Biologia medica. Metodi genetici Cosa studia il metodo citogenetico?

Le più moderne attrezzature mediche e le moderne tecniche consentono ai clienti dei centri privati ​​di conoscere le possibili patologie dello sviluppo umano anche prima della nascita. Metodo di ricerca citogenetica– un’analisi che può essere utilizzata per identificare i cambiamenti esistenti nell’apparato cromosomico. Innanzitutto vengono determinate le anomalie nell'insieme dei cromosomi stessi, nonché la presenza di vari riarrangiamenti strutturali. Questo studio citogenetico viene spesso utilizzato per la diagnosi tempestiva di malattie acquisite congenite e pericolose.

Ad esempio, in oncologia e, ad essa correlata, in oncoematologia, è molto importante stabilire tempestivamente il tipo di traslocazioni cromosomiche caratteristiche di alcune cellule tumorali. Stabilire la loro presenza consente di selezionare rapidamente e correttamente le tattiche di trattamento. Tale procedura è complessa e in più fasi e il risultato dipende interamente dall'esperienza del personale e dalla qualità dell'attrezzatura, quindi non è necessario rischiare la vita e cercare di risparmiare denaro su questa analisi. Ogni singola attività può richiedere uno studio separato, quindi eseguire l'analisi correttamente e “giusto la prima volta” è molto importante per il paziente.

Se è necessario analizzare non l'intera struttura cromosomica, ma solo singole sequenze di DNA o RNA, utilizzare studio citogenetico molecolare. Permette di studiare determinati geni e, grazie alla sua elevata precisione, viene spesso utilizzato per rilevare manifestazioni minime di malattie residue. Questo metodo, ad esempio, è consigliato per la diagnosi precoce delle recidive tumorali: le piccole cellule leucemiche semplicemente non possono essere rilevate con altri metodi in una fase così precoce. In genere, l'analisi del sangue citogenetica viene eseguita utilizzando il metodo della reazione a catena della polimerasi. Questa tecnologia consente di ottenere un gran numero di copie identiche della regione del DNA oggetto di studio. La presenza di copie multiple apre ulteriori opportunità per studiare la sequenza del DNA, sia con metodi nuovi che tradizionali.

Studio citogenetico del cariotipo

Alle procedure standard esame del sangue citogenetico include il cariotipo. Con il suo aiuto vengono rilevate anomalie nel numero e nella struttura dei cromosomi. È molto importante dare la preferenza a una clinica con attrezzature e materiali di consumo di alta qualità. Per l'analisi del cariotipo, i campioni di cellule del sangue vengono conservati in un mezzo nutritivo per 3 giorni. Quindi il materiale risultante viene fissato ed esaminato al microscopio. In queste fasi, è necessario monitorare attentamente la qualità dei preparati coloranti speciali e il livello di formazione del personale.

C'è anche esame citogenetico fetale, è prescritto per varie sospette anomalie genetiche o per lo sviluppo intrauterino precoce anormale. I centri medici privati ​​possono fornire il livello adeguato di tale ricerca e identificare varie patologie cromosomiche, malformazioni, infertilità o incapacità di avere figli nelle prime fasi della gravidanza o prima di essa.

Studio citogenetico del midollo osseo prescritto a pazienti con vari tipi di malattie maligne negli organi del sistema ematopoietico. Durante questa analisi, vengono valutate un minimo di 20 celle. Va tenuto presente che la raccolta di materiale per la ricerca dovrebbe essere effettuata solo in un istituto medico speciale che abbia il permesso di effettuare interventi così pericolosi.

All'inizio della gravidanza potresti aver bisogno studio citogenetico del corion. Viene effettuato alla 10-14a settimana di gravidanza per escludere malattie cromosomiche del feto, come la sindrome di Down, la malattia di Hunter, la b-talassemia e circa 50 altre anomalie e malattie. Rivolgendosi a un centro privato, il cliente può essere sicuro della qualità del servizio e dell'affidabilità dei risultati dell'analisi ottenuti utilizzando apparecchiature moderne.

Studio citogeneticoè un'analisi microscopica dei cromosomi, i cui risultati sono molto importanti per la diagnosi, la classificazione, il trattamento e la ricerca scientifica delle malattie del sistema sanguigno, principalmente quelle oncoematologiche. L'importanza dei metodi citogenetici per la diagnosi e il trattamento è determinata dalla disponibilità delle cellule tumorali per il cariotipo e dalla loro eterogeneità e, da un punto di vista scientifico, dalla possibilità di studiare i cambiamenti nella struttura e nella funzione dei loci genetici associati alla trasformazione maligna.

Morfologia cromosomi varia notevolmente durante il ciclo cellulare. Per l'analisi microscopica, i cromosomi devono essere visualizzati come strutture discrete. Ciò si ottiene meglio nello stadio prometafase della mitosi, quando ciascun cromosoma è visibile come due cromatidi identici, e soprattutto nello stadio metafase, quando i cromosomi sono condensati al massimo e situati sullo stesso piano al centro della cellula, separatamente da uno un altro.
Normale cellule I cromosomi umani contengono 22 paia di autosomi e una coppia di cromosomi sessuali: due cromosomi X nelle donne e una copia dei cromosomi sessuali (X e Y) negli uomini.

Per analisi citogenetiche leucemia, le sindromi mielodisplastiche e le malattie mieloproliferative croniche esaminano le cellule del midollo osseo. Se è impossibile ottenerli, è possibile esaminare il sangue (se contiene esplosioni). L'analisi citogenetica dei linfomi viene eseguita nelle cellule del tessuto linfonodale. La coltivazione di cellule da un tumore aumenta l’indice mitotico (la percentuale di cellule in mitosi) e promuove la proliferazione di cellule maligne.

Comparativo cariotipo delle cellule normali effettuato nei linfociti T del sangue periferico, che sono precoltivati ​​in un mezzo con un mitogeno di origine vegetale - fitoemoagglutinina.

Colorazione cromosomica in ematologia

Alla fine degli anni '60, una metodologia per il differenziale colorazione dei cromosomi in metafase e nel 1971 fu creata una nomenclatura dei segmenti cromosomici per descrivere accuratamente le anomalie cromosomiche. Successivamente sono state introdotte tecniche per colorare cromosomi profase e prometafase meno condensati e, di conseguenza, più lunghi, che hanno una risoluzione più elevata, poiché consentono la visualizzazione di 500-2000 segmenti (la colorazione in metafase visualizza solo 300 segmenti).

Un numero piuttosto elevato cellule profase e prometafase per l'analisi si ottengono sincronizzando il ciclo cellulare mediante coltura delle cellule in un mezzo contenente un antimetabolita (ad esempio, metotrexato) che inibisce la sintesi del DNA. L'inibizione della sintesi del DNA arresta il ciclo cellulare in interfase. Le cellule vengono quindi trasferite in un terreno privo di metotrexato arricchito con timidina, dove entrano contemporaneamente nella fase mitotica. Il trattamento della coltura cellulare con colchicina arresta la mitosi simultaneamente in tutte le cellule allo stadio profase o prometafase.

Prima anomalia cromosomica persistente nei tumori maligni umani è stato identificato nel 1960 in pazienti affetti da leucemia mieloide cronica ed è stato chiamato cromosoma Philadelphia (Ph), dal nome della città in cui è stata fatta questa scoperta. L'uso della tecnologia di colorazione cromosomica ha permesso di identificare molte anomalie cromosomiche, la maggior parte delle quali si verificano nelle malattie oncoematologiche. Alcuni coloranti colorano diverse regioni dei cromosomi con intensità variabile a seconda della struttura della cromatina in queste regioni, della loro composizione nucleotidica e proteica.

Come risultato di questo colorazione ottenere un modello unico di strisce trasversali alternate chiare e scure, specifico per ciascun cromosoma.

Attualmente ne esistono diversi tipi colorazione differenziale dei cromosomi. Quando si colora Q con chinacrina o chinacrina dicloridrato, viene rivelato un tipo speciale di fluorescenza di ciascun cromosoma con la formazione di bande Q - bande fluorescenti trasversali chiamate bande Q. Ciò consente di identificare i singoli cromosomi. L'analisi in banda Q viene eseguita utilizzando un microscopio a fluorescenza.

Schema di analisi del DNA mediante metodo FISH

A Colorazione Giemsa I cromosomi (banda G) assumono l'aspetto di una serie di strisce o bande scure e chiare. La colorazione G viene utilizzata più spesso della colorazione Q perché l'analisi viene eseguita utilizzando un microscopio ottico e le bande G, a differenza delle bande Q, non sbiadiscono nel tempo. La tecnica più utilizzata è chiamata colorazione GTG (bande G mediante trypsin utilizzando Giemsa), con pretrattamento con trypsin.

