Cromosomopatie: incidenzae rischio riproduttivo lezione 1lezione 1

Vincenzo NigroLaboratorio di genetica - Dipartimento di Laboratorio di genetica - Dipartimento di Patologia Generale, Seconda Università degli Patologia Generale, Seconda Università degli Studi di NapoliStudi di NapoliTelethon Institute of Genetics and Medicine, Telethon Institute of Genetics and Medicine, NapoliNapoli

Difetto congenitoDifetto congenito

una qualsiasi anomalia insorta tra il concepimento e la nascita

genetico (ereditario e non ereditario)– cromosomico– genico

non genetico

Rischio riproduttivo Rischio riproduttivo generalegenerale

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 (anomalie cromosomiche = 0.65%) 8-10% rilevabili entro i 10 anni di età

Variazioni geneticheVariazioni genetichesono dette SNP e si presentano 1:500 basisono dette SNP e si presentano 1:500 basi

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 donne con mutazioni mutazioni recessive legate recessive legate al cromosoma X al cromosoma X (esempio: (esempio: Distrofia Distrofia muscolare di muscolare di Duchenne)Duchenne)

portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner

portatori di una portatori di una traslocazione traslocazione cromosomica bilanciatacromosomica bilanciata– scambio di materiale scambio di materiale

genetico tra cromosomi genetico tra cromosomi non omologhinon omologhi

– non vi è modificazione non vi è modificazione della dose genicadella dose genica

– frequenza 1/520 natifrequenza 1/520 nati– fenotipicamente normalefenotipicamente normale

reciprocareciproca

Conseguenze possibili delle traslocazioni bilanciate

Traslocazione bilanciata

Normale

Traslocazionenon bilanciata

Trisomia

Trisomia

Segregazionealternata

Segregazioneadiacente 1

Segregazioneadiacente 2

Traslocazionenon bilanciata

portatori che hanno un rischio riproduttivo a prescindere dal partner

mutazioni dominanti ad esordio tardivo (corea mutazioni dominanti ad esordio tardivo (corea di Huntington, atassie spinocerebellari)di Huntington, atassie spinocerebellari)

mutazioni dominanti a penetranza incompletamutazioni dominanti a penetranza incompleta

portatori in cui il rischio si manifesta solo nel caso di unione con un altro portatore

mutazioni autosomiche recessivemutazioni autosomiche recessive– con familiarità (coppia già a rischio)con familiarità (coppia già a rischio)– senza familiarità (valutare la consanguineità)senza familiarità (valutare la consanguineità)

ogni individuo è portatore sano di ogni individuo è portatore sano di almeno 8 malattie genetiche almeno 8 malattie genetiche recessive,recessive,di cui 3 letalidi cui 3 letali fratelli, genitori-fratelli, genitori-

figlifigli fratellastri, zii-fratellastri, zii-

nipotinipoti cugini diretti cugini diretti

(0.5%)(0.5%) secondi cuginisecondi cugini

1/4 omozigosi1/4 omozigosi 1/8 omozigosi1/8 omozigosi 1/16 omozigosi1/16 omozigosi 1/64 omozigosi1/64 omozigosi

i difetti congeniti hanno un rischio empirico i difetti congeniti hanno un rischio empirico raddoppiato in caso di coefficiente di raddoppiato in caso di coefficiente di consanguineità 1/16consanguineità 1/16le conseguenze genetiche della consanguineità non le conseguenze genetiche della consanguineità non possono essere valutate da un esame cromosomico possono essere valutate da un esame cromosomico che pertanto risulta inutileche pertanto risulta inutile

La fibrosi cistica è la malattia autosomica La fibrosi cistica è la malattia autosomica recessiva letale più frequenterecessiva letale più frequente

0

20

40

60

80

100

%

Ebrei Ashkenazi

Nordeuropei

Afroamericani

Sudeuropei

Ispanici

Asiatici

Il grafico indica in quale percentuale dei casi un test Il grafico indica in quale percentuale dei casi un test rapido di laboratorio potrebbe identificare i portatori rapido di laboratorio potrebbe identificare i portatori sani eterozigoti nelle varie etniesani eterozigoti nelle varie etnie

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%

TraslocazioniTraslocazioni

reciprocareciproca

RobertsonianaRobertsoniana

La traslocazione Robertsoniana avviene tra due cromosomi acrocentrici. Questi cromosomi ( 13, 14, 15, 21 e 22 ) hanno solo il braccio lungo (q) che contiene geni, mentre il telomero è posizionato all’estremità del cromosoma.

