa ogni 15 gg nella linea germinale maschile

Tritest interpretazione dei risultati anomalia fetale AFP hCG uE Neural Tube Defects* Normal Trisomy 21 18 * NTD: anencephaly, spina bifada and encephalocele.

Patologia fetale Sensibilità NTD - AFP solo 75-80% spina bifida 95% anencefalia Trisomia 21 - Tritest 70% Down sindrome Trisomia 18 - Tritest 80% sindrome di Edward

Anomalie ecografiche maggiori

ecografia “segni minori”

Frequenza di anomalie cromosomiche negli aborti spontanei (39. 8%-40 trisomie autosomiche 49-52% Turner (45, X) 15-19% triploidia (69) 15-16% tetraploidia (92) 5-6% altre anomalie 6-14%

Trisomia 21 Il 70% delle gravidanze non giunge a termine

Trisomia 21, S. di Down in Italia 40.000 casi Ipotioidismo, ipotonia Occhi inclinati verso l’alto iperlassità articolare viso tondo e mento piccolo ipotelorismo macroglossia brachidattilia solco palmare trasverso cardiopatie c. leucemia ritardo mentale m. Alzheimer

Trisomia 13 (1/20.000) Giunge a termine solo il 3% dei concepimenti Di questi l’80% muore nel primo mese Naso largo, punta ingrossata Dita flesse e sovrapposte Calcagno prominente Orecchie a impianto basso

S. Klinefelter (47,XXY) 1:900 maschi Il 50% delle gravidanze giunge a termine Fenotipo maschile Caratteristiche principali: Statura alta Ipogonadismo, bassi livelli di testosterone, mancata produzione di spermatozoi (azoospermia) e quindi sterilità Ginecomastia Sia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono quasi normali

Un precedente figlio con anomalie cromosomiche NON aumenta il rischio in caso di: 47, XYY triploidia, tetraploidia sindrome di Turner

Monosomia X (45,X0) 1:2.500 Solo l’1% delle gravidanze giunge a termine Errore nella spermatogenesi nell’ 80% dei casi e non correla con l’età dei genitori Caratteristiche principali: linfedema periferico pterigio del collo (collo corto “a tenda”) bassa statura amenorrea primaria talvolta sono presenti anche cardiopatia, ipertensione e anomalie renali. Sia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono normali

TRIPLOIDIA Frequenza alla nascita = 1/10.000 Frequenza negli aborti = 1/14 Cariotipo 69,XXY 57% Cariotipo 69,XXX 40% Cariotipo 69,XYY 3%

Nati vivi Feto microcefalico o normale Placenta ingrossata Tipo I, corredo sovrannumerario paterno Feto microcefalico o normale Placenta ingrossata Tipo II, corredo sovrannumerario materno Ritardo di crescita Feto con macrocefalia relativa Placenta poco sviluppata Nati vivi Basso peso Asimmetria cranio-facciale e difetti di ossificazione del cranio Microftalmia, ipertelorismo, micrognazia Sindattilia cutanea, piedi torti Anomalie genitali, ipoplasia delle surrenali Cardiopatie

feto con anomalia cromosomica (mosaicismo) trisomie a mosaico 8, 9, 13, 18, 21 crescita in coltura di cellule materne mosaicismo vero (livello III) pseudomosaicismo (livelli II e I)

FISH

Sonde FISH subtelomero centromero intero cromosoma locus

PAINTING

Fecondazione in vitro per la diagnosi preimpianto Diagnosis: genetic defect Cystic fibrosis - life expectancy 20-30 yrs - medical advances - offspring will be carriers

Nuove possibilità Cellule fetali in circolo DNA fetale in circolo

Stable Transduction of multiple organs following delivery of AAV-2/5-CMV in utero Injection on Embryonic day 15 (E15)

GENE THERAPY STRATEGIES FOR INHERITED SEVERE PHOTORECEPTOR DISEASES S.Jacobson, T. Aleman, A. Cideciyan

Ringraziamenti Lucia Perone, Servizio di FISH TIGEM Enrico Surace, Terapia genica intrauterina, TIGEM