Fasciatura R(trattamento dei cromosomi con una soluzione alcolica calda prima della colorazione con Giemsa) rivela bande che sono l'inverso delle bande G e sono chiamate bande R (inverse delle bande G).

Oltretutto Colorazione Q, G e R, che consentono di rilevare le bande lungo l'intera lunghezza di un cromosoma, esistono tecniche specializzate per lo studio delle singole strutture cromosomiche, tra cui l'eterocromatina costitutiva (colorazione C - dall'inglese costitutivo), la regione telomerica (colorazione T) e la regione organizzatrice nucleolare (colorazione NOR - dall'inglese regione organizzatrice del nucleolo). La dimensione e la posizione delle bande C sono uniche per ciascun cromosoma, ma coinvolgono prevalentemente la regione centromerica e vengono utilizzate nello studio delle traslocazioni cromosomiche che coinvolgono le regioni centromeriche dei cromosomi.

Analisi citogenetica delle cellule tumorali difficile a causa della morfologia poco chiara dei cromosomi e della scarsa visibilità delle bande. Se nello studio vengono introdotte le piastre metafasiche più adatte per l'analisi, il campione potrebbe essere erroneamente caratterizzato come citogeneticamente normale.

Con lo sviluppo Metodi del DNA ricombinanteÈ diventato possibile utilizzare l'ibridazione in situ per determinare la posizione sui cromosomi o nel nucleo cellulare di qualsiasi sequenza di DNA o RNA. Con il suo aiuto, puoi studiare e diagnosticare il cancro e le malattie genetiche ereditarie. L'ibridazione molecolare in situ è ​​uno strumento importante per gli studi citogenetici; consente la rilevazione di riarrangiamenti cromosomici, l'identificazione dei cromosomi marcatori e la rapida cariotipizzazione delle linee cellulari. È importante che tale analisi possa essere effettuata non solo sui cromosomi in metafase, ma anche sui nuclei interfase.

La risoluzione della “citogenetica interfase” è due ordini di grandezza superiore a quella della citogenetica classica.

Nonostante il suo utilizzo multiuso Ibridazione molecolare in situ DNA-DNA (RNA)., tutte le modifiche del metodo vengono apportate in conformità con i principi generali. Esistono diverse opzioni che comprendono diverse fasi: preparazione ed etichettatura di una sonda di DNA (RNA), preparazione di preparati cromosomici, ibridazione stessa, rilevamento di molecole ibride.

Negli anni '80 la metodologia citogenetica è stata arricchita con un metodo citogenetico molecolare chiamato ibridazione in situ fluorescente (ibridazione in situ fluorescente, PESCARE), che presto divenne il più popolare. L'essenza di questo metodo è l'ibridazione delle sonde di DNA su specifiche sequenze di DNA marcate con fluorocromi con cromosomi in metafase o interfase, che vengono visualizzati mediante microscopia a fluorescenza. La determinazione della sequenza nucleotidica mediante FISH viene eseguita indirettamente ibridando un oligonucleotide sintetico (sonda) con il DNA da analizzare (chiamato anche DNA modello o DNA bersaglio).

Se la sonda è sintetizzata per includere molecole fluorescenti o antigeniche riconosciute anticorpi fluorescenti, diventa possibile visualizzare la posizione relativa della sonda sul DNA analizzato.

Il fluorocromo può essere associato a DNA covalentemente (marcatura diretta) o attraverso reazioni immunocitochimiche, in cui la sonda del DNA è marcata con un aptene (biotina, digossigenina) e il fluorocromo è accoppiato a un alcaloide avidina (streptavidina), che ha una forte affinità per la biotina (o con anticorpi contro la biotina o digossigenina). Quando si utilizzano apteni, l'amplificazione del segnale fluorescente è possibile utilizzando anticorpi biotinilati contro l'avidina e anticorpi secondari specifici dello strato precedente di anticorpi e colorati con fluorocromo.

Per l'amplificazione segnale fluorescente Viene utilizzato il metodo del “sandwich immunitario”. Ad esempio, il preparato mostrato nello schema è rivestito con anticorpi biotinilati anti-avidina, e poi ancora con il complesso avidina-fluoresceina. Se necessario, il ciclo può essere ripetuto. Gli anticorpi, a loro volta, vengono rilevati utilizzando un rilevatore enzimatico (ad esempio, l'avidina perossidasi) o fluorescente.

Metodo PESCE progettato per identificare:
1) cellule ibride;
2) traslocazioni e altre anomalie cromosomiche, comprese quelle numeriche;
3) cromosomi marcati nelle cellule interfase e metafase.

L'ibridazione fluorescente ad alto contrasto si ottiene attraverso l'uso di coloranti fluorescenti Colore diverso. La FISH a due colori rileva anomalie strutturali sottili, come le traslocazioni cromosomiche, comprese quelle indistinguibili con la colorazione differenziale.

Attualmente è possibile produrre multicolori ibridazione in situ per la colorazione simultanea di tutti i cromosomi in un cariotipo complesso con molteplici anomalie numeriche e strutturali. La combinazione di diversi agenti modificanti e coloranti fluorocromici consente il rilevamento simultaneo di diverse sequenze di DNA in un nucleo (la fluoresceina dà fluorescenza verde, il rosso Texas e la rodamina - rosso, l'idrossicumarina - blu, ecc.). La combinazione di cinque fluorocromi in diverse proporzioni e l'analisi computerizzata delle immagini consente la colorazione simultanea di tutti i cromosomi e la visualizzazione di 27 diverse sonde di DNA che fungono da tag unico per ciascun cromosoma. Questa tecnica è chiamata FISH multicolore (ibridazione in situ fluorescente multicolore, o multiplex, M-FISH).

Senso metodi citogenetici varia nelle diverse malattie oncoematologiche. Le cellule mieloidi sono solitamente facilmente cariotipizzate mediante colorazione differenziale e la FISH conferma solo i risultati della citogenetica di routine. Le cellule linfoidi nei pazienti con leucemia linfatica cronica e, soprattutto, mieloma multiplo sono molto più difficili da cariotipizzare a causa del basso livello di proliferazione (anche quando si utilizzano mitogeni delle cellule B). In questo caso, la FISH dimostra una frequenza di aneuploidie molte volte superiore rispetto alle tecniche citogenetiche convenzionali.

Significato clinico degli studi citogenetici

Diagnosi. La progenie di una cellula con un'anomalia citogenetica acquisita può avere un vantaggio proliferativo e dare origine a un clone, una popolazione cellulare discendente da una singola cellula progenitrice. Il rilevamento di anomalie cromosomiche clonali facilita la diagnosi di lesioni clonali del midollo osseo. Ad esempio, l'analisi citogenetica consente di stabilire una diagnosi di sindrome mielodisplastica in pazienti con citopenia moderata o in presenza di disturbi qualitativi dell'ematopoiesi minimamente espressi nell'aspirato del midollo osseo.

Per una diagnosi tempestiva e di alta qualità delle malattie congenite e della predisposizione alle patologie oncologiche, viene utilizzata la ricerca citogenetica.

Utilizzando tecniche moderne e le attrezzature più moderne, viene studiato il corredo cromosomico del feto.

Le anomalie riscontrate nell'apparato cromosomico consentiranno di individuare e prevenire possibili patologie ancor prima della nascita del bambino.

Questa procedura è complessa e in più fasi, quindi la risoluzione di ogni singolo problema diagnostico richiede il proprio esame citogenetico specializzato.

La ricerca citogenetica studia le connessioni tra i fattori ereditari e le strutture nucleari delle cellule somatiche umane.

Questi metodi di analisi sono ampiamente utilizzati in biologia e medicina per determinare l'origine, l'evoluzione e la variabilità degli esseri viventi attraverso la filogenesi e l'ontogenesi.

Particolare attenzione è rivolta alle caratteristiche genetiche individuali. Ecco perché l'argomento principale con cui funziona il metodo di ricerca citogenetica è l'insieme cromosomico dell'uomo, degli animali e delle piante.

I cambiamenti nei cromosomi, trasmessi per via ereditaria, determinano le caratteristiche del corpo, la sua suscettibilità a varie malattie e la resistenza a fattori ambientali avversi.

Sono i cromosomi che determinano la trasmissione di alcune malattie, quindi, dalla loro composizione e dai cambiamenti strutturali, si può vedere la predisposizione di una determinata persona allo sviluppo del cancro e di altre malattie gravi.

Vari riarrangiamenti strutturali dei cromosomi e anomalie del set cromosomico vengono rivelati dall'analisi e dalla ricerca citogenetica.

Tali tecniche vengono utilizzate per la diagnosi moderna di malattie pericolose nelle fasi iniziali del loro sviluppo.

Nelle prime fasi della gravidanza, l'uso dell'esame citogenetico dei cromosomi fetali consente di determinare il sesso del nascituro a livello cellulare.

Attrezzature ad alta tecnologia dell'ultima generazione e metodi di ricerca comprovati consentono di individuare e prevenire il cancro e le patologie genetiche.

Una diagnosi accurata consente di determinare la tattica terapeutica più ottimale, che contribuirà a un risultato terapeutico positivo.

Il successo di tale procedura dipende dalla qualità, dall'accuratezza delle attrezzature, dalle qualifiche e dall'esperienza del personale medico.

Dati accurati di analisi cromosomica determinano il successo di tutti i trattamenti successivi, quindi è necessario cercare di ottenere i risultati corretti la prima volta.

A volte questo tipo di diagnosi è l’unica possibile. Questa tecnologia di ricerca consente di creare un gran numero di copie del DNA, che vengono esaminate in vari modi, aumentando l'affidabilità dei risultati.

Se rilevata nelle fasi iniziali, la malattia è molto più facile da trattare e una terapia efficace e rapida spesso salva vite umane.

Studio del cariotipo

L'insieme cromosomico (cariotipo) viene studiato in diversi modi, che utilizzano vari materiali biologici per l'analisi.

Il test del cariotipo funziona molto spesso con il sangue venoso, che viene miscelato in una provetta con litio ed eparina.

Il sangue viene prelevato in una quantità di 2 ml, dopo di che viene mantenuto nel mezzo nutritivo per 3 giorni. Solo dopo questo il materiale risultante viene fissato ed esaminato al microscopio.

Un mese prima dell'analisi cromosomica, dovresti interrompere l'assunzione di antibiotici; inoltre, tali procedure non vengono eseguite per il raffreddore.

Gli studi sul cariotipo (cariotipo) analizzano la forma, la dimensione, il numero dei cromosomi mediante microscopia ottica mediante colorazione speciale. I valori normali per gli uomini sono designati 46.XY e per le donne – 46.XX.

Il cariotipo esamina le anomalie strutturali del materiale genetico associate alle rotture cromosomiche. Queste distruzioni sono compensate da varie combinazioni anomale malsane.

Con lo sviluppo della moderna tecnologia medica, stanno emergendo nuove tecniche di ricerca citogenetica che identificano efficacemente tali cambiamenti patologici nei cromosomi.

Se vi sono sospetti di anomalie genetiche nello sviluppo di un embrione umano, l'analisi citologica del feto viene eseguita separatamente.

I moderni centri medici con buone attrezzature e personale qualificato identificano varie malformazioni, malattie cromosomiche e determinano con una precisione abbastanza elevata la capacità di sopportare in sicurezza un bambino.

Se vi è il sospetto di malattie oncologiche del sistema ematopoietico, viene prescritto un esame citologico del midollo osseo.

Tali test vengono eseguiti solo in istituti medici dotati di attrezzature speciali e personale qualificato.

Ciò è dovuto al fatto che la raccolta di materiale biologico a fini di analisi e ricerca è associata a pericolo per la salute e la vita.

Per escludere malattie cromosomiche del feto, a 3-4 mesi di gravidanza viene eseguita un'analisi del corion, che esamina almeno 20 cellule del sistema ematopoietico.

Tali test aiuteranno a prevedere patologie come la malattia di Hunter, la sindrome di Down e molte altre malattie.

I cambiamenti nell'insieme dei cromosomi durante i processi oncologici possono essere utilizzati per la diagnosi precoce del cancro, pertanto gli studi diagnostici a livello citologico si stanno sviluppando attivamente con la crescita del progresso tecnico.

Compiti dell'analisi del cariotipo e dei suoi tipi

Viene effettuato uno studio dettagliato del cariotipo per risolvere i seguenti problemi specifici:

• chiarimento della base diagnostica per la prescrizione del trattamento ottimale delle malattie oncologiche;
• identificare le cause delle malattie congenite di un bambino a livello genetico;
• trovare cause genetiche di aborto spontaneo e infertilità femminile;
• identificare le conseguenze dell'esposizione a fattori dannosi sul lavoro;
• rilevamento di cromosomi anomali nel feto.

Pertanto, le indicazioni per tale analisi sono l'infertilità, l'interruzione della gravidanza, le sospette patologie cromosomiche, l'assenza di mestruazioni nelle donne in pubertà, i disturbi e i ritardi nello sviluppo sessuale.

Anomalie cromosomiche nel feto possono spesso causare il mancato sviluppo della gravidanza.

A seconda dei livelli di attuazione, l’analisi del cariotipo è di due tipi:

• ordinario;
• molecolare.

Se si verifica una violazione del normale cariotipo nelle prime fasi dello sviluppo sessuale umano, durante la fusione delle cellule germinali e la formazione di uno zigote, tali anomalie persistono.

Nell'ulteriore sviluppo, l'embrione conserva cromosomi patologici anormali. Questa situazione porta a cambiamenti patologici nello sviluppo individuale, che spesso si rivelano impraticabili.

Tuttavia, c'è una situazione in cui inizialmente, durante la divisione dello zigote, si sviluppano diverse linee di divisioni cellulari, che hanno cariotipi diversi. Questo può essere rilevato mediante metodi di ricerca citogenetica convenzionali.

Il cariotipo molecolare è il metodo più moderno per studiare il genoma umano. Utilizzando questa analisi, è stato possibile identificare varie variazioni nel numero di copie del gene.

Tali patologie sono caratterizzate dalla perdita di sezioni di molecole di DNA che contengono importanti informazioni genetiche. Tutto ciò porta a ritardo mentale, epilessia, cancro e autismo.

Utilizzando questo metodo, è possibile determinare con precisione i geni che si trovano nella regione del riarrangiamento e determinare il loro contributo indiretto o diretto allo sviluppo di malattie genetiche.

Oggi questo metodo è lo strumento più importante per effettuare una diagnosi accurata della maggior parte delle patologie genetiche.

Procedura di cariotipo

L'insieme delle cellule somatiche del corpo, costituito da 23 paia di cromosomi, di cui uno trasmesso dalla madre e l'altro dal padre, rappresenta il cariotipo umano.

Per eseguire l'analisi del cariotipo, vengono utilizzate tutte le cellule che possono essere ottenute dal sangue umano, dal midollo osseo o dall'epitelio.

Durante tutto il ciclo cellulare, l'aspetto dei cromosomi cambia in modo significativo. In alcune fasi della mitosi si trovano all'interno del nucleo e non hanno una forma a spirale, mentre in altre si forma una struttura a spirale più grande.

Lo stadio più adatto della divisione cellulare per l'osservazione esterna è la metafase. È in questa fase che può essere effettuato l'esame microscopico dei cromosomi.

La procedura di ricerca si svolge nel seguente ordine:

1. La mitosi si ferma allo stadio di metafase e con l'aggiunta di colchicina, che fissa il processo incompiuto di divisione cellulare, la struttura cellulare isolata si arricchisce;
2. Tali cellule vengono colorate, fissate e quindi fotografate al microscopio;
3. Le fotografie risultanti dei cromosomi omologhi sono sistematizzate e disposte in un certo ordine.

Con l'avvento dei metodi per la colorazione differenziale dei cromosomi, è diventato possibile il loro dettaglio più dettagliato durante l'esame microscopico. Nel tempo questa metodologia è stata migliorata e sviluppata.

Puoi fare il test per determinare il tuo cariotipo in molte cliniche specializzate. In questo caso, questa procedura può essere eseguita in due versioni.

Nel primo caso vengono analizzati i cambiamenti quantitativi e strutturali nei cromosomi ottenuti dai genitori.

Il secondo analizza le mutazioni cromosomiche interne sotto l'influenza di fattori esterni sfavorevoli.

Il cariotipo viene spesso prescritto ai coniugi per determinare le cause dell'infertilità. Allo stesso tempo, il materiale biologico può essere sottoposto ad analisi in momenti diversi.

Pertanto, l'analisi dei cariotipi è di grande importanza in medicina, poiché consente di determinare riarrangiamenti cromosomici, violazioni della loro struttura e ordine.

Gli esami citogenetici diagnosticano una serie di malattie genetiche direttamente correlate ai cromosomi.

Tra i tanti metodi per studiare la patologia ereditaria umana, il metodo citogenetico è uno dei principali. Con l'aiuto della ricerca citogenetica nella genetica umana, è possibile risolvere problemi complessi come l'analisi della base materiale dell'ereditarietà e del cariotipo in condizioni normali e patologiche e studiare alcuni modelli di mutazione e processi evolutivi. Tutte le malattie cromosomiche nell'uomo sono state scoperte utilizzando il metodo citogenetico. Per effettuarlo si utilizza una coltura di linfociti del sangue periferico, fibroblasti cutanei e midollo osseo. Classificazione dei cromosomi umani, metodi di individualizzazione

cromosomi utilizzando vari tipi di colorazione, l'organizzazione molecolare dei cromosomi, il sesso cromosomico umano: tutti questi argomenti saranno trattati in un seminario sulla genetica medica, che sarà pubblicato poco dopo questa monografia.

La citogenetica umana occupa un posto speciale nella genetica medica. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte dei molteplici difetti e disturbi della differenziazione sessuale nell'uomo sono associati a vari disturbi strutturali e numerici nel sistema autosomico e gonosomico. Fino a poco tempo fa, utilizzando il metodo citogenetico, era possibile giudicare solo il cariotipo, il numero esatto e la struttura dei cromosomi. Con l'introduzione dei metodi di citogenetica molecolare ad alta risoluzione nella pratica sanitaria, è stato possibile “raccogliere indizi” su patologie che non potevano essere diagnosticate utilizzando metodi citogenetici di routine. La diagnostica del DNA e l'ibridazione degli acidi nucleici sono state sviluppate e introdotte nella citogenetica clinica sul posto, che ha contribuito a chiarire la natura di un gran numero di sindromi da microdelezione (Vorsanova S.G. et al., 1998, 1999, 2006); Sono comparsi sistemi informatici per l'analisi cromosomica che consentono l'analisi automatica dei cromosomi e l'introduzione di un rilevamento multicolore molto efficiente delle sonde del DNA. Un lavoro di grande successo in questa direzione è svolto dai laboratori del Centro scientifico per la salute mentale (diretto da Yu.B. Yurov) e dall'Istituto di ricerca di pediatria e chirurgia pediatrica di Mosca (diretto da S.G. Vorsanova), che ha creato un cromosoma originale -raccolta specifica di sonde di DNA per tutti i cromosomi umani e le loro aree separate.

La necessità della ricerca citogenetica è dettata dalla presenza di un numero enorme di malattie cromosomiche. Sono già stati descritti circa 1000 tipi di disturbi cromosomici, per più di 100 di essi il quadro clinico è stato chiaramente definito. La frequenza delle anomalie cromosomiche tra i neonati è di circa l'1%, tra i nati morti questa cifra è del 6-7%. Nei bambini nati con uno sviluppo psicomotorio ritardato e con malformazioni degli organi interni, le malattie cromosomiche si verificano nell'1-30%. Inoltre, è noto che almeno il 60% circa degli aborti spontanei nel primo trimestre di gravidanza (nei primi giorni di gravidanza queste cifre sono ancora più elevate) sono associati ad aberrazioni cromosomiche.

Le anomalie cromosomiche interrompono drasticamente l'embriogenesi. Durante questo periodo, il periodo della morfogenesi, fino a 1000 geni localizzati in tutti i cromosomi prendono parte allo sviluppo della futura prole, quindi una mutazione cromosomica o genomica può portare all'aborto spontaneo (Bochkov N.P., 2004). Circa 1/3 degli ovuli fecondati muoiono nella prima settimana di gravidanza. Nel secondo trimestre le anomalie cromosomiche causano aborti spontanei nel 25-30% dei casi. Dopo la 20a settimana di gravidanza, le anomalie cromosomiche si verificano solo nel 10% dei casi. Con una storia ostetrica gravata in coppie sposate con ripetuti aborti spontanei, nati morti o la nascita di bambini con difetti dello sviluppo, le anomalie cromosomiche vengono rilevate nel 5%.

Tra gli altri contingenti, anomalie cromosomiche si riscontrano nei bambini con ritardo mentale - in media nel 15% (principalmente a causa di riarrangiamenti strutturali). Nei pazienti con differenziazione sessuale alterata, la frequenza dei disturbi cromosomici varia dal 20 al 50% (il mosaicismo si riscontra nel 50% dei casi). Nelle pazienti con amenorrea primaria e secondaria, la frequenza delle anomalie cromosomiche varia dal 10 al 50% (più del 90% sono anomalie numeriche e mosaicismo). Nell'infertilità maschile, la frequenza dei cromosomi anomali raggiunge il 10-15% (fino al 70% - disturbi numerici e mosaicismo).

La conoscenza della genetica medica, inclusa la citogenetica, è necessaria per ostetrici-ginecologi, pediatri, endocrinologi, psiconeurologi, patologi e altri specialisti. Esiste un numero sufficiente non solo di bambini, ma anche di pazienti adulti che presentano disturbi psiconeurologici, disturbi della sfera sessuale o della funzione riproduttiva associati a un disturbo dell'apparato cromosomico.

Storicamente, i medici hanno iniziato a studiare le malattie cromosomiche prima che fosse stabilito il numero esatto di cromosomi umani. Le sindromi di Down, Klinefelter e Shereshevsky-Turner sono state descritte clinicamente molto prima della scoperta dell'eziologia cromosomica di queste malattie.

Con la scoperta del cromosoma “extra” nella sindrome di Down (Lejeune J. et al., 1959), un nuovo concetto è entrato in medicina: le “cromosomopatie” o “malattie cromosomiche”.

Attualmente, le malattie cromosomiche includono tali forme di patologia in cui, di regola, si osservano disturbi mentali e molteplici difetti congeniti di vario tipo.

sistemi del corpo umano. La base genetica di tali condizioni sono cambiamenti numerici o strutturali nei cromosomi osservati nelle cellule somatiche o germinali.

Il termine “malattia” in relazione alle anomalie cromosomiche non è sempre usato in modo corretto. La malattia è un processo, cioè cambiamento naturale dei sintomi e delle sindromi nel tempo. La malattia ha un prodromo, un esordio, uno stadio di pieno sviluppo ed uno stato iniziale. L'insieme di segni specifici che caratterizzano qualsiasi anomalia cromosomica è costituzionale, congenito e questi segni non sono progressivi. In altre parole, le anomalie congenite dello sviluppo, che si basano su anomalie del cariotipo, differiscono dalle malattie nel senso comune del termine per un brusco cambiamento nella fase del processo nel tempo. La fase processuale in questo caso avviene durante lo sviluppo embrionale. Per questi motivi l’uso del termine “malattie cromosomiche” deve essere utilizzato con piena consapevolezza della sua unicità.

Uno dei compiti più importanti della genetica medica, e soprattutto della citogenetica clinica umana, è chiarire la connessione tra anomalie cromosomiche e difetti dello sviluppo. Una soluzione positiva a questo problema consentirebbe, a sua volta, di stabilire il ruolo di ogni singolo cromosoma nello sviluppo embrionale umano; questo, ovviamente, aiuterebbe i citogenetici a compilare mappe citologiche di ogni singolo locus cromosomico e quindi a determinarne il significato per lo sviluppo e il funzionamento dell'organismo nel suo insieme.

3.2. EZIOLOGIA E CLASSIFICAZIONE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Tra i disturbi cromosomici è consuetudine distinguere i disturbi genomici da quelli cromosomici. Negli esseri umani sono state riscontrate tutte le forme di mutazioni cromosomiche e genomiche. Le mutazioni genomiche comprendono anomalie caratterizzate da un aumento del set completo di cromosomi (poliploidia) o da un cambiamento nel numero di cromosomi in una delle coppie (aneuploidia). Le mutazioni cromosomiche strutturali comprendono tutti i tipi di riarrangiamenti riscontrati negli esseri umani: delezione (mancanza), duplicazione (raddoppio), inversione (inversione), inserzione (inserimento), traslocazione (movimento).

Si possono distinguere due tipi principali di riarrangiamenti: intracromosomico e intercromosomico. A loro volta, i riarrangiamenti possono essere bilanciati (cioè tutti i loci sono presenti nel genoma, ma la loro posizione sui cromosomi è diversa da quella originale, normale) e sbilanciati. I riarrangiamenti sbilanciati sono caratterizzati dalla perdita o dalla duplicazione di sezioni cromosomiche. I riarrangiamenti intracromosomici associati a riarrangiamenti all'interno di un braccio cromosomico sono chiamati paracentrici. Le regioni esterne prive di centromero sono chiamate frammenti e di solito vengono perse durante la mitosi.

La delezione è la perdita di parte di un cromosoma, che avviene a seguito di due rotture e una riunione, con la perdita del segmento compreso tra le rotture. Negli esseri umani è nota la perdita di 1/3 del braccio corto del cromosoma 5, chiamata sindrome del “grido del gatto” e descritta per la prima volta da J. Lejeune nel 1963.

La duplicazione è il raddoppio di un segmento cromosomico, in seguito al quale la cellula corporea diventa poliploide in questo segmento. Se la duplicazione si trova direttamente dietro la parte originale del cromosoma, si parla di duplicazione tandem. Inoltre, le duplicazioni possono essere localizzate in altre parti del cromosoma. La maggior parte di questi riarrangiamenti sono letali e le persone che sopravvivono, di norma, non sono in grado di riprodursi.

In caso di inversione, una sezione del cromosoma gira di 180° e le estremità rotte si collegano in un nuovo ordine. Se la regione invertita include un centromero, questa inversione è chiamata pericentrica. Se l'inversione interessa solo un braccio del cromosoma si parla di paracentrica. I geni nella regione invertita del cromosoma si trovano nell'ordine inverso rispetto a quello originale nel cromosoma.

I riarrangiamenti intercromosomici includono le traslocazioni: lo scambio di segmenti tra cromosomi. Si distinguono i seguenti tipi di traslocazioni:

Traslocazione reciproca, quando due cromosomi si scambiano reciprocamente segmenti (traslocazione bilanciata); come l'inversione non provoca effetti anomali in chi lo indossa;

Traslocazione non reciproca - quando un segmento di un cromosoma viene trasferito a un altro;

Traslocazione del tipo a giunzione centrica - quando, dopo le rotture nella regione pericentromerica, due frammenti con centromeri sono collegati in modo tale che il loro centromero si unisca formandone uno solo. L'unione reciproca di due cromosomi acrocentrici dei gruppi D e G porta alla formazione di un cromosoma meta o submetacentrico. Questa traslocazione è chiamata Robertsoniana.

Riso. 3.3. Traslocazione t(5;14)

La traslocazione della sindrome di Down avviene esattamente in questo modo, mentre i pazienti presentano sintomi gravi della malattia di Down, ma il loro cariotipo ha solo 46 cromosomi, con due cromosomi 21, il terzo viene solitamente traslocato in uno dei cromosomi del gruppo D o G. Uno studio su i cariotipi dei genitori di questi bambini hanno mostrato che molto spesso i genitori fenotipicamente normali (di solito le madri) hanno 45 cromosomi e esattamente la stessa traslocazione del cromosoma 21 del bambino.

La classificazione delle malattie cromosomiche si basa sul tipo di anomalia cromosomica e sulla natura dello squilibrio del materiale cromosomico del cariotipo corrispondente. Sulla base di questi principi, le anomalie cromosomiche vengono divise in tre gruppi:

Anomalie numeriche sui singoli cromosomi;

Violazione della molteplicità dell'insieme aploide completo di cromosomi;

Riarrangiamenti strutturali dei cromosomi.

I primi due gruppi si riferiscono alle mutazioni genomiche e il terzo gruppo si riferisce alle mutazioni cromosomiche. Inoltre, è necessario tenere conto del tipo di cellule in cui si è verificata la mutazione (nei gameti o negli zigoti) e tenere presente anche se la mutazione è stata ereditata o se si è verificata di nuovo. Pertanto, quando si diagnostica una malattia cromosomica, è necessario considerare:

Tipo di mutazione;

Un cromosoma specifico;

Forma (intera o mosaico);

Caso ereditato o non ereditario.

La maggior parte delle anomalie cromosomiche che si verificano nei set cromosomici umani sono associate a una violazione del numero di cromosomi. La poliploidia si verifica a seguito di un'interruzione del normale ciclo mitotico: la duplicazione cromosomica non è accompagnata dalla divisione del nucleo e della cellula. Esempi di poliploidia che sono stati descritti negli esseri umani sono la triploidia (69,XXX; 69,XXY) e la tetraploidia (92,XXXX; 92,XXXY). Questi disturbi sono incompatibili con la vita e si riscontrano nel materiale proveniente da aborti spontanei o feti e nei nati morti, e talvolta nei neonati, la cui aspettativa di vita con tali anomalie è, di regola, solo di pochi giorni.

L'aneuploidia si verifica come risultato della non disgiunzione dei cromosomi durante le divisioni meiotiche o la mitosi. Il termine “non disgiunzione” indica l’assenza di separazione dei cromosomi (nella meiosi) o dei cromatidi (nella mitosi) in anafase. Come risultato della non-giunzione compaiono gameti con un numero anormale di cromosomi.

I cambiamenti strutturali nei cromosomi umani sono molto meno comuni delle aberrazioni numeriche. I riarrangiamenti strutturali possono essere cromosomici e cromatidici, accompagnati da una variazione della quantità di materiale genetico (delezioni e duplicazioni) o ridotti solo al suo movimento (inversioni, inserzioni, traslocazioni). Il riarrangiamento può coinvolgere uno o più cromosomi con diverse rotture e connessioni. A volte nel corpo si possono trovare cellule con cariotipi diversi. Questa combinazione di cariotipo viene solitamente definita “mosaicismo”.

La maggior parte delle malattie cromosomiche si verificano sporadicamente a causa di mutazioni genomiche e cromosomiche nei gameti di genitori sani o nelle prime divisioni dello zigote. I cambiamenti cromosomici nei gameti portano allo sviluppo delle cosiddette forme complete o regolari di disturbo del cariotipo, e i corrispondenti cambiamenti nei cromosomi nelle prime fasi dello sviluppo embrionale causano la comparsa di mosaicismo somatico o organismi mosaicati (la presenza nel corpo di due o più linee cellulari con diverso numero di cromosomi). Il mosaicismo può influenzare sia i cromosomi sessuali che gli autosomi. Negli esseri umani, le forme a mosaico si trovano più spesso nel sistema dei cromosomi sessuali. I mosaici, di regola, hanno più forme di malattia "cancellate" rispetto alle persone con un numero alterato di cromosomi in ciascuna cellula. Pertanto, un bambino con la sindrome di Down a mosaico può avere un'intelligenza praticamente normale, ma permangono ancora i segni fisici di questa malattia.

Il numero di cellule anormali può essere diverso: più ce ne sono, più pronunciato è il complesso dei sintomi di una particolare malattia cromosomica. In alcuni casi, la percentuale di cellule anomale è così piccola che la persona appare fenotipicamente sana.

Stabilire il mosaicismo non è così semplice, poiché il clone di cellule anomale tende ad essere eliminato durante l'ontogenesi. In altre parole, il numero di tali cellule può essere relativamente piccolo in un adulto, mentre nel periodo embrionale e nel primo periodo postnatale la loro proporzione era piuttosto elevata, il che ha portato allo sviluppo di sintomi clinici pronunciati della malattia. Tuttavia, nonostante le ben note difficoltà dello studio del mosaicismo, la sua scoperta e ricerca chiariscono il problema delle forme cancellate e rudimentali delle malattie cromosomiche.

Qualsiasi cromosoma del cariotipo di una persona può essere coinvolto in cambiamenti numerici o strutturali. Sulla base di ciò, si può osservare un'ampia varietà di forme cromosomiche descritte. La citogenetica pratica deve costantemente affrontare il rilevamento di anomalie cromosomiche quando si studiano varie cellule e tessuti in diversi periodi dello sviluppo umano. La classificazione dei singoli cromosomi che possono essere coinvolti in anomalie cromosomiche, e quindi l'identificazione delle sindromi cromosomiche, è ora un problema facilmente risolvibile grazie all'introduzione dei metodi di individualizzazione dei cromosomi nell'analisi cromosomica: vari tipi di colorazione della lunghezza; ibridazione degli acidi nucleici

acidi alti sul posto, metodo di ibridazione genomica comparativa, metodo spettroscopico di analisi cromosomica. Recentemente, l'analisi FISH utilizza talvolta sonde di DNA multicolori, che consentono di rilevare rapidamente riarrangiamenti cromosomici qualitativi e quantitativi.

3.3. PATOGENESI E CARATTERISTICHE CLINICHE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le anomalie cromosomiche derivano dal fatto che i cambiamenti nella quantità o qualità dell'informazione genetica nella direzione del suo eccesso o carenza interrompono il funzionamento del normale programma genetico dell'ontogenesi (sviluppo individuale dell'organismo). La natura e la gravità delle malattie cromosomiche dipendono dal tipo di anomalia e dai cromosomi coinvolti. Le sindromi cromosomiche sono solitamente caratterizzate da malformazioni multiple, indipendentemente dal tipo di aberrazione cromosomica. Numerosi studi su vari tipi di danni cromosomici e sulle deviazioni dello sviluppo che causano ci permettono di concludere che nella patogenesi delle malattie cromosomiche il posto principale è occupato dai disturbi dello sviluppo fisico (somatico) e mentale.

Comune a tutte le forme di anomalie cromosomiche è la molteplicità dei danni a vari sistemi e organi. I disturbi dello sviluppo possono essere osservati in una vasta gamma: dalla morte e l'eliminazione degli zigoti nelle prime fasi della scissione ai disturbi compatibili con l'esistenza postnatale. Uno studio clinico e citogenetico approfondito delle anomalie cromosomiche consente di identificare una serie di segni che si riscontrano in varie combinazioni e con vari gradi di gravità in tutti gli individui affetti. Tali segni includono ritardo mentale, ritardo dello sviluppo pre e postnatale, anomalie di molti sistemi di organi, in particolare della regione maxillo-facciale, dello scheletro, dei sistemi cardiovascolare e genito-urinario. In particolare, displasia craniofacciale, forma e posizione anomale delle orecchie, ipertelorismo, epicanto, palato gotico, anomalie strutturali delle rime palpebrali e dei pomi, cambiamenti specifici nella struttura della pelle sui palmi e sulle piante dei piedi, anomalie nella struttura e nella posizione delle orecchie si notano le dita degli arti inferiori e superiori, ecc.

Tutti i segni diagnostici riscontrati nelle malattie cromosomiche possono essere divisi in tre gruppi.

Il primo gruppo comprende un insieme di segni che permettono solo di sospettare un'anomalia cromosomica. Questi sono segni comuni (alcuni di essi sono elencati sopra): sottosviluppo fisico, numerose dismorfie del cervello e del cranio facciale, piede torto, clinodattilia dei mignoli, alcune malformazioni degli organi interni (cuore, reni, polmoni).

Il secondo gruppo comprende segni che si verificano principalmente in alcune malattie cromosomiche. La loro combinazione consente nella maggior parte dei casi di diagnosticare un'anomalia cromosomica. Tra i segni caratteristici più comuni della trisomia 13 figurano un profondo ritardo dello sviluppo fisico e mentale (100%), ipertelorismo (90%) e orecchie malformate basse (90%). Nella trisomia 18 si segnalano dolicocefalia (90%), grave ritardo dello sviluppo psicomotorio e fisico (100%), difficoltà di deglutizione, problemi di alimentazione (100%), micrognazia e sterno corto (90%).

Il terzo gruppo comprende segni caratteristici di una sola anomalia cromosomica, ad esempio "grido di gatto" nella sindrome 5p-, alopecia nella sindrome 18p.

Studiando la correlazione tra fenotipo e cariotipo, è stata fatta un'importante conclusione che quanto più materiale cromosomico viene perso o acquisito, tanto più forti sono le deviazioni dello sviluppo, quanto prima compaiono nell'ontogenesi. Pertanto, le anomalie dei cromosomi di grandi dimensioni sono molto rare. Inoltre, la mancanza di materiale genetico colpisce il corpo più gravemente del suo eccesso, e quindi le monosomie complete (specialmente nei bambini nati vivi) sono molto meno comuni delle trisomie complete. La gravità del quadro clinico non dipende solo dalla dimensione del cromosoma coinvolto nel processo patologico, ma anche dalla sua composizione qualitativa è di grande importanza. Ad esempio, le trisomie complete nei nati vivi si trovano più spesso sugli autosomi 13, 18, 21. Ciò è dovuto al fatto che questi cromosomi contengono più eterocromatina che eucromatina. La base di quest'ultimo è costituita da regioni attive contenenti geni che controllano lo sviluppo delle caratteristiche dell'organismo. E, naturalmente, la cellula che manca di geni che determinano la produzione di proteine

partecipare a reazioni biochimiche chiave che garantiscono la vitalità cellulare.

I disturbi cromosomici sono caratterizzati da un aumento della frequenza di morte fetale e da una diminuzione della vitalità dei nati vivi. Tuttavia, con alcune anomalie cromosomiche, la sopravvivenza fino all’età adulta è possibile. Prima di tutto, questo si riferisce a un gruppo di sindromi associate a patologie nel sistema dei cromosomi sessuali. Un disturbo generale dell'equilibrio genetico causato da anomalie nel sistema dei cromosomi sessuali è molto meno fatale per lo sviluppo dell'organismo rispetto alle aberrazioni autosomiche, quindi la presenza di disturbi gonosomici nel cariotipo umano è compatibile non solo con la nascita, ma anche con vitalità normale e talvolta anche con fenotipo normale.

Numerosi studi condotti su ampie popolazioni di neonati e adulti sani, nonché su varie popolazioni di persone con ritardo mentale, hanno stabilito che le anomalie dei cromosomi sessuali tra le persone con ritardo mentale sono 4-5 volte più comuni che nei neonati.

È stato accertato che il 17-25% degli uomini affetti dalla sindrome di Klinefelter hanno un'intelligenza ridotta. Un cromosoma X in più nelle donne potrebbe comportare una riduzione dell’intelligenza ancora maggiore rispetto agli uomini.

Esiste una correlazione diretta tra il numero di cromosomi X extra e il grado di ritardo mentale. Se la presenza di un cromosoma X in più non è sempre accompagnata da ritardo mentale (sindromi XXY, XXX), la presenza di due cromosomi X in più dà sempre un'immagine di ritardo mentale (valori medi di QI nei pazienti con cariotipo 48, XXXY 52,5 e con cariotipo 49, XXXXX - 35,2). La sindrome di Shereshevskij-Turner è più rara tra le donne con ritardo mentale.

Le cause del ritardo mentale nelle aberrazioni auto e gonosomiche risiedono ovviamente in gravi disturbi dell'equilibrio genetico e nei conseguenti disturbi in molte funzioni enzimatiche.

Come accennato in precedenza, le manifestazioni cliniche delle stesse forme di malattie cromosomiche variano notevolmente: dall'effetto letale a deviazioni minori. Il motivo per cui ciò accade non è chiaro: fattori genotipici o fattori ambientali giocano un ruolo di primo piano. Ad esempio, non esiste una risposta alla domanda

perché solo 2/3 dei casi di trisomia sul cromosoma 21 vengono eliminati nel periodo prenatale (approssimativamente lo stesso quadro si osserva con la monosomia XO).

Molti fattori sono coinvolti nella formazione delle manifestazioni cliniche (fenotipiche) delle anomalie cromosomiche. Tra questi, innanzitutto, va segnalato:

Genotipo dell'organismo;

La composizione genetica del singolo cromosoma coinvolto nell'aberrazione cromosomica;

Tipo di aberrazione e dimensione del materiale cromosomico mancante o in eccesso;

Il grado di mosaicismo del corpo in termini di cellule aberranti.

La gravità delle manifestazioni cliniche dipende dal rapporto tra cloni cellulari normali e anormali;

Fattori ambientali;

Stadio ontogenetico dello sviluppo dell'organismo.

Sulla base dei dati presentati, si dovrebbe concludere che c'è ancora molto poco chiaro nella patogenesi delle anomalie cromosomiche, poiché non esiste ancora un modello generale chiaro per lo sviluppo di processi patologici complessi, come le malattie cromosomiche.

3.4. FREQUENZA E PREVALENZA DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le informazioni più complete sulla frequenza e la prevalenza delle malattie cromosomiche possono essere ottenute sulla base di studi citogenetici su aborti spontanei, nati morti e neonati. I metodi per la registrazione delle anomalie cromosomiche devono essere rigorosamente unificati. Nei neonati con malformazioni congenite e nei prematuri deve essere effettuato l'esame citogenetico; pazienti con oligofrenia, disturbi della differenziazione sessuale, con amenorrea primaria e secondaria, aborti spontanei, soggetti con infertilità maschile. Il metodo citogenetico può essere utilizzato in molti settori della medicina pratica e teorica (ostetricia e ginecologia, pediatria, psichiatria, endocrinologi, anatomia patologica, ecc.) - ecco perché la conoscenza della patologia cromosomica, le sue caratteristiche cliniche, i metodi diagnostici e di prevenzione svolgono un ruolo importante ruolo importante nella preparazione di un futuro medico.

Come affermato in precedenza, le anomalie cromosomiche si osservano più spesso negli aborti spontanei - fino al 60%, nei nati morti - fino al 70% e nei nati vivi - circa l'1%.

Studi clinici e citogenetici condotti su neonati con anomalie cromosomiche mostrano che la vitalità dipende dal tipo di anomalia cromosomica. La maggior parte dei neonati affetti da trisomie autosomiche muore nei primi giorni di vita. A sua volta, nei pazienti con anomalie dei cromosomi sessuali, la vitalità è leggermente ridotta. Ciò dipende dal fatto che il quadro clinico completo in questa popolazione si manifesta solo durante la pubertà, quando iniziano a funzionare i geni che determinano lo sviluppo sessuale dell'organismo e la formazione dei caratteri sessuali secondari.

Tra gli effetti delle anomalie cromosomiche nell'ontogenesi, oltre agli aborti spontanei e alle malformazioni congenite, si osserva nell'uomo il fenomeno delle disomie uniparentali. La disomia uniparentale si verifica quando un futuro figlio riceve da uno dei genitori entrambi i cromosomi di una delle coppie (il cariotipo è rappresentato da 46 cromosomi). Di conseguenza, può verificarsi omozigosità per geni patologici recessivi, che potrebbero essere la causa di questa malattia. Esempi di disomia uniparentale sono le sindromi di Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann, ecc.

Le anomalie cromosomiche si verificano non solo nei primi periodi dell'ontogenesi. Un livello spontaneo di riarrangiamenti cromosomici è osservato negli esseri umani per tutta la vita (circa il 2%). Molto spesso, questi riarrangiamenti vengono solitamente eliminati, ma a un certo punto possono diventare fonte di crescita maligna. È noto che alcune anomalie cromosomiche numeriche e strutturali causano la trasformazione maligna delle cellule o causano una predisposizione allo sviluppo del cancro. La progressione del tumore si verifica spesso come risultato della comparsa di nuovi cloni cellulari portatori di vari tipi di riarrangiamenti cromosomici che sono fondamentalmente diversi dal ceppo cellulare originale. Come risultato dell'analisi di un enorme numero di tumori (oltre 25mila), che è stata riassunta e pubblicata nella quinta edizione del "Catalogo delle aberrazioni cromosomiche nel cancro", è stato possibile identificare nuovi geni, cambiamenti in cui in alcuni casi potrebbero portare a degenerazione maligna.

nio di cellule normali. Secondo l’OMS, il cancro è un termine generico che comprende più di 100 malattie che possono colpire qualsiasi parte del corpo ed è considerata una malattia del genoma. Il retinoblastoma è stato il primo tumore per il quale è stata identificata un'associazione specifica con una mutazione cromosomica prezigotica nel braccio lungo del cromosoma 13. Un classico esempio di mutazione cromosomica che determina l'insorgenza della leucemia mieloide cronica è il cosiddetto cromosoma Philadelphia. La traslocazione di sezioni dei bracci lunghi dei cromosomi 9 e 22 porta alla formazione di un cromosoma anomalo, causando alterazioni maligne nel sangue bianco. Sono note anche altre traslocazioni cromosomiche (8;21), (8;14) che portano rispettivamente allo sviluppo della leucemia mieloide acuta e del linfoma di Burkitt.

A metà degli anni '60 del secolo scorso, numerosi studi hanno dimostrato che nei pazienti con anomalie cromosomiche congenite il cancro si manifesta molte volte più spesso che nella popolazione e la predisposizione alle neoplasie in alcune sindromi ereditarie è accompagnata (o causata) da un aumento frequenza del danno cromosomico spontaneo o indotto.

Va ricordato che con l'invecchiamento del corpo aumenta il livello spontaneo di anomalie cromosomiche.

Le sindromi patologiche, accomunate dal termine “malattie cromosomiche”, sono eterogenee. Sono state descritte numerose forme diverse di anomalie cromosomiche negli esseri umani. Tuttavia, non tutti possono rivendicare l’“indipendenza” sotto forma di sindrome o malattia chiaramente definita. Ciò è dovuto al fatto che in alcuni disturbi cromosomici la condizione patologica non è direttamente causata da uno specifico riarrangiamento cromosomico.

L'incidenza complessiva delle malformazioni morfologiche nei bambini di età inferiore a 1 anno è di circa 27,2 per 1000 abitanti. Circa il 60% di essi viene rilevato nei primi 7 giorni di vita già negli istituti di maternità. Una delle cause particolari delle malformazioni sono le fessure orofasciali, che sono tra le "cinque grandi" deformità, al secondo posto in termini di frequenza.

Secondo l'Istituto Nazionale di Odontoiatria degli Stati Uniti, il 40% della popolazione mondiale presenta anomalie congenite ed ereditarie della regione craniofacciale, di cui il 15% richiede un trattamento serio.

trattamento chirurgico no. Secondo l’OMS, l’incidenza complessiva della labio-palatoschisi congenita nel mondo varia da 0,8 a 2 casi ogni 1000 nati. La distribuzione continentale è la seguente: in Asia - 1 caso ogni 500 nascite; in Europa - 1 su 700; in Africa - 1 su 1000; in Russia - 1 su 800. Secondo varie fonti, la percentuale di pazienti con anomalie congenite ed ereditarie della regione craniofacciale in Russia è di circa il 35% e ogni anno nascono più di 50mila bambini che richiedono molta attenzione da parte del servizio odontoiatrico.

Una delle malformazioni congenite più comuni tra tutte le anomalie della regione maxillo-facciale è la labio-palatoschisi, la cui frequenza nella popolazione, secondo varie fonti, varia da 1:1000 a 1:460 (annualmente a Mosca questa cifra è di circa 1: 700). Il labbro leporino e/o il palatoschisi rappresentano circa l'87% di tutte le malformazioni facciali congenite. Quasi una schisi tipica su cinque è una componente di una sindrome grave.

Delle 3 trisomie (sindrome di Down, sindrome di Patau e sindrome di Edwards) che si verificano negli esseri umani, la labioschisi e/o la palatoschisi si verificano più spesso nella sindrome di Patau (circa il 70%) e sono considerate la caratteristica più tipica di questa sindrome.

Un'analisi dell'utilizzo delle consultazioni mediche genetiche mostra che molto spesso le famiglie con malattie cromosomiche, malformazioni congenite e malattie neuropsichiatriche si rivolgono a questo tipo di assistenza medica specializzata. Il metodo citogenetico e i metodi citogenetici molecolari consentono di identificare direttamente tutte le anomalie del cariotipo. Vengono utilizzati nei casi in cui si presume che un'anomalia cromosomica sia il fattore eziologico più probabile della patologia nella famiglia.

Per le malattie causate da aberrazioni numeriche dei cromosomi, la probabilità di una recidiva nella famiglia è estremamente piccola (non supera l'1%), se è noto che nessuno dei genitori ha un'anomalia cromosomica e non esistono altri fattori di rischio ( ad esempio, l’età media della madre). L'eccezione sono le traslocazioni.

Per le famiglie che hanno già un bambino con la forma trisomica della sindrome di Down, il rischio di avere un altro bambino affetto è aumentato (1 su 50-200 nati per la sindrome di Down e 1 su 100 nati per tutte le anomalie cromosomiche).

Con le anomalie dei cromosomi sessuali, i casi ripetuti di uno qualsiasi di essi in una famiglia sono estremamente rari. Nelle sindromi XXX e XXX è stata trovata una connessione con l'età della madre. In questi casi il rischio per i fratelli viene stimato empiricamente (per ogni tipologia di anomalia) tenendo conto dell'età della madre. La prognosi più sfavorevole per le traslocazioni sarà se c'è una mutazione cromosomica bilanciata nei gameti di uno dei genitori.

Indicazioni per l'esame citogenetico:

La donna ha più di 35 anni;

La presenza di anomalie cromosomiche nel bambino precedente;

Difetti congeniti di due o più sistemi;

Difetti congeniti in combinazione con ritardo mentale;

Oligofrenia di eziologia sconosciuta;

Portatore di un riarrangiamento cromosomico familiare;

Aborti spontanei e aborti ricorrenti;

Patologia fetale rilevata mediante ecografia. Regole per la registrazione di cariotipi anomali mediante autosomi:

Qualsiasi medico che riscontra anomalie cromosomiche nella sua pratica deve conoscere le regole per la registrazione dei cariotipi normali e aberranti. È necessario ricordare quanto segue.

1. All'inizio viene indicato il numero totale di cromosomi.

3. Un autosoma aggiuntivo è indicato dal numero corrispondente e dal segno “+”, che si trova davanti al cromosoma, ad esempio: 47, XY, +21 (cariotipo maschile con sindrome di Down). La perdita di un intero cromosoma è indicata dal segno “-”, ad esempio: 45, XX, -13 (cariotipo femminile con monosomia sul cromosoma 13).

4. Il braccio corto del cromosoma, come già notato, è indicato dalla lettera latina "p", il braccio lungo - "q". Ad esempio, 46, XY, 5 r- (sindrome del "grido di gatto").

5. La traslocazione è designata dalla lettera “t” con la decodifica tra parentesi, ad esempio 45, XX, t (14/21) - una donna portatrice di una traslocazione equilibrata 14/21.

6. La presenza di più di una linea cellulare (mosaicismo) è indicata da un segno di frazione, ad esempio: 45, X/46, XX - mosaici secondo la sindrome di Shereshevsky-Turner.

Questi simboli e terminologia vengono utilizzati solo durante la colorazione di routine dei cromosomi umani. Con lo sviluppo e l'implementazione di nuovi metodi di colorazione cromosomica nella citogenetica umana, in particolare la colorazione differenziale, sono emerse diverse procedure tecniche che riproducono la striatura specifica individuale dei cromosomi in metafase. Il cromosoma cominciò a colorarsi in strisce scure e chiare (banda). Con diversi metodi di elaborazione delle preparazioni cromosomiche, le stesse bande possono essere chiare o scure.

A seconda dello scopo dello studio, nella citogenetica clinica vengono utilizzati due tipi fondamentali di colorazione differenziale. Nel primo tipo vengono utilizzati metodi che colorano il cromosoma su tutta la sua lunghezza (metodi in banda G, Q, R). Nella seconda vengono colorate in modo mirato strutture cromosomiche specifiche: eterocromatina costituzionale (bande C), bande telomeriche (bande T) e regioni organizzatrici nucleolari (NOR).

Ogni singolo cromosoma del cariotipo contiene una serie di bande alternate (chiare e scure) che si trovano lungo l'intera lunghezza dei bracci cromosomici in determinate regioni. La numerazione delle bande e delle sezioni va nella direzione dal centromero al telomero di ciascun braccio. Le sezioni (regioni) sono segmenti di cromosomi situati tra due strisce adiacenti. Per designare qualsiasi cromosoma, viene seguita la seguente regola: è indicato:

1) numero di cromosomi;

2) simbolo della spalla (p e q);

3) numero del sito (distretto);

4) numero della banda (o sottobanda) all'interno di questa sezione. Le notazioni di cui sopra sono scritte in ordine senza

spazi e punteggiatura.

Ecco alcuni esempi di record:

46, XY, del(5)p12) - questa voce si riferisce alla delezione del braccio corto del cromosoma 5, regione 1, banda 2.

45, XY, rob(13;21)(q10;q10) - significa che in questo caso c'è una traslocazione Robertsoniana con perdita dei corti

bracci 13 e 21 cromosomi; la rottura e la riunione si sono verificate nella 10a regione (regione centromerica) dei bracci lunghi di entrambi i cromosomi.

Mos 45, XO/46, XX(r) - in questo caso c'è mosaicismo nella sindrome di Shereshevsky-Turner con un cromosoma X ad anello.

Informazioni più dettagliate sulla nomenclatura e sulla classificazione delle anomalie cromosomiche in condizioni normali e patologiche sono fornite nelle fonti autorevoli di Prokofieva-Belgovskaya A.A. (1969), Vorsanova S.G. (2006) e nel documento internazionale “International System for Nomenclature in Human Cytogenetics” (2005).

3.5. TRATTAMENTO DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Il trattamento della patologia cromosomica è principalmente sintomatico. L'obiettivo di tale terapia è correggere manifestazioni fenotipiche come ritardo mentale, crescita lenta, insufficiente femminilizzazione o mascolinizzazione, sottosviluppo delle gonadi, eliminazione o correzione di vari difetti ossei, ecc. Per questo sono ampiamente utilizzati vari tipi di terapia, tra cui ormoni anabolizzanti, androgeni ed estrogeni, ormoni ipofisari e tiroidei, varie vitamine e ricostituenti. Il trattamento chirurgico e sintomatico è molto utilizzato: rimozione della cataratta, del sesto dito del piede o della mano, chirurgia plastica del labbro leporino e/o del palatoschisi, eliminazione della stenosi pilorica e dei difetti cardiaci congeniti, rimozione di vari tumori, ecc. I difetti elencati spesso accompagnano la trisomia sui cromosomi 13, 18 e 21, la triploidia, le sindromi 4p e 5p e altre anomalie cromosomiche. Altri tipi di terapia sintomatica comprendono la climatoterapia, la balneoterapia, vari tipi di elettroterapia, la terapia del calore e le radiazioni a raggi X.

Nonostante l’ampia varietà di terapie sintomatiche utilizzate per trattare le malattie cromosomiche, queste sono ancora incurabili. Considerato questo fattore, l’attenzione attuale è rivolta a prevenire la nascita di bambini con anomalie cromosomiche.

3.6. CARATTERISTICHE CLINICHE DELLE MALATTIE CROMOSOMICHE

Le malattie cromosomiche comprendono un gruppo di patologie congenite che derivano da una violazione del numero e della struttura dei cromosomi nelle cellule somatiche e germinali umane. La frequenza nella popolazione generale di tali anomalie è di circa l’1%. Di norma si tratta di casi sporadici; La maggior parte delle malattie cromosomiche (90%) si verificano a causa di nuove mutazioni. L'eccezione sono le varianti di traslocazione, che sono il risultato di traslocazioni equilibrate dei genitori.

3.6.1. Sindromi autosomiche

Passando alle caratteristiche generali delle sindromi autosomiche, va ricordato che tutte le monosomie per uno qualsiasi degli autosomi di solito portano alla morte fetale intrauterina. Molto spesso, la monosomia si trova nei materiali degli aborti spontanei. Con le trisomie autosomiche, il tasso di mortalità è molto inferiore, ma i bambini nati presentano gravi malformazioni congenite. La situazione più favorevole si osserva in presenza di mosaicismo nel corpo. I bambini con cariotipo a mosaico hanno una maggiore vitalità e il loro quadro clinico è meno pronunciato. Oltre alle anomalie cromosomiche numeriche, negli esseri umani è stato descritto un gran numero di riarrangiamenti strutturali.

È noto che tra i nati vivi con sindromi autosomiche sono più comuni le trisomie complete dei cromosomi 13, 18 e 21, di cui la sindrome di Down rappresenta il 75%. Tra le altre trisomie autosomiche complete, sono stati registrati casi isolati di nascite sui cromosomi 8, 9, 14 e 22.

Data aggiunta: 2015-09-18 | Visualizzazioni: 1009 | Violazione del copyright

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Il metodo citogenetico si basa sullo studio microscopico dei cromosomi nelle cellule umane. Cominciò ad essere ampiamente utilizzato negli studi sulla genetica umana dal 1956, quando gli scienziati svedesi J. Tiyo e A. Levan, proponendo un nuovo metodo per studiare i cromosomi, stabilirono che il cariotipo umano contiene 46, e non 48 cromosomi, come si pensava in precedenza.

Lo stadio attuale nell'applicazione del metodo citogenetico è associato a quello sviluppato nel 1969 da T. Kasperson metodo di colorazione differenziale dei cromosomi, che ha ampliato le capacità dell'analisi citogenetica, rendendo possibile identificare con precisione i cromosomi in base alla natura della distribuzione dei segmenti colorati in essi (vedere sezione 3.5.2.3).

L'uso del metodo citogenetico consente non solo di studiare la normale morfologia dei cromosomi e del cariotipo nel suo insieme, di determinare il sesso genetico dell'organismo, ma, soprattutto, di diagnosticare varie malattie cromosomiche associate a cambiamenti nel numero di cromosomi o una violazione della loro struttura. Inoltre, questo metodo consente di studiare i processi di mutagenesi a livello cromosomico e cariotipico. Il suo utilizzo nella consulenza genetica medica ai fini della diagnosi prenatale delle malattie cromosomiche consente, attraverso l'interruzione tempestiva della gravidanza, di prevenire la comparsa di figli con gravi disturbi dello sviluppo.

Il materiale per gli studi citogenetici sono cellule umane ottenute da diversi tessuti: linfociti del sangue periferico, cellule del midollo osseo, fibroblasti, cellule tumorali e tessuti embrionali, ecc. Un requisito indispensabile per lo studio dei cromosomi è la presenza di cellule in divisione. Ottenere direttamente tali cellule dal corpo è difficile, quindi viene spesso utilizzato materiale facilmente accessibile, come i linfociti del sangue periferico.

Normalmente, queste cellule non si dividono, ma un trattamento speciale della loro coltura con fitoemoagglutinina le riporta al ciclo mitotico. L'accumulo di cellule in divisione nella fase metafase, quando i cromosomi sono massimamente spiralizzati e chiaramente visibili al microscopio, si ottiene trattando la coltura con colchicina o colcemide, che distrugge il fuso e impedisce la separazione dei cromatidi.

La microscopia degli strisci preparati da una coltura di tali cellule consente l'osservazione visiva dei cromosomi. La fotografia di piastre metafasiche e la successiva elaborazione delle fotografie con la compilazione di cariogrammi, in cui i cromosomi sono disposti in coppie e distribuiti in gruppi, consentono di stabilire il numero totale di cromosomi e di rilevare cambiamenti nel loro numero e struttura nelle singole coppie (Fig. 6,33). I cariotipi umani per alcune malattie cromosomiche sono presentati in Fig. 4.3-4.12.

Riso. 6.33. Cariotipi umani normali. UN - donne; B - men I complessi cromosomici sono mostrati in alto, i cariogrammi in basso

Come metodo espresso per rilevare cambiamenti nel numero di cromosomi sessuali, Metodo per la determinazione della cromatina sessuale nelle cellule che non si dividono della mucosa buccale. La cromatina sessuale, o corpo di Barr, si forma nelle cellule del corpo femminile su uno dei due cromosomi X. Sembra un nodulo di colore intenso situato vicino alla membrana nucleare (vedi Fig. 3.77). Con un aumento del numero di cromosomi X nel cariotipo di un organismo, nelle sue cellule si formano corpi di Barr in una quantità inferiore al numero di cromosomi X. Quando il numero dei cromosomi X diminuisce (monosomia X), il corpo di Barr è assente.

Nel cariotipo maschile, il cromosoma Y può essere rilevato mediante una luminescenza più intensa rispetto ad altri cromosomi quando vengono trattati con acriquiniprite e studiati alla luce ultravioletta.