inversioniinversioni

Paracentrica,Paracentrica,braccio cortobraccio corto

Paracentrica,Paracentrica,braccio lungobraccio lungo

PericentricaPericentrica

Un precedente figlio con Un precedente figlio con anomalie cromosomicheanomalie 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 Tritest interpretazione dei interpretazione dei risultatirisultati

anomaliaanomalia

fetalefetaleAFPAFP hCGhCG uEuE

difetti del difetti del tubo neuraletubo neurale**

NormalNormal NormalNormal

Trisomia Trisomia

2121

TrisomiaTrisomia

1818

* NTD: anencefalia, spina bifida and encefalocele.

Patologia fetalePatologia fetale SensibilitàSensibilità

NTD - AFP soloNTD - AFP solo 75-80% spina bifida75-80% spina bifida

95% anencefalia95% anencefalia

Trisomia 21 - TritestTrisomia 21 - Tritest 70% sindrome di 70% sindrome di Down Down

Trisomia 18 - TritestTrisomia 18 - Tritest 80% sindrome di 80% sindrome di Edward Edward

Anomalie ecografiche maggiori Anomalie ecografiche maggiori

0102030405060708090

rischio di aneuploidia

idrope <17 settimaneigroma cisticocanale A-Voloprosencefaliaonfaloceleidrope >24 settimanedifetti cardiaciatresia duodenaleostruzione vescicaleErnia diaframmaticaArti più cortiIdrocefaloPiede tortoSchisi facciale

ecografiaecografia

““ segni minori”segni minori”

0

1

2

3

4

5

6

donne a bassorischio

donne ad altorischio

valo

re p

redi

ttiv

o (%

)

ispessimento plica nucale

Echogenic bowel

femore corto

focus ecogeno intracardiaco

pielectasia renale

cisti del plesso coroideo

Frequenza di anomalie cromosomiche negli aborti spontanei (39.8%-40.9%)

trisomie autosomiche trisomie autosomiche 49-52%49-52% Turner (45, X) Turner (45, X) 15-19%15-19% triploidia (69) triploidia (69) 15-16%15-16% tetraploidia (92) tetraploidia (92) 5-6%5-6% altre anomalie altre anomalie 6-14%6-14%

Trisomia 21Trisomia 21

Il 70% delle gravidanze non giunge a termine

Trisomia 21, sindrome di DownTrisomia 21, sindrome di Downin Italia 40.000 casiin Italia 40.000 casi

Ipotiroidismo, ipotonia

iperlassità articolare

viso tondo e mento piccolo

ipotelorismo (ridotta distanza tra gli occhi)

macroglossia (lingua grandee protrudente)Brachidattilia(dita corte)

solco palmare trasverso

cardiopatie congenite

leucemia

ritardo mentaleMorbo di Alzheimer

Occhi inclinati verso l’alto

S. Klinefelter (47,XXY)S. Klinefelter (47,XXY)1:900 maschi1:900 maschi

Il 50% delle gravidanze giunge a termineIl 50% delle gravidanze giunge a termine Fenotipo maschileFenotipo maschile Caratteristiche principali:Caratteristiche principali:

– Statura altaStatura alta– Ipogonadismo, bassi livelli di testosterone, Ipogonadismo, bassi livelli di testosterone,

mancata produzione di spermatozoi mancata produzione di spermatozoi (azoospermia) e quindi sterilità(azoospermia) e quindi sterilità

– GinecomastiaGinecomastia– Sia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono quasi Sia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono quasi

normalinormali

Un precedente figlio con Un precedente figlio con anomalie cromosomicheanomalie cromosomiche

NON aumenta il rischio in caso di: 47, XYY (47 cromosomi, doppia Y) Triploidia (69 cromosomi) Tetraploidia (96 cromosomi) sindrome di Turner (45

cromosomi, monosomia del crom. X)

Monosomia X (45,X0)Monosomia X (45,X0)1:2.5001:2.500

Solo l’1% delle gravidanze giunge a termineSolo l’1% delle gravidanze giunge a termine Errore nella spermatogenesi nell’ 80% dei Errore nella spermatogenesi nell’ 80% dei

casi e casi e nonnon correla con l’età dei genitori correla con l’età dei genitori Caratteristiche principali:Caratteristiche principali:

– linfedema perifericolinfedema periferico– pterigio del collo (collo corto “a tenda”)pterigio del collo (collo corto “a tenda”)– bassa staturabassa statura– amenorrea primariaamenorrea primaria– talvolta sono presenti anche cardiopatia, talvolta sono presenti anche cardiopatia,

ipertensione e anomalie renali.ipertensione e anomalie renali.– Sia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono normaliSia l’intelligenza sia l’attesa di vita sono normali

TRIPLOIDIATRIPLOIDIA Frequenza alla nascita = 1/10.000Frequenza alla nascita = 1/10.000Frequenza negli aborti = 1/14Frequenza negli aborti = 1/14

Cariotipo 69,XXY 57%Cariotipo 69,XXY 57%

Cariotipo 69,XXX 40%Cariotipo 69,XXX 40%

Cariotipo 69,XYY 3%Cariotipo 69,XYY 3%

Tipo I, corredo sovrannumerario Tipo I, corredo sovrannumerario paternopaternoFeto microcefalico o normaleFeto microcefalico o normalePlacenta ingrossataPlacenta ingrossata

Tipo II, corredo sovrannumerario Tipo II, corredo sovrannumerario maternomaternoRitardo di crescitaRitardo di crescitaFeto con macrocefalia relativaFeto con macrocefalia relativaPlacenta poco sviluppataPlacenta poco sviluppata

Nati viviNati viviBasso pesoBasso pesoAsimmetria cranio-facciale e difetti di ossificazione del cranioAsimmetria cranio-facciale e difetti di ossificazione del cranioMicroftalmia, ipertelorismo, micrognaziaMicroftalmia, ipertelorismo, micrognaziaSindattilia cutanea, piedi tortiSindattilia cutanea, piedi tortiAnomalie genitali, ipoplasia delle surrenaliAnomalie genitali, ipoplasia delle surrenaliCardiopatieCardiopatie

feto con anomalia feto con anomalia cromosomica cromosomica (mosaicismo)(mosaicismo) trisomie a mosaico 8, 9, 13, 18, trisomie a mosaico 8, 9, 13, 18,

2121 crescita in coltura di cellule crescita in coltura di cellule

maternematerne mosaicismo vero (livello III)mosaicismo vero (livello III) pseudomosaicismo (livelli II e I)pseudomosaicismo (livelli II e I)

La FISH è una tecnica che permette il riconoscimento delle La FISH è una tecnica che permette il riconoscimento delle sequenze geniche direttamente sui cromosomi.sequenze geniche direttamente sui cromosomi.Si rende fluorescente un frammento di DNA e lo si fa Si rende fluorescente un frammento di DNA e lo si fa ibridare con la sequenza complementare in situ.ibridare con la sequenza complementare in situ.

Sonde FISHSonde FISH

centromero

subtelomero

intero cromosoma

locus

PAINTING: ogni cromosoma risulta colorato in fluorescenza in modo distinguibile dagli altri. I colori sono poi modificati e resi più evidenti al computer

Nuove possibilità diagnostiche Nuove possibilità diagnostiche prenatali non invasiveprenatali non invasive

Cellule fetali nel sangue maternoCellule fetali nel sangue materno– Le cellule fetali possono attraversare la placenta e circolare nel Le cellule fetali possono attraversare la placenta e circolare nel

sangue di una donna gravida sangue di una donna gravida – In circolo è presente una cellula fetale nucleata (eritrociti In circolo è presente una cellula fetale nucleata (eritrociti

nucleati) per 100.000- 1.000.000 di cellule maternenucleati) per 100.000- 1.000.000 di cellule materne– Queste cellule possono persistere per anni dopo il partoQueste cellule possono persistere per anni dopo il parto

DNA fetale nel plasma maternoDNA fetale nel plasma materno– Nel plasma sono presenti DNA e RNA liberi di origine fetaleNel plasma sono presenti DNA e RNA liberi di origine fetale– La rilevazione è più semplice rispetto alle cellule fetali ed è stata La rilevazione è più semplice rispetto alle cellule fetali ed è stata

utilizzata per la diagnosi di malattie genetiche di origine paternautilizzata per la diagnosi di malattie genetiche di origine paterna– Il DNA fetale è distinguibile da quello materno perché meno Il DNA fetale è distinguibile da quello materno perché meno

metilatometilato– Livelli aumentati di DNA fetale sono trovati nella trisomia 21Livelli aumentati di DNA fetale sono trovati nella trisomia 21 – Il DNA fetale sparisce pochi minuti dopo la nascitaIl DNA fetale sparisce pochi minuti dopo la nascita