Genetica medica. Individuazione di una mutazione de novo nel gene della distrofina e suo significato per la consulenza genetica medica nella distrofia muscolare di Duchenne (osservazione clinica)

Amniocentesi - un test che viene utilizzato per ottenere un campione per l'analisi dei geni e dei cromosomi del feto. Il feto è nell'utero circondato da liquido. Questo fluido contiene una piccola quantità di cellule della pelle del nascituro. Una piccola quantità di fluido viene prelevata con un ago sottile attraverso la parete addominale della madre (pancia). Il liquido viene inviato a un laboratorio per l'analisi. Per più informazioni dettagliate vedi opuscolo Amniocentesi.

autosomica dominante malattia genetica - questa è una malattia, per lo sviluppo della quale una persona ha bisogno di ereditare una copia alterata del gene (mutazione) da uno dei genitori. Con questo tipo di eredità, la malattia viene trasmessa alla metà dei figli di una coppia sposata da uno dei genitori malati. Entrambi i sessi hanno la stessa probabilità di essere colpiti. Nelle famiglie si osserva la trasmissione verticale della malattia: da un genitore alla metà dei figli.

Genetica autosomica recessivamalattia - Questa è una malattia in cui una persona ha bisogno di ereditare due copie alterate di un gene (mutazioni), una da ciascun genitore. Con questo tipo di eredità, un quarto dei figli di una coppia sposata si ammala. I genitori sono sani, ma sono portatori della malattia. Una persona che ha una sola copia del gene alterato sarà un portatore sano. Vedere l'opuscolo Ereditarietà recessiva per ulteriori informazioni.

Autosomico - un tratto il cui gene si trova sugli autosomi.

Autosomi - Gli esseri umani hanno 23 coppie di cromosomi. Le coppie da 1 a 22 sono chiamate autosomi e hanno lo stesso aspetto negli uomini e nelle donne. I cromosomi della 23a coppia differiscono tra uomini e donne e sono chiamati cromosomi sessuali.

Biopsia dei villi coriali, BVP - una procedura durante la gravidanza per raccogliere cellule dal feto per testare i geni o i cromosomi del nascituro per determinate condizioni ereditarie. Un piccolo numero di cellule viene prelevato dalla placenta in via di sviluppo e inviato a un laboratorio per il test. Consultare la brochure sulla biopsia dei villi coriali per ulteriori informazioni.

Vagina - un organo che collega l'utero con l'ambiente esterno, il canale del parto.

Gene - informazioni di cui un organismo ha bisogno per la vita, immagazzinate in forma chimica (DNA) sui cromosomi.

Genetico - causato da geni, correlato a geni.

Ricerca genetica - uno studio che può aiutare a determinare se ci sono cambiamenti nei singoli geni o cromosomi. Per ulteriori informazioni, consultare l'opuscolo Cos'è il test genetico?

malattia genetica - una malattia causata da anomalie nei geni o nei cromosomi.

Cancellazione - perdita di parte del materiale genetico (DNA); il termine può essere usato per riferirsi alla perdita di parte sia di un gene che di un cromosoma. Consultare la brochure sui disturbi cromosomici per ulteriori informazioni.

DNA - la sostanza chimica di cui sono composti i geni e che contiene le informazioni necessario per il corpo per la vita.

Duplicazione - ripetizione anormale di una sequenza di materiale genetico (DNA) in un gene o cromosoma. Consultare la brochure sui disturbi cromosomici per ulteriori informazioni.

Misurazione dello spessore dello spazio del colletto (TVP) - Ecografia della parte posteriore della zona del collo fetale, che è piena di liquido all'inizio della gravidanza. Se il bambino ha una malattia congenita (come la sindrome di Down), lo spessore dello spazio nucale può essere modificato.

Inversione - cambiamento nella sequenza dei geni su un singolo cromosoma. Consultare la brochure sui disturbi cromosomici per ulteriori informazioni.

Inserimento - inserimento di ulteriore materiale genetico (DNA) in un gene o cromosoma. Consultare la brochure sui disturbi cromosomici per ulteriori informazioni.

Cariotipo - una descrizione della struttura dei cromosomi di un individuo, compreso il numero di cromosomi, l'insieme dei cromosomi sessuali (XX o XY) e qualsiasi deviazione dall'insieme normale.

Cellula - corpo umanoè costituito da milioni di cellule che fungono da "mattoni". Cellule dentro luoghi differenti i corpi umani sembrano e si comportano in modo diverso varie funzioni. Ogni cellula (ad eccezione degli ovuli nelle donne e dello sperma negli uomini) contiene due copie di ciascun gene.

Cromosoma ad anelloè il termine usato quando le estremità di un cromosoma si uniscono per formare un anello. Per ulteriori informazioni consultare la brochure Traslocazioni cromosomiche.

Utero - parte del corpo di una donna in cui cresce un feto durante la gravidanza.

Consulenza genetica medica- informazioni e assistenza sanitaria persone che temono la presenza in famiglia di una patologia, eventualmente di natura ereditaria.

Mutazione- cambiamento nella sequenza del DNA di un particolare gene. Questo cambiamento nella sequenza del gene porta al fatto che le informazioni in esso contenute vengono violate e non possono funzionare correttamente. Questo può portare allo sviluppo di una malattia genetica.

Aborto spontaneo - pag interruzione prematura di una gravidanza prima che il bambino sia in grado di sopravvivere al di fuori dell'utero.

Traslocazione sbilanciata - traslocazione, in cui il riarrangiamento cromosomico porta all'acquisizione o alla perdita di una certa quantità di materiale cromosomico (DNA), o contemporaneamente all'acquisizione di ulteriore e alla perdita di parte del materiale originario. Può verificarsi in un bambino il cui genitore è portatore di una traslocazione bilanciata. Per ulteriori informazioni consultare la Brochure Traslocazioni cromosomiche.

Portatore di riarrangiamento cromosomico - una persona che ha una traslocazione bilanciata, in cui la quantità di materiale cromosomico non è ridotta o aumentata, il che di solito non causa problemi di salute.

vettore - una persona che normalmente non ha una malattia (attualmente) ma porta una copia alterata di un gene. Nel caso di una malattia recessiva, il portatore è generalmente sano; nel caso di una malattia dominante con insorgenza tardiva, la persona si ammalerà più tardi.

Concimazione - la fusione di un uovo e uno spermatozoo per creare la prima cellula del bambino.

Placenta- un organo adiacente alla parete interna dell'utero di una donna incinta. Il feto riceve attraverso la placenta nutrienti. La placenta cresce da un uovo fecondato, quindi contiene gli stessi geni del feto.

Risultato positivo - un risultato del test che mostra che la persona esaminata ha un cambiamento (mutazione) in un gene.

Cromosomi sessuali - Cromosoma X e cromosoma Y. L'insieme dei cromosomi sessuali determina se un individuo è maschio o femmina. Le donne hanno due cromosomi X, gli uomini hanno un cromosoma X e un cromosoma Y.

Test predittivi - ricerca genetica finalizzata all'identificazione di una condizione che può svilupparsi o si svilupperà nel corso della vita. Quando la ricerca genetica è finalizzata all'identificazione di una condizione che si svilupperà quasi inevitabilmente in futuro, viene chiamata tale ricerca presintomatico.

Diagnosi prenatale- uno studio effettuato durante la gravidanza, per la presenza o l'assenza di una malattia genetica nel bambino.

Traslocazione reciproca - una traslocazione che si verifica quando due frammenti si staccano da due diversi cromosomi e si scambiano di posto. Per ulteriori informazioni consultare la Brochure Traslocazioni cromosomiche.

Traslocazione Robertsoniana - si verifica quando un cromosoma è attaccato a un altro. Per ulteriori informazioni consultare la Brochure Traslocazioni cromosomiche.

Traslocazione bilanciata - t ranlocazione (riarrangiamento cromosomico), in cui la quantità di materiale cromosomico non viene ridotta o aumentata, ma viene spostata da un cromosoma all'altro. Una persona con una traslocazione bilanciata di solito non ne soffre, ma aumenta il rischio di sviluppare malattie genetiche per i suoi figli. Per ulteriori informazioni consultare la Brochure Traslocazioni cromosomiche.

Condizione legata al sesso- Vedi Ereditarietà legata all'X.

spermatozoo - cellula germinale paterna, contributo paterno alla formazione della cellula da cui si svilupperà nuovo bambino. Ogni spermatozoo contiene 23 cromosomi, uno per ogni coppia di cromosomi paterni. Lo sperma si fonde con l'uovo per creare la prima cellula da cui si sviluppa il nascituro.

Traslocazione - riarrangiamento del materiale cromosomico. Si verifica quando un frammento di un cromosoma si stacca e si attacca a un altro punto. Per ulteriori informazioni consultare la Brochure Traslocazioni cromosomiche.

Esame ecografico (ecografia) - esame indolore, in cui onde sonore utilizzato per creare un'immagine di un feto che cresce nell'utero della madre. Può essere eseguito spostando la testina dello scanner sulla superficie parete addominale(addome) della madre o all'interno della vagina.

Cromosomi - strutture filamentose visibili al microscopio che contengono geni. Normalmente, una persona ha 46 cromosomi. Ereditiamo un set di 23 cromosomi da nostra madre, il secondo set di 23 cromosomi da nostro padre.

Malattia legata all'X- una malattia genetica risultante da una mutazione (cambiamento) in un gene situato sul cromosoma X. Le malattie legate all'X includono l'emofilia, la distrofia muscolare di Duchenne, la sindrome dell'X fragile e molte altre. Consultare la brochure Ereditarietà legata all'X per ulteriori informazioni.

XX- è così che viene solitamente rappresentato l'insieme dei cromosomi sessuali di una donna. Normalmente, una donna ha due cromosomi X. Ciascuno dei cromosomi X è ereditato da uno dei genitori.

cromosoma X - Uno dei cromosomi sessuali. Le donne normalmente hanno due cromosomi X. Gli uomini normalmente hanno un cromosoma X e un cromosoma Y.

Ovaia/ovaie- Organi nel corpo di una donna che producono uova.

Ovulo - la cellula germinale della madre, che servirà come base per creare la prima cellula del nascituro. L'uovo contiene 23 cromosomi; uno di ogni coppia che ha la madre. L'uovo si fonde con lo sperma per formare la prima cellula del bambino.

De novo - con Frase latina che significa "nuovamente". Utilizzato per descrivere i cambiamenti nei geni o nei cromosomi (mutazioni) che sono di nuova formazione, ad es. nessuno dei genitori di una persona con una mutazione de novo ha questi cambiamenti.

XY- è così che viene solitamente rappresentato l'insieme dei cromosomi sessuali di un uomo. I maschi hanno un cromosoma X e un cromosoma Y. I maschi ereditano il cromosoma X dalla madre e il cromosoma Y dal padre.

cromosoma Y uno dei cromosomi sessuali. Normalmente, i maschi hanno un cromosoma Y e un cromosoma X. Una donna normalmente ha due cromosomi X.

La schizofrenia è una delle malattie più misteriose e complesse, e in molti modi. È difficile da diagnosticare: non c'è ancora consenso sul fatto che questa malattia sia una o più simili tra loro. È difficile trattarlo - ora ci sono solo farmaci che sopprimono il cosiddetto. sintomi positivi (come il delirio), ma non aiutano a riportare la persona a una vita piena. La schizofrenia è difficile da studiare: nessun altro animale tranne gli umani ne soffre, quindi non ci sono quasi modelli per studiarla. La schizofrenia è molto difficile da comprendere dal punto di vista genetico ed evolutivo - è piena di contraddizioni che i biologi non possono ancora risolvere. Tuttavia buone notizie ci sono l'anno scorso Alla fine, le cose sembrano essersi mosse da terra. Abbiamo già parlato della storia della scoperta della schizofrenia e dei primi risultati del suo studio con metodi neurofisiologici. Questa volta parleremo di come gli scienziati stanno cercando cause genetiche comparsa della malattia.

L'importanza di questo lavoro non è nemmeno che quasi ogni centesimo persona sul pianeta soffre di schizofrenia, e i progressi in quest'area dovrebbero almeno semplificare radicalmente la diagnosi, anche se non è possibile creare subito una buona medicina. L'importanza della ricerca genetica è che sta già cambiando la nostra comprensione di meccanismi fondamentali ereditarietà di caratteri complessi. Se gli scienziati riusciranno a capire come una malattia così complessa come la schizofrenia possa "nascondersi" nel nostro DNA, ciò significherà una svolta radicale nella comprensione dell'organizzazione del genoma. E il significato di tale lavoro andrà ben oltre la psichiatria clinica.

Innanzitutto, alcuni fatti crudi. La schizofrenia è una malattia mentale grave, cronica e invalidante che di solito colpisce le persone in giovane età. Colpisce circa 50 milioni di persone nel mondo (poco meno dell'1% della popolazione). La malattia è accompagnata da apatia, mancanza di volontà, spesso allucinazioni, delirio, disorganizzazione del pensiero e della parola e disturbi motori. I sintomi di solito causano isolamento sociale e prestazioni ridotte. Un aumento del rischio di suicidio nei pazienti con schizofrenia, così come malattie somatiche concomitanti, porta al fatto che la loro aspettativa di vita complessiva è ridotta di 10-15 anni. Inoltre, i pazienti con schizofrenia hanno meno figli: gli uomini hanno una media del 75%, le donne del 50%.

L'ultimo mezzo secolo è stato un periodo di rapidi progressi in molte aree della medicina, ma questi progressi non hanno influito molto sulla prevenzione e sul trattamento della schizofrenia. Ultimo ma non meno importante, ciò è dovuto al fatto che non abbiamo ancora un'idea chiara di quale tipo di violazione processi biologiciè la causa della malattia. Questa mancanza di comprensione ha fatto sì che dall'introduzione sul mercato del primo farmaco antipsicotico clorpromazina (nome commerciale: Aminazina) più di 60 anni fa, non vi sia stato un cambiamento qualitativo nel trattamento della malattia. Tutti gli antipsicotici attualmente approvati per il trattamento della schizofrenia (sia tipici, compresa la clorpromazina che atipici) hanno lo stesso meccanismo d'azione principale: riducono l'attività dei recettori della dopamina, che elimina le allucinazioni e le delusioni, ma, sfortunatamente, ha scarso effetto sul negativo sintomi come apatia, mancanza di volontà, disturbi del pensiero, ecc.. Non menzioniamo nemmeno gli effetti collaterali. Una delusione comune nella ricerca sulla schizofrenia è che le aziende farmaceutiche hanno a lungo tagliato i finanziamenti per gli antipsicotici, anche se il numero totale test clinici cresce solo. Tuttavia, la speranza di chiarire le cause della schizofrenia proveniva da una direzione piuttosto inaspettata: è associata a progressi senza precedenti nella genetica molecolare.

Responsabilità collettiva

Anche i primi ricercatori sulla schizofrenia hanno notato che il rischio di ammalarsi è strettamente correlato alla presenza di parenti malati. I tentativi di stabilire il meccanismo di ereditarietà della schizofrenia furono fatti quasi immediatamente dopo la riscoperta delle leggi di Mendel, all'inizio del XX secolo. Tuttavia, a differenza di molte altre malattie, la schizofrenia non voleva inserirsi nel quadro di semplici modelli mendeliani. Nonostante l'elevata ereditabilità, non era possibile associarlo a uno o più geni, pertanto, verso la metà del secolo, cominciarono a prendere sempre più piede le cosiddette "sintesi". Teorie psicogene dello sviluppo della malattia. In accordo con la psicoanalisi, estremamente popolare verso la metà del secolo, queste teorie spiegavano l'apparente ereditarietà della schizofrenia non dalla genetica, ma dalle caratteristiche dell'educazione e da un'atmosfera malsana all'interno della famiglia. C'era anche qualcosa come "genitori schizofrenogeni".

Tuttavia, questa teoria, nonostante la sua popolarità, non durò a lungo. L'ultimo punto sulla questione se la schizofrenia sia una malattia ereditaria è stato posto da studi psicogenetici condotti già negli anni '60 e '70. Questi erano principalmente studi sui gemelli, così come studi sui bambini adottati. L'essenza degli studi sui gemelli è confrontare le probabilità della manifestazione di qualche tratto - in questo caso sviluppo della malattia - in gemelli identici e fraterni. Poiché la differenza nell'effetto dell'ambiente sui gemelli non dipende dal fatto che siano identici o fraterni, le differenze in queste probabilità dovrebbero derivare principalmente dal fatto che i gemelli identici sono geneticamente identici, mentre i gemelli fraterni hanno, in media, solo la metà le varianti comuni dei geni.

Nel caso della schizofrenia, si è scoperto che la concordanza dei gemelli identici è più di 3 volte superiore alla concordanza dei gemelli fraterni: per il primo è di circa il 50 percento e per il secondo è inferiore al 15 percento. Queste parole dovrebbero essere intese come segue: se hai un fratello gemello identico che soffre di schizofrenia, allora tu stesso ti ammalerai con una probabilità del 50 percento. Se tu e tuo fratello siete gemelli fraterni, il rischio di ammalarsi non supera il 15%. I calcoli teorici, che tengono inoltre conto della prevalenza della schizofrenia nella popolazione, stimano il contributo dell'ereditabilità allo sviluppo della malattia a livello del 70-80%. Per fare un confronto, l'altezza e l'indice di massa corporea vengono ereditati più o meno allo stesso modo, tratti che sono sempre stati considerati strettamente correlati alla genetica. A proposito, come si è scoperto in seguito, la stessa elevata ereditabilità è caratteristica di tre delle altre quattro principali malattie mentali: disturbo da deficit di attenzione e iperattività, disturbo bipolare e autismo.

I risultati degli studi sui gemelli sono stati pienamente confermati nello studio di bambini nati da pazienti affetti da schizofrenia e adottati nella prima infanzia da genitori adottivi sani. Si è scoperto che il loro rischio di sviluppare la schizofrenia non è ridotto rispetto ai bambini cresciuti dai loro genitori schizofrenici, il che indica chiaramente il ruolo chiave dei geni nell'eziologia.

E qui arriviamo a una delle caratteristiche più misteriose della schizofrenia. Il fatto è che se è così fortemente ereditato e allo stesso tempo ha un effetto molto negativo sull'idoneità del portatore (ricorda che i pazienti con schizofrenia lasciano almeno la metà della prole rispetto alle persone sane), allora come riesce a rimanere nella popolazione per almeno ? Questa contraddizione, attorno alla quale per molti aspetti si svolge la principale lotta tra le diverse teorie, è stata chiamata il "paradosso evolutivo della schizofrenia".

Fino a poco tempo fa, agli scienziati non era del tutto chiaro quali caratteristiche specifiche del genoma dei pazienti con schizofrenia predeterminassero lo sviluppo della malattia. Per decenni, c'è stato un acceso dibattito nemmeno su quali geni sono cambiati nei pazienti con schizofrenia, ma su quale sia l '"architettura" genetica generale della malattia.

Significa quanto segue. Genomi singole persone molto simili tra loro, le differenze sono in media inferiori allo 0,1 per cento dei nucleotidi. Alcune di queste caratteristiche distintive del genoma sono abbastanza diffuse nella popolazione. Si ritiene convenzionalmente che se si verificano in più dell'uno per cento delle persone, possono essere chiamate varianti comuni o polimorfismi. Si ritiene che tali varianti comuni siano apparse nel genoma umano più di 100.000 anni fa, anche prima della prima emigrazione di antenati dall'Africa. persone moderne, quindi sono comunemente presenti nella maggior parte delle sottopopolazioni umane. Naturalmente, per esistere in una parte significativa della popolazione per migliaia di generazioni, la maggior parte dei polimorfismi non dovrebbe essere troppo dannosa per i loro portatori.

Tuttavia, nel genoma di ciascuna delle persone ce ne sono altre caratteristiche genetiche, sono più giovani e più rari. La maggior parte di loro non fornisce alcun vantaggio ai vettori, quindi la loro frequenza nella popolazione, anche se fissa, rimane insignificante. Molti di questi tratti (o mutazioni) hanno un effetto negativo più o meno pronunciato sulla forma fisica, quindi vengono gradualmente rimossi dalla selezione negativa. Invece, come risultato di un continuo processo di mutazione, compaiono altre nuove varianti dannose. In sintesi, la frequenza di una qualsiasi delle nuove mutazioni non supera quasi mai lo 0,1% e tali varianti sono chiamate rare.

Quindi, l'architettura di una malattia indica esattamente quali varianti genetiche - comuni o rare, che hanno un forte effetto fenotipico o che aumentano solo leggermente il rischio di sviluppare una malattia - ne predeterminano l'insorgenza. È attorno a questo tema che, fino a poco tempo fa, si svolgeva il dibattito principale sulla genetica della schizofrenia.

L'unico fatto indiscutibilmente stabilito dai metodi genetici molecolari per quanto riguarda la genetica della schizofrenia nell'ultimo terzo del 20° secolo è la sua incredibile complessità. Oggi è ovvio che la predisposizione alla malattia è determinata da cambiamenti in decine di geni. Allo stesso tempo, tutte le "architetture genetiche" della schizofrenia proposte durante questo periodo possono essere combinate in due gruppi: il modello "malattia comune - varianti comuni" (CV) e il modello "malattia comune - varianti rare" (malattia comune - varianti rare", RV). Ciascuno dei modelli ha fornito la propria spiegazione del "paradosso evolutivo della schizofrenia".

camper vs. CV

Secondo il modello CV, il substrato genetico della schizofrenia è un insieme di tratti genetici, un poligene, simile a ciò che determina l'ereditarietà di tratti quantitativi come l'altezza o il peso corporeo. Tale poligene è un insieme di polimorfismi, ognuno dei quali influisce solo leggermente sulla fisiologia (sono chiamati "causali", perché, sebbene non da soli, portano allo sviluppo della malattia). Per mantenere un tasso di incidenza piuttosto elevato caratteristico della schizofrenia, è necessario che questo poligene sia costituito da varianti comuni - dopotutto, è molto difficile raccogliere molte varianti rare in un genoma. Di conseguenza, ogni persona ha dozzine di varianti così rischiose nel suo genoma. In sintesi, tutte le varianti causali determinano la predisposizione genetica (responsabilità) di ciascun individuo alla malattia. Si presume che per caratteristiche qualitative complesse, come la schizofrenia, esista un certo valore soglia di predisposizione, e solo quelle persone la cui predisposizione supera questo valore soglia sviluppino la malattia.

Modello soglia di suscettibilità alle malattie. La normale distribuzione della predisposizione, differita da asse orizzontale. Le persone la cui predisposizione supera il valore soglia sviluppano la malattia.

Per la prima volta, un tale modello poligenico della schizofrenia fu proposto nel 1967 da uno dei fondatori della moderna genetica psichiatrica, Irving Gottesman, che diede anche un contributo significativo alla dimostrazione della natura ereditaria della malattia. Dal punto di vista degli aderenti al modello CV, la persistenza di un'alta frequenza di varianti causali della schizofrenia nella popolazione per molte generazioni può avere diverse spiegazioni. In primo luogo, ogni individuo di tale variante ha un effetto piuttosto minore sul fenotipo, tali varianti "quasi neutre" possono essere invisibili alla selezione e rimanere comuni nelle popolazioni. Ciò è particolarmente vero per le popolazioni con una taglia effettiva bassa, dove l'influenza del caso non è meno importante della pressione selettiva - questo include la popolazione della nostra specie.

D'altra parte, sono state fatte ipotesi sulla presenza nel caso della schizofrenia del cosiddetto. bilanciamento della selezione, cioè l'effetto positivo dei "polimorfismi schizofrenici" sui portatori sani. Non è così difficile da immaginare. È noto, ad esempio, che personalità schizoidi con un'elevata predisposizione genetica alla schizofrenia (di cui ce ne sono molti tra i parenti stretti dei pazienti), livello elevato capacità creative, che possono aumentare leggermente il loro adattamento (questo è già stato dimostrato in diversi lavori). La genetica della popolazione consente una situazione in cui l'effetto positivo delle varianti causali nei portatori sani può superare le conseguenze negative per quelle persone che hanno troppe di queste "mutazioni buone", che hanno portato allo sviluppo della malattia.

Il secondo modello di base dell'architettura genetica della schizofrenia è il modello RV. Suggerisce che la schizofrenia è un concetto collettivo e che ogni singolo caso o storia familiare della malattia è una malattia quasi mendeliana separata associata in ogni caso separato con cambiamenti unici nel genoma. All'interno di questo modello, le varianti genetiche causali sono molto basse forte pressione selezione e rapidamente rimosso dalla popolazione. Ma poiché in ogni generazione si verifica un piccolo numero di nuove mutazioni, si stabilisce un certo equilibrio tra la selezione e l'emergere di varianti causali.

Da un lato, il modello RV può spiegare perché la schizofrenia è molto ben ereditata, ma i suoi geni universali non sono ancora stati trovati: dopotutto, ogni famiglia eredita le proprie mutazioni causali e semplicemente non ce ne sono di universali. D'altra parte, se siamo guidati da questo modello, allora dobbiamo ammettere che le mutazioni in centinaia di geni diversi possono portare allo stesso fenotipo. Dopotutto, la schizofrenia è una malattia comune e il verificarsi di nuove mutazioni è raro. Ad esempio, i dati sul sequenziamento delle triplette padre-madre-figlio mostrano che in ogni generazione si verificano solo 70 nuove sostituzioni a singolo nucleotide per 6 miliardi di nucleotidi del genoma diploide, di cui, in media, solo poche possono teoricamente avere qualche effetto sul fenotipo e mutazioni di altri tipi - un evento ancora più raro.

Tuttavia, alcune prove empiriche supportano indirettamente questo modello dell'architettura genetica della schizofrenia. Ad esempio, all'inizio degli anni '90, è stato scoperto che circa l'uno per cento di tutti i pazienti affetti da schizofrenia presentava una microdelezione in una delle regioni del 22° cromosoma. Nella stragrande maggioranza dei casi, questa mutazione non è ereditata dai genitori, ma si verifica di nuovo durante la gametogenesi. Una persona su 2.000 nasce con questa microdelezione, che risulta in varie violazioni nel lavoro del corpo, chiamato "sindrome di DiGeorge". Coloro che soffrono di questa sindrome sono caratterizzati da una grave compromissione delle funzioni cognitive e immunitarie, sono spesso accompagnati da ipocalcemia, oltre a problemi al cuore e ai reni. Un quarto delle persone con la sindrome di DiGeorge sviluppa la schizofrenia. Sarebbe allettante suggerire che altri casi di schizofrenia siano dovuti a malattie genetiche simili con conseguenze catastrofiche.

Un'altra osservazione empirica che supporta indirettamente il ruolo di nuovo mutazioni nell'eziologia della schizofrenia è il rapporto del rischio di ammalarsi con l'età del padre. Quindi, secondo alcuni dati, tra quelli i cui padri avevano più di 50 anni al momento della nascita, ci sono 3 volte più pazienti con schizofrenia che tra quelli i cui padri avevano meno di 30 anni. di nuovo mutazioni. Tale connessione, ad esempio, è stata a lungo stabilita per casi sporadici di un'altra malattia ereditaria (monogenica): l'acondroplasia. Questa correlazione è stata recentemente confermata dai suddetti dati di sequenziamento tripletto: di nuovo le mutazioni sono associate all'età del padre, ma non all'età della madre. Secondo i calcoli degli scienziati, in media, un bambino riceve 15 mutazioni dalla madre, indipendentemente dalla sua età, e dal padre - 25 se ha 20 anni, 55 se ha 35 anni e più di 85 se ha è superiore a 50. Cioè, il numero di nuovo le mutazioni nel genoma del bambino aumentano di due per ogni anno di vita del padre.

Insieme, questi dati sembravano indicare abbastanza chiaramente il ruolo chiave di nuovo mutazioni nell'eziologia della schizofrenia. Tuttavia, la situazione si è effettivamente rivelata molto più complicata. Anche dopo la separazione delle due teorie principali, per decenni la genetica della schizofrenia ha ristagnato. Quasi nessuna prova affidabile riproducibile è stata ottenuta a favore di uno di loro. Né sull'architettura genetica generale della malattia, né su varianti specifiche che influenzano il rischio di sviluppare la malattia. Negli ultimi 7 anni si è verificato un brusco balzo ed è associato principalmente a scoperte tecnologiche.

Alla ricerca di geni

Il sequenziamento del primo genoma umano, il successivo miglioramento delle tecnologie di sequenziamento e quindi l'avvento e la diffusa introduzione del sequenziamento ad alto rendimento hanno finalmente permesso di ottenere una comprensione più o meno completa della struttura della variabilità genetica nella popolazione umana. Queste nuove informazioni iniziarono immediatamente ad essere utilizzate per una ricerca su vasta scala dei determinanti genetici della predisposizione a determinate malattie, inclusa la schizofrenia.

Studi simili sono strutturati in questo modo. In primo luogo, vengono raccolti un campione di persone malate non imparentate (casi) e un campione di individui sani non imparentati (controlli) approssimativamente della stessa dimensione. Tutte queste persone sono determinate dalla presenza di alcune varianti genetiche: solo negli ultimi 10 anni i ricercatori hanno avuto l'opportunità di determinarle a livello di interi genomi. Quindi, la frequenza di occorrenza di ciascuna delle varianti identificate viene confrontata tra gruppi di persone malate e un gruppo di controllo. Se allo stesso tempo è possibile trovare un arricchimento statisticamente significativo dell'una o dell'altra variante nei portatori, si parla di associazione. Pertanto, tra il vasto numero di varianti genetiche esistenti vi sono quelle associate allo sviluppo della malattia.

Una misura importante che caratterizza l'effetto di una variante associata alla malattia è l'OD (odds ratio), che è definito come il rapporto tra le probabilità di ammalarsi nei portatori di questa variante rispetto a quelle persone che non ce l'hanno. Se il valore OD di una variante è 10, ciò significa quanto segue. Se prendiamo un gruppo casuale di portatori della variante e un gruppo uguale di persone che non hanno questa variante, si scopre che nel primo gruppo ci saranno 10 volte più pazienti che nel secondo. Allo stesso tempo, più l'OD è vicino a uno per una data variante, più grande è il campione necessario per confermare in modo affidabile che l'associazione esiste davvero - che questa variante genetica influisce davvero sullo sviluppo della malattia.

Tale lavoro ha ora permesso di rilevare più di una dozzina di delezioni e duplicazioni submicroscopiche associate alla schizofrenia in tutto il genoma (si chiamano CNV - variazioni del numero di copie, una delle CNV causa solo la sindrome di DiGeorge a noi già nota). Per le CNV che sono risultate causare schizofrenia, l'OD varia da 4 a 60. Si tratta di valori elevati, ma per la loro estrema rarità, anche in totale, spiegano tutti solo una piccolissima parte dell'ereditabilità della schizofrenia nel popolazione. Cosa è responsabile dello sviluppo della malattia in tutti gli altri?

Dopo tentativi relativamente infruttuosi di trovare CNV che avrebbero causato lo sviluppo della malattia non in pochi rari casi, ma in una parte significativa della popolazione, i sostenitori del modello di "mutazione" nutrivano grandi speranze per un altro tipo di esperimento. Confrontano in pazienti con schizofrenia e controlli sani non la presenza di massicci riarrangiamenti genetici, ma le sequenze complete di genomi o esomi (la totalità di tutte le sequenze codificanti proteine). Tali dati, ottenuti utilizzando il sequenziamento ad alto rendimento, consentono di trovare caratteristiche genetiche rare e uniche che non possono essere rilevate con altri metodi.

L'economicità del sequenziamento ha reso possibile negli ultimi anni condurre esperimenti di questo tipo su campioni piuttosto ampi, comprendenti diverse migliaia di pazienti e altrettanti controlli sani in studi recenti. Qual'è il risultato? Purtroppo, finora è stato trovato un solo gene, in cui rare mutazioni sono associate in modo affidabile alla schizofrenia: questo è il gene SETD1A, che codifica per una delle importanti proteine ​​coinvolte nella regolazione della trascrizione. Come nel caso della CNV, il problema qui è lo stesso: mutazioni nel gene SETD1A non può spiegare alcuna parte significativa dell'ereditabilità della schizofrenia a causa del fatto che sono semplicemente molto rari.

Relazione tra la prevalenza delle varianti genetiche associate (asse orizzontale) e il loro impatto sul rischio di sviluppare la schizofrenia (OR). Nel grafico principale, i triangoli rossi mostrano alcuni dei CNV associati alla malattia identificati finora, i cerchi blu mostrano gli SNP da GWAS. L'incisione mostra aree di varianti genetiche rare e frequenti nelle stesse coordinate.

Ci sono indicazioni che ci siano altre varianti rare e uniche che influenzano la suscettibilità alla schizofrenia. E un ulteriore aumento dei campioni negli esperimenti che utilizzano il sequenziamento dovrebbe aiutare a trovarne alcuni. Tuttavia, mentre lo studio delle varianti rare può ancora fornire alcune informazioni preziose (specialmente queste informazioni saranno importanti per la creazione di modelli cellulari e animali di schizofrenia), la maggior parte degli scienziati ora concorda sul fatto che le varianti rare svolgono solo un ruolo minore nell'ereditabilità. Il modello CV è molto più efficace nel descrivere l'architettura genetica della malattia. La fiducia nella correttezza del modello CV è arrivata prima di tutto con lo sviluppo di studi di tipo GWAS, di cui parleremo in dettaglio nella seconda parte. Insomma, studi di questo tipo hanno scoperto la comunissima variabilità genetica che descrive gran parte dell'ereditabilità della schizofrenia, la cui esistenza era stata prevista dal modello CV.

Un ulteriore supporto per il modello CV per la schizofrenia è la relazione tra il livello di predisposizione genetica alla schizofrenia e i cosiddetti disturbi dello spettro della schizofrenia. Anche i primi ricercatori sulla schizofrenia hanno notato che tra i parenti di pazienti con schizofrenia spesso non ci sono solo altri pazienti con schizofrenia, ma anche personalità "eccentriche" con stranezze di carattere e sintomi simili allo schizofrenico, ma meno pronunciati. Successivamente, tali osservazioni hanno portato al concetto che esiste un intero insieme di malattie caratterizzate da disturbi più o meno pronunciati nella percezione della realtà. Questo gruppo di malattie è chiamato disturbo dello spettro della schizofrenia. A parte varie forme la schizofrenia comprende disturbi deliranti, disturbi schizotipici, paranoici e schizoidi della personalità, disturbo schizoaffettivo e alcune altre patologie. Gottesman, proponendo il suo modello poligenico della schizofrenia, ha suggerito che le persone con valori sottosoglia di predisposizione alla malattia possono sviluppare altre patologie dello spettro schizofrenico e la gravità della malattia è correlata al livello di predisposizione.

Se questa ipotesi è corretta, sarebbe logico presumere che le varianti genetiche risultate associate alla schizofrenia si arricchirebbero anche tra le persone con disturbi dello spettro schizofrenico. Per valutare la predisposizione genetica di ogni individuo viene utilizzato un valore speciale, chiamato livello di rischio poligenico (punteggio di rischio poligenico). Il livello di rischio poligenico tiene conto del contributo totale di tutte le varianti di rischio comuni identificate nel GWAS che sono presenti nel genoma questa persona, in predisposizione alla malattia. Si è scoperto che, come previsto dal modello CV, i valori del livello di rischio poligenico sono correlati non solo con la schizofrenia stessa (che è banale), ma anche con altre malattie dello spettro della schizofrenia, e tipi pesanti i disturbi corrispondono a livelli più elevati di rischio poligenico.

Eppure rimane un problema: il fenomeno dei "vecchi padri". Se gran parte dell'evidenza empirica sostiene il modello poligenico della schizofrenia, come si concilia con esso l'associazione consolidata tra l'età della paternità e il rischio dei bambini di sviluppare la schizofrenia?

Una volta è stata avanzata un'elegante spiegazione di questo fenomeno in termini di modello CV. Si presumeva che la paternità tardiva e la schizofrenia non fossero rispettivamente causa ed effetto, ma fossero due effetti. causa comune, vale a dire la predisposizione genetica dei padri defunti alla schizofrenia. Da un lato, un alto livello di suscettibilità alla schizofrenia può essere correlato negli uomini sani con la successiva paternità. D'altra parte, è chiaro che l'elevata predisposizione di un padre predetermina una maggiore probabilità che i suoi figli sviluppino la schizofrenia. Risulta che possiamo affrontare due correlazioni indipendenti, il che significa che l'accumulo di mutazioni nei precursori degli spermatozoi maschili potrebbe non avere quasi alcun effetto sullo sviluppo della schizofrenia nella loro prole. Recenti risultati di modellazione, tenendo conto dei dati epidemiologici, nonché di nuovi dati molecolari sulla frequenza di nuovo le mutazioni sono in buon accordo con questa spiegazione del fenomeno dei "vecchi padri".

Pertanto, al momento possiamo presumere che non ci siano quasi argomenti convincenti a favore del modello RV "mutazionale" della schizofrenia. Quindi la chiave dell'eziologia della malattia risiede in quale particolare insieme di polimorfismi comuni provoca la schizofrenia secondo il modello CV. Come i genetisti stanno cercando questo set e cosa hanno già scoperto sarà l'argomento della seconda parte della nostra storia.

La citogenetica medica è lo studio del cariotipo umano in condizioni normali e patologiche. Questa direzione è nata nel 1956, quando Tio e Levan hanno migliorato il metodo di preparazione delle preparazioni dei cromosomi in metafase e per la prima volta hanno stabilito il numero modale dei cromosomi (2n=46) in insieme diploide. Nel 1959 fu decifrata l'eziologia cromosomica di una serie di malattie: sindrome di Down, sindrome di Klinefelter, sindrome di Shereshevsky-Turner e alcune altre sindromi di trisomie autosomiche. Ulteriori sviluppi della citogenetica medica alla fine degli anni '60 è stato dovuto all'emergere di metodi per la colorazione differenziale dei cromosomi in metafase, che consentono di identificare i cromosomi e le loro singole regioni. I metodi di colorazione differenziale non hanno sempre garantito la corretta istituzione di punti di interruzione a seguito di riarrangiamenti strutturali dei cromosomi. Nel 1976 Younis sviluppò nuovi metodi per studiarli nella fase prometafasica, chiamati "metodi ad alta risoluzione".

L'uso di tali metodi ha permesso di ottenere cromosomi con un diverso numero di segmenti (da 550 a 850) e ha permesso di identificare disturbi che coinvolgono le loro piccole sezioni (microarrangiamenti). Dai primi anni '80 la citogenetica umana è entrata in una nuova fase di sviluppo: l'analisi cromosomica dei metodi citogenetici molecolari, l'ibridazione fluorescente in situ (FISH - Fluorescence In Situ Hybridization) è stata introdotta nella pratica. Questo metodo è ampiamente utilizzato per rilevare anomalie strutturali più sottili dei cromosomi che sono indistinguibili dalla colorazione differenziale. Allo stato attuale, l'uso di vari metodi di analisi cromosomica consente di eseguire con successo la diagnosi pre e postnatale delle malattie cromosomiche.

Le malattie cromosomiche sono un ampio gruppo di condizioni clinicamente diverse caratterizzate da molteplici malformazioni congenite, la cui eziologia è associata a cambiamenti quantitativi o strutturali nel cariotipo.

Attualmente si distinguono quasi 1000 anomalie cromosomiche, di cui più di 100 forme hanno un quadro clinicamente definito e sono chiamate sindromi; il loro contributo agli aborti spontanei, alla mortalità e alla morbilità neonatale è significativo. La prevalenza di anomalie cromosomiche tra gli aborti spontanei è in media del 50%, tra i neonati con malformazioni congenite multiple macroscopiche - 33%, nati morti e morti perinatalmente con malformazioni congenite - 29%, neonati prematuri con malformazioni congenite - 17%, neonati con malformazioni congenite - 10%, nati morti e morti perinatali - 7%, prematuri - 2,5%, tutti i neonati - 0,7%.

La maggior parte delle malattie cromosomiche sono sporadiche, insorgono di nuovo a seguito di una mutazione genomica (cromosomica) nel gamete di un genitore sano o nelle prime divisioni dello zigote, e non ereditate da generazioni, che è associata a un'elevata mortalità dei pazienti in il periodo pre-riproduttivo.

La base fenotipica delle malattie cromosomiche sono i disturbi dello sviluppo embrionale precoce. Ecco perché i cambiamenti patologici si sviluppano anche nel periodo prenatale di sviluppo dell'organismo e causano la morte dell'embrione o del feto, oppure creano il quadro clinico principale della malattia già nel neonato (l'eccezione sono le anomalie dello sviluppo sessuale, che si formano principalmente durante la pubertà). Il danno precoce e multiplo ai sistemi corporei è caratteristico di tutte le forme di malattie cromosomiche. Si tratta di dismorfie craniofacciali, malformazioni congenite di organi interni e parti del corpo, rallentamento della crescita e dello sviluppo intrauterino e postnatale, ritardo mentale, malformazioni del sistema nervoso centrale, cardiovascolare, respiratorio, genito-urinario, digestivo e sistemi endocrini, così come deviazioni nello stato ormonale, biochimico e immunologico. Ogni sindrome cromosomica è caratterizzata da un complesso di malformazioni congenite e anomalie dello sviluppo, inerenti solo in una certa misura questo tipo patologie cromosomiche. Polimorfismo clinico di ciascuna malattia cromosomica in forma generale a causa del genotipo dell'organismo e delle condizioni ambientali. Le variazioni nelle manifestazioni della patologia possono essere molto ampie, da un effetto letale a piccole anomalie dello sviluppo. Nonostante la buona conoscenza delle manifestazioni cliniche e citogenetiche delle malattie cromosomiche, della loro patogenesi, anche in in termini generali non è ancora chiaro. Non sviluppato schema generale lo sviluppo di complessi processi patologici causati da anomalie cromosomiche e che portano alla comparsa dei fenotipi più complessi delle malattie cromosomiche.

I principali tipi di anomalie cromosomiche
Tutte le malattie cromosomiche in base al tipo di mutazioni possono essere suddivise in due grandi gruppi: causate da un cambiamento nel numero di cromosomi mantenendo la struttura di quest'ultimo (mutazioni genomiche) e causate da un cambiamento nella struttura del cromosoma (mutazioni cromosomiche mutazioni). Le mutazioni genomiche sorgono a causa della non disgiunzione o della perdita di cromosomi durante la gametogenesi o le prime fasi dell'embriogenesi. Nell'uomo sono stati trovati solo tre tipi di mutazioni genomiche: tetraploidia, triploidia e aneuploidia. La frequenza di insorgenza di mutazioni triploidi (3n=69) e tetraploidi (4n=92) è molto bassa, si riscontrano principalmente tra embrioni o feti abortiti spontaneamente e nei nati morti. L'aspettativa di vita dei neonati con tali disturbi è di diversi giorni. Le mutazioni genomiche sui singoli cromosomi sono numerose e costituiscono la maggior parte delle malattie cromosomiche. Allo stesso tempo, di tutte le varianti di aneuploidia, si trovano solo la trisomia per gli autosomi, la polisomia per i cromosomi sessuali (tri-, tetra- e pentasomie) e solo la monosomia X deriva dalla monosomia.

Le trisomie o le monosomie complete sono più difficili da tollerare dall'organismo rispetto a quelle parziali; uno squilibrio nei grandi cromosomi si verifica nei nati vivi molto meno frequentemente che nei piccoli. Le forme complete di anomalie cromosomiche causano anomalie significativamente più gravi rispetto a quelle a mosaico. Le monosomie autosomiche sono molto rare tra i nati vivi, sono forme a mosaico con un'ampia percentuale di cellule normali. È stato dimostrato il fatto di un valore genetico relativamente basso delle regioni eterocromatiche dei cromosomi. Ecco perché si osserva una trisomia completa nei nati vivi per quegli autosomi ricchi di eterocromatina - 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 e X. Questo spiega la buona tolleranza da parte dei pazienti anche di una tripla dose di Y- materiale cromosomico e la quasi completa perdita della sua lunga spalla. La monosomia completa sul cromosoma X, compatibile con la vita postnatale, che porta allo sviluppo della sindrome di Shereshevsky-Turner, così come la tetra e la pentasomia, si osserva solo sul cromosoma X, che è eterocromato.

Le mutazioni cromosomiche, o riarrangiamenti cromosomici strutturali, sono disordini del cariotipo accompagnati o meno da uno squilibrio del materiale genetico all'interno di uno o più cromosomi (riarrangiamenti intra e intercromosomici).

Nella stragrande maggioranza dei casi, le mutazioni cromosomiche strutturali vengono trasmesse alla prole da uno dei genitori, nel cui cariotipo esiste un equilibrato riarrangiamento cromosomico. Questi includono la traslocazione bilanciata reciproca (reciproca) senza perdita di parti dei cromosomi coinvolti in essa. Come l'inversione, non provoca fenomeni patologici nel portatore. Tuttavia, durante la formazione di gameti portatori di traslocazioni e inversioni bilanciate, si possono formare gameti sbilanciati. La traslocazione Robertsoniana - una traslocazione tra due cromosomi acrocentrici con la perdita dei loro bracci corti - provoca la formazione di un cromosoma metacentrico invece di due cromosomi acrocentrici. I portatori di tale traslocazione sono sani, perché la perdita dei bracci corti di due cromosomi acrocentrici è compensata dal lavoro degli stessi geni nei restanti 8 cromosomi acrocentrici. Durante la maturazione delle cellule germinali, la distribuzione casuale (durante le divisioni cellulari) di due cromosomi riorganizzati e dei loro omologhi porta alla comparsa di diversi tipi di gameti, alcuni dei quali sono normali, altri contengono una tale combinazione di cromosomi che, al momento della fecondazione, dà uno zigote con un cariotipo bilanciato riarrangiato, mentre altri danno cromosomicamente quando fecondati zigoti sbilanciati.

Con un set cromosomico sbilanciato (delezioni, duplicazioni, inserzioni), il feto sviluppa gravi patologie cliniche, solitamente sotto forma di un complesso di malformazioni congenite. La mancanza di materiale genetico provoca malformazioni più gravi del suo eccesso.

Le aberrazioni strutturali si verificano de novo molto meno frequentemente. I genitori di un paziente con malattia cromosomica sono di solito cariotipicamente normali. La malattia cromosomica in questi casi si verifica de novo a seguito della trasmissione da uno dei genitori di una mutazione genomica o cromosomica avvenuta una volta in uno dei gameti, oppure tale mutazione si verifica già nello zigote. Ciò non esclude la ricorrenza di un disturbo cromosomico nei bambini di questa famiglia. Ci sono famiglie predisposte a ripetuti casi di non disgiunzione cromosomica. Le mutazioni de novo sono quasi tutti casi di trisomie e monosomie complete conosciute. Il meccanismo principale per il verificarsi di un riarrangiamento strutturale di qualsiasi tipo è una rottura in uno o più cromosomi, seguita dalla riunificazione dei frammenti formati.

Indicazioni cliniche per la diagnostica citogenetica
Il metodo di ricerca citogenetica occupa un posto di primo piano tra i metodi diagnostica di laboratorio nella consulenza genetica medica e nella diagnosi prenatale. Tuttavia, si dovrebbe rispettare rigorosamente l'obiettivo
indicazioni per indirizzare i pazienti al test del cariotipo.

Principali indicazioni per la diagnosi prenatale:
un'anomalia cromosomica in un figlio precedente in famiglia;
bambino nato morto con un'anomalia cromosomica;
riarrangiamenti cromosomici, mosaicismo cromosomico o aneuploidia sui cromosomi sessuali nei genitori;
i risultati di uno studio del siero del sangue nella madre, che indicano un aumento del rischio di un'anomalia cromosomica nel feto (gruppo di rischio);
età della madre;
individuato durante esame ecografico anomalie fetali;
sospetto di mosaicismo nel feto durante un precedente studio citogenetico;
sospetta sindrome da instabilità cromosomica.

Lo studio del cariotipo nella diagnosi postnatale è consigliato se il paziente presenta:
amenorrea primaria o secondaria o menopausa precoce;
spermogramma anormale - azoospermia o grave oligospermia;
deviazioni clinicamente pronunciate nella crescita (bassa, alta crescita) e dimensioni della testa (micro-, macrocefalia);
genitali anormali;
fenotipo anormale o dismorfismo;
malformazioni congenite;
ritardo mentale o disturbi dello sviluppo;
manifestazioni di sindrome da delezione/microdelezione/duplicazione;
malattia recessiva legata all'X nelle donne;
manifestazioni cliniche di sindromi da instabilità cromosomica;
durante il monitoraggio dopo il trapianto di midollo osseo.

Gli studi citogenetici dovrebbero essere eseguiti in una coppia sposata:
con anomalie cromosomiche o opzioni insolite cromosomi nel feto trovati durante la diagnosi prenatale;
aborti ripetuti (3 o più); nati morti, morte fetale neonatale, incapacità di esaminare il feto affetto;
il bambino ha un'anomalia cromosomica o una variante cromosomica insolita;
infertilità di eziologia sconosciuta.

Un'indicazione per uno studio citogenetico è la presenza dei parenti del paziente:
riarrangiamenti cromosomici;
ritardo mentale di probabile origine cromosomica;
perdite riproduttive, malformazioni congenite del feto o nati morti di origine sconosciuta.

Indicazioni per il test FISH:
sospetto di sindrome da microdelezione, per la quale è disponibile la diagnostica citogenetica molecolare (disponibilità di adeguate sonde di DNA);
aumento del rischio di sindrome da microdelezione secondo i dati anamnestici;
segni clinici indicativi di mosaicismo per un certo sindrome cromosomica;
condizioni dopo il trapianto di midollo osseo, quando il donatore e il ricevente sono di sesso diverso;
sospetto di un'anomalia cromosomica sui test citogenetici di routine, quando la FISH può essere utile per ulteriori
chiarimento della natura dell'anomalia, o in situazioni in cui sono caratteristici manifestazioni cliniche;
la presenza di un cromosoma marcatore soprannumerario;
sospetto riarrangiamento cromosomico nascosto.

Viene mostrato il metodo FISH nell'analisi delle metafasi:
con cromosomi marcatori;
materiale aggiuntivo di origine sconosciuta sul cromosoma;
riarrangiamenti cromosomici;
sospetta perdita di un segmento cromosomico;
mosaicismo.

Viene mostrato il metodo FISH nell'analisi dei nuclei interfasici:
con anomalie cromosomiche numeriche;
duplicazioni;
divisioni;
riarrangiamenti cromosomici;
determinazione del sesso cromosomico;
amplificazione genica.

Metodi di ricerca citogenetica:
Lo studio e la descrizione delle caratteristiche dei cromosomi in metafase sono particolarmente importanti per la citogenetica pratica. I singoli cromosomi all'interno di un gruppo vengono riconosciuti utilizzando tecniche di colorazione differenziale. Questi metodi consentono di rilevare l'eterogeneità della struttura cromosomica lungo la lunghezza, determinata dalle caratteristiche del complesso dei principali componenti molecolari dei cromosomi: DNA e proteine. Il problema del riconoscimento dei singoli cromosomi in un cariotipo è importante per lo sviluppo della diagnostica citogenetica delle malattie cromosomiche nell'uomo.

I metodi di ricerca citogenetica sono divisi in diretti e indiretti. I metodi diretti vengono utilizzati nei casi in cui è necessario un risultato rapido ed è possibile ottenere preparazioni di cromosomi di cellule che si dividono nel corpo. I metodi indiretti includono, come passaggio obbligatorio, la coltivazione più o meno a lungo termine di cellule in mezzi nutritivi artificiali. Una posizione intermedia è occupata da metodi che includono la coltivazione a breve termine (da diverse ore a 2-3 giorni).

L'oggetto principale degli studi citogenetici con metodi diretti e indiretti è lo stadio metafasico della mitosi e vari stadi della meiosi. La metafase della mitosi è l'oggetto principale della ricerca citogenetica, poiché è in questa fase che è possibile l'identificazione accurata dei cromosomi e la rilevazione delle loro anomalie. I cromosomi nella meiosi vengono esaminati per rilevare alcuni tipi di riarrangiamenti che non si trovano naturalmente nella metafase della mitosi.

Materiale biologico per studi citogenetici. Elaborazione di colture cellulari. Preparazione di preparazioni cromosomiche
Le cellule di qualsiasi tessuto disponibile per la biopsia possono essere utilizzate come materiale per ottenere cromosomi umani e il loro studio. Il sangue periferico più comunemente usato, fibroblasti cutanei, midollo osseo, cellule liquido amniotico, corion villoso. I più accessibili per lo studio dei cromosomi sono i linfociti. sangue periferico persona.

Attualmente, in quasi tutti i laboratori del mondo, viene utilizzato un metodo che utilizza sangue intero periferico per allestire una coltura di linfociti. Il sangue nella quantità di 1-2 ml viene prelevato in anticipo dalla vena cubitale in una provetta sterile o fiala con una soluzione di eparina. In una fiala, il sangue può essere conservato per 24-48 ore in frigorifero a una temperatura di 4-6 °C. La coltura dei linfociti viene allestita in un ripostiglio speciale o in una stanza di lavoro sotto una cappa a flusso laminare in condizioni sterili. Tali condizioni sono obbligatorie per prevenire l'introduzione di flora patogena nell'emocoltura. Se si sospetta la contaminazione del sangue o di altro materiale, è necessario aggiungere antibiotici alla miscela di coltura. Le fiale con la miscela di coltura vengono incubate in un termostato a una temperatura di +37 °C per 72 ore (è in corso la crescita attiva e la divisione cellulare). Scopo principale tecniche metodologiche durante l'elaborazione di colture cellulari e la preparazione di preparazioni cromosomiche da esse, ottenere un numero sufficiente di piastre metafasiche sulla preparazione con una tale dispersione di cromosomi che sia possibile stimare la lunghezza, la forma e altre caratteristiche morfologiche di ciascun cromosoma del set.

L'accumulo di cellule nella metafase della mitosi e l'ottenimento di lastre di alta qualità sulla preparazione avviene utilizzando una serie di procedure sequenziali:
colchinizzazione - esposizione delle cellule a colchicina citostatica o mitosi bloccante colcemid nella fase metafasica;
ipotonizzazione delle culture;
fissazione delle cellule con una miscela di alcool metilico con acido acetico;
applicare la sospensione cellulare su un vetrino.

La colchinizzazione delle colture cellulari viene eseguita 1,5-2 ore prima della fissazione. Dopo l'introduzione della colchicina, fiale con colture cellulari continuare ad incubare in un termostato. Al termine dell'incubazione, la miscela di coltura di ciascuna fiala viene versata in provette da centrifuga pulite e sottoposta a centrifugazione. Al sedimento cellulare viene quindi aggiunta una soluzione ipotonica di cloruro di potassio, preriscaldata alla temperatura di +37 °C.

L'ipotonizzazione viene effettuata in un termostato alla temperatura di +37 °C per 15 minuti. Soluzione ipotonica KCI promuove una migliore diffusione dei cromosomi su un vetrino. Dopo l'ipotonizzazione, le cellule vengono pellettizzate mediante centrifugazione e sottoposte a fissazione. La fissazione viene effettuata con una miscela di alcool metilico (o etilico) con acido acetico.

La fase finale è la preparazione di preparazioni cromosomiche per ottenere piastre metafasiche ben distribuite mantenendo l'integrità e la completezza corredo cromosomico in ciascuno di essi. Una sospensione cellulare viene applicata a vetrini bagnati e raffreddati, dopodiché i vetrini vengono asciugati a temperatura ambiente ed etichettati.

Metodi per la colorazione differenziale dei cromosomi
Dal 1971, i metodi sono stati ampiamente utilizzati in citogenetica che consentono di colorare in modo differenziato ciascun cromosoma di un set lungo la sua lunghezza. Il significato pratico di questi metodi è che la colorazione differenziale consente di identificare tutti i cromosomi umani a causa del modello specifico di colorazione longitudinale per ciascun cromosoma. Qualsiasi colorante costituito da un colorante basico può essere adatto per la colorazione, poiché il complesso DNA-proteina è il principale substrato di colorazione per i cromosomi. Nella pratica degli studi citogenetici, i seguenti metodi sono i più ampiamente utilizzati.

Il metodo di colorazione G è il metodo più comune grazie alla sua semplicità, affidabilità e disponibilità dei reagenti necessari. Dopo la colorazione, ogni coppia di cromosomi diventa striata in lunghezza a causa dell'alternanza di segmenti eterocromatici (scuri) ed eucromatici (chiari) di colore diverso, che sono comunemente indicati come segmenti G. Il metodo di colorazione C garantisce il rilevamento solo di alcune regioni dei cromosomi. Si tratta di regioni di eterocromatina localizzate nelle regioni pericentromeriche dei bracci lunghi dei cromosomi 1, 9 e 16 e nel braccio lungo del cromosoma Y, nonché nei bracci corti dei cromosomi acrocentrici. Il metodo R di colorazione delle preparazioni cromosomiche mostra un modello di segmentazione differenziale, inverso al metodo G. Questo metodo colora bene i segmenti distali dei cromosomi, il che è molto importante per l'identificazione di piccoli riarrangiamenti che coinvolgono le regioni terminali. Il metodo di colorazione Q fornisce una colorazione fluorescente differenziale dei singoli cromosomi del set, consente di identificare ciascuna coppia di omologhi e anche di determinare la presenza del cromosoma Y nei nuclei interfasici dal bagliore del corpo della cromatina Y.

Principi di analisi cromosomica
Una fase obbligatoria dello studio è un'analisi visiva dei cromosomi al microscopio utilizzando un ingrandimento mille volte (x1000) con oculari x10 e un obiettivo di immersione x100. La valutazione della qualità e dell'idoneità delle preparazioni cromosomiche per la ricerca, nonché la selezione delle piastre metafase per l'analisi, viene effettuata a basso ingrandimento (x100). Per la ricerca vengono selezionate piastre metafasiche complete e ben colorate con una buona dispersione di cromosomi. Il ricercatore conta totale cromosomi e valuta la struttura di ciascun cromosoma confrontando la striatura degli omologhi, nonché confrontando il modello osservato con le mappe citogenetiche (schemi) dei cromosomi.

L'uso di sistemi informatici per l'analisi delle immagini semplifica notevolmente il compito di un citogenetista, migliora la qualità del suo lavoro e offre l'opportunità di una documentazione rapida e semplice dei risultati dello studio. Fornire Alta qualità i lavori raccomandano la partecipazione di due specialisti allo studio citogenetico di ciascun campione. Il documento che conferma lo studio è un protocollo che indica le coordinate delle cellule scansionate, il numero di cromosomi in ciascuna di esse, i riarrangiamenti rilevati, la formula del cariotipo e la conclusione, nonché il cognome del paziente, la data e il numero del studio, il nome e la firma del medico (medici) che ha condotto lo studio . Le preparazioni e le immagini dei cromosomi devono essere salvate per una successiva revisione.

REGOLE DI BASE PER LA DESCRIZIONE DELLE ANOMALIE CROMOSOMICHE SECONDO IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI NOMENCLATURA CITOGENETICA
La formula del cariotipo deve essere registrata secondo la versione corrente del Sistema internazionale per la nomenclatura citogenetica umana. Gli aspetti dell'applicazione della nomenclatura che si incontrano più spesso nella pratica citogenetica clinica sono considerati di seguito.

Numero e morfologia dei cromosomi:
Nel cariotipo, i cromosomi sono divisi in sette gruppi facilmente distinguibili (A-G) in base alla loro dimensione e alla posizione del centromero. Gli autosomi sono i cromosomi da 1 a 22, i cromosomi sessuali sono X e Y.
Gruppo A (1-3) - grandi cromosomi metacentrici che possono essere distinti l'uno dall'altro per la dimensione e la posizione del centromero.
Gruppo B (4-5) - grandi cromosomi submetacentrici.
Gruppo C (6-12, X) - cromosomi metacentrici e submetacentrici di media grandezza. Il cromosoma X è uno dei cromosomi più grandi di questo gruppo.
Gruppo D (13-15) - cromosomi acrocentrici di medie dimensioni con satelliti.
Gruppo E (16-18) - cromosomi metacentrici e submetacentrici relativamente piccoli.
Gruppo F (19-20) - piccoli cromosomi metacentrici.
Gruppo G (21-22, Y) - piccoli cromosomi acrocentrici con satelliti. Il cromosoma Y non ha satelliti.

Ogni cromosoma è costituito da una serie continua di bande che si trovano lungo la lunghezza dei bracci dei cromosomi in aree (aree) strettamente limitate. Le regioni cromosomiche sono specifiche per ciascun cromosoma e sono essenziali per la loro identificazione. Le bande e le regioni sono numerate nella direzione dal centromero al telomero lungo la lunghezza di ciascun braccio. Le regioni sono sezioni di un cromosoma situate tra due bande adiacenti. I seguenti simboli sono usati per designare i bracci corti e lunghi dei cromosomi: p - braccio corto e q - braccio lungo. Il centromero (sep) è indicato dal simbolo 10, la parte del centromero adiacente al braccio corto è p10, al braccio lungo è q10. L'area più vicina al centromero è numerata 1, l'area successiva è il numero 2 e così via.

Il simbolismo a quattro cifre è usato per designare i cromosomi:
1 ° carattere - numero cromosomico;
2° carattere (p o q) - braccio del cromosoma;
3° carattere - numero del distretto (sezione);
Il 4° carattere è il numero della corsia all'interno di quell'area.

Ad esempio, la voce 1p31 indica il cromosoma 1, il suo braccio corto, la regione 3, la corsia 1. Se la banda è divisa in sottobande, viene posto un punto dopo la designazione della banda, quindi viene scritto il numero di ciascuna sottobanda. Le sottobande, come le bande, sono numerate nella direzione dal centromero al telomero. Ad esempio, nella banda 1p31 si distinguono tre sottobande: 1p31.1, 1p31.2 e 1p31.3, di cui la sottobanda 1p31.1 è prossimale rispetto al centromero e la sottobanda 1p31.3 è distale. Se le sottobande sono ulteriormente suddivise in parti, sono numerate con numeri senza punteggiatura. Ad esempio, la sottobanda 1p31.1 è divisa in 1p31.11, 1p31.12, ecc.

PRINCIPI GENERALI PER LA DESCRIZIONE DEL CARIOTIPO NORMALE E ANOMALO
Nella descrizione del cariotipo, la prima voce indica il numero totale di cromosomi, inclusi i cromosomi sessuali. Il primo numero è separato dal resto della voce da una virgola, quindi vengono registrati i cromosomi sessuali. Gli autosomi sono designati solo in caso di anomalie.

Un normale cariotipo umano ha questo aspetto:
46,XX - cariotipo femminile normale;
46,XY - cariotipo maschile normale.

In caso di anomalie cromosomiche si registrano prima le anomalie dei cromosomi sessuali, poi le anomalie degli autosomi in ordine numerico crescente e indipendentemente dal tipo di anomalia. Separa ogni anomalia con una virgola. Per descrivere i cromosomi strutturalmente riorganizzati, usa designazioni di lettere. Il cromosoma coinvolto nel riarrangiamento è scritto tra parentesi dopo il simbolo che indica il tipo di riarrangiamento, ad esempio: inv(2), del(4), r(18). Se due o più cromosomi sono coinvolti nel riarrangiamento, viene inserito un punto e virgola (;) tra le designazioni del numero di ciascuno di essi.

I segni (+) o (-) sono posti davanti al cromosoma per indicare un'anomalia, indicando un cromosoma aggiuntivo o mancante (normale o anormale), ad esempio: +21, -7, + der (2). Sono anche usati per indicare una diminuzione o un aumento della lunghezza di un braccio cromosomico dopo un simbolo (p o q); a tal fine, i suddetti segni possono essere utilizzati solo nel testo, ma non nella descrizione del cariotipo, ad esempio: 4p+, 5q-. Quando si descrivono le dimensioni dei segmenti eterocromatici, dei satelliti e dei filamenti dei satelliti, il segno (+) (aumento) o (-) (diminuzione) viene posto immediatamente dopo la designazione del simbolo corrispondente, ad esempio: 16qh+, 21ps+, 22pstk+. Il segno di moltiplicazione (x) viene utilizzato per descrivere copie multiple di cromosomi riorganizzati, ma non può essere utilizzato per descrivere copie multiple di cromosomi normali, ad esempio: 46,XX,del(6)(q13q23)x2. Il simbolo (o) viene utilizzato per indicare interpretazioni alternative di anomalie, ad esempio: 46,XX,del(8)(q21.1) o i(8)(p10).

I cariotipi di diversi cloni sono separati da una barra (/). Le parentesi quadre sono poste dopo la descrizione del cariotipo, per indicare quantità assoluta cellule in questo clone. Per indicare la causa dell'emergenza di diversi cloni, vengono utilizzati i simboli mos (mosaicismo - linee cellulari originate da uno zigote) e chi (chimera - linee cellulari originate da diversi zigoti), che vengono dati prima della descrizione del cariotipo . Quando si elencano i cariotipi, il normale clone diploide è sempre elencato per ultimo, ad esempio: mos47,XY,+21/46,XY; mos47,XXY/46,XY.

Se sono presenti più cloni anomali, la registrazione viene effettuata in ordine crescente di dimensione: il primo è il più comune, poi in ordine decrescente. Il più recente è il clone normale, ad esempio: mos45,X/47,XXX /46,XX. Un record simile viene utilizzato in un cariotipo che ha due cloni normali, ad esempio: chi46,XX/46,XY. Se nel cariotipo sono presenti due cloni anomali, uno dei quali presenta un'anomalia numerica e l'altro presenta un riarrangiamento strutturale, allora viene registrato per primo il clone con un'anomalia numerica. Ad esempio: 45,X/46,X,i(X)(q10).

Quando entrambi i cloni presentano anomalie numeriche, viene registrato per primo il clone con il numero di autosoma inferiore, ad esempio: 47,XX,+8/47,XX,+21; un clone con anomalie dei cromosomi sessuali viene sempre messo per primo, ad esempio: 47,XXX/47,XX,+21.

Il fatto che il cariotipo sia aploide o poliploide sarà evidente dal numero di cromosomi e da ulteriori designazioni, ad esempio: 69,XXY. Tutti i cromosomi alterati devono essere etichettati rispetto al livello di ploidia appropriato, ad esempio: 70,XXY,+21.

L'origine materna o paterna del cromosoma anomalo è indicata dai simboli mat e pat, rispettivamente, dopo l'anomalia descritta, per esempio: 46,XX,t(5;6)(q34;q23)mat,inv(14)( q12q31)pat; 46,XX,t(5;6)(q34;q23)mat,inv(14) (q12q31)mat. Se si sa che i cromosomi dei genitori sono normali rispetto a questa anomalia, essa viene considerata nuova ed è indicata con il simbolo denovo (dn), ad esempio: 46,XY,t(5;6)(q34 ;q23)mat,inv (14)( q12q31)dn.

Descrizione delle anomalie numeriche dei cromosomi:
Il segno (+) o (-) viene messo per indicare la perdita o l'acquisizione di un cromosoma aggiuntivo quando si descrivono anomalie numeriche.
47,XX,+21 - cariotipo con trisomia 21.
48,XX,+13,+21 - cariotipo con trisomia 13 e trisomia 21.
45,XX,-22 - cariotipo con monosomia 22.
46,XX,+8,-21 - cariotipo con trisomia 8 e monosomia 21.
Un'eccezione a questa regola sono le anomalie costituzionali dei cromosomi sessuali, che vengono registrate senza l'uso dei segni (+) e (-).
45,X - cariotipo con un cromosoma X (sindrome di Shereshevsky-Turner).
47,XXY - cariotipo con due cromosomi X e un cromosoma Y (sindrome di Klinefelter).
47,XXX - cariotipo con tre cromosomi X.
47,XYY - cariotipo con un cromosoma X e due cromosomi Y.
48,XXXY - cariotipo con tre cromosomi X e un cromosoma Y.

Descrizione delle anomalie strutturali dei cromosomi
Nella descrizione dei riarrangiamenti strutturali vengono utilizzati sia sistemi di notazione brevi che dettagliati. Quando si utilizza un sistema corto, vengono indicati solo il tipo di riarrangiamento cromosomico e i punti di rottura. Annota il tipo di anomalia cromosomica, il cromosoma coinvolto in questa anomalia e tra parentesi i punti di rottura. Il breve sistema non fornisce una descrizione univoca di complessi riarrangiamenti cromosomici, che a volte vengono rilevati nell'analisi dei cariotipi tumorali.

Breve sistema di designazione dei riarrangiamenti strutturali
Se entrambi i bracci sono coinvolti nel riarrangiamento risultante da due rotture nello stesso cromosoma, il punto di rottura nel braccio corto viene scritto prima del punto di rottura nel braccio lungo: 46,XX,inv(2)(p21q31). Quando due breakpoint si trovano nello stesso braccio del cromosoma, viene indicato per primo il breakpoint prossimale al centromero: 46,XX,inv(2)(p13p23). Nel caso in cui due cromosomi siano coinvolti nel riarrangiamento, viene indicato per primo o il cromosoma con un numero di serie inferiore oppure il cromosoma sessuale: 46,XY,t(12;16)(q13;p11.1); 46,X,t(X;18) (p11.11;q11.11).

Un'eccezione alla regola sono i riarrangiamenti con tre punti di interruzione, quando un frammento di un cromosoma viene inserito in una regione di un altro cromosoma. In questo caso, il cromosoma del ricevente viene registrato per primo e il cromosoma del donatore viene registrato per ultimo, anche se si tratta di un cromosoma sessuale o di un cromosoma con un numero di serie inferiore: 46,X,ins(5;X)(p14;q21q25) ; 46,XY,ins(5;2)(p14;q22q32). Se il riarrangiamento interessa un cromosoma, vengono indicati per primi i punti di interruzione nel segmento in cui si è formato l'inserto. Nel caso di inserimento diretto, viene registrato prima il punto di rottura prossimale al centromero del frammento inserito, quindi il punto di rottura distale. Con un inserto invertito, è vero il contrario.

Per designare traslocazioni in cui sono coinvolti tre diversi cromosomi, si indica prima il cromosoma sessuale o il cromosoma con numero di serie inferiore, poi il cromosoma che ha ricevuto il frammento dal primo cromosoma e infine il cromosoma che ha dato il frammento al primo cromosoma. 46,XX,t(9;22;17) (q34;q11.2;q22) - un frammento del cromosoma 9, corrispondente alla regione distale 9q34, è stato trasferito al cromosoma 22, al segmento 22q11.2, un frammento di il cromosoma 22, corrispondente alla regione distale 22q11.2 viene trasferito al cromosoma 17, nel segmento 17q22, e il frammento del cromosoma 17, corrispondente alla regione distale 17q22, viene trasferito al cromosoma 9, nel segmento 9q34.

Sistema dettagliato per la designazione delle modifiche strutturali. In accordo con il dettagliato sistema di notazione, i riarrangiamenti strutturali dei cromosomi sono determinati dalla composizione delle bande in essi contenute. Tutte le designazioni utilizzate in sistema corto, sono conservati anche nel sistema dettagliato. Tuttavia, nel sistema dettagliato, descrizione dettagliata composizione di bande in cromosomi riarrangiati con l'uso di simboli aggiuntivi. I due punti (:) denotano un punto di interruzione e i doppi due punti (::) denotano un'interruzione seguita da un ricongiungimento. La freccia (->) indica la direzione di trasferimento dei frammenti cromosomici. Le estremità dei bracci cromosomici sono denotate dal simbolo ter (terminale), pter o qter indicano rispettivamente l'estremità del braccio corto o lungo. Il simbolo sep è usato per rappresentare il centromero.

Tipi di riarrangiamenti cromosomici
Materiale aggiuntivo di origine sconosciuta. Il simbolo add (dal latino additio - addizione) viene utilizzato per indicare materiale aggiuntivo di origine sconosciuta attaccato a una regione o banda cromosomica. Il materiale aggiuntivo attaccato alla regione terminale causerà un aumento della lunghezza del braccio cromosomico. Quando si descrivono i cromosomi con materiale aggiuntivo di origine sconosciuta in entrambe le braccia, il simbolo der viene posto prima del numero di cromosoma. Se un materiale extra sconosciuto viene inserito in un braccio cromosomico, i simboli ins e (?) vengono utilizzati per la descrizione.

Eliminazioni. Il simbolo del viene utilizzato per indicare le eliminazioni terminali (terminali) e interstiziali:
46,XX,del(5)(q13)
46,XX,del (5) (pter->q13:)
Il segno (:) significa che la rottura si è verificata nella banda 5q13, di conseguenza, il cromosoma 5 è costituito da un braccio corto e una parte del braccio lungo tra il centromero e il segmento 5q13.
46,XX,del(5)(q13q33)
46,XX,del(5)(pter->q13::q33->qter)
Il segno (::) indica la rottura e la riunione delle bande 5ql3 e 5q33 del braccio lungo del cromosoma 5. Il segmento cromosomico compreso tra queste bande è soppresso.

I cromosomi derivati ​​​​o derivati ​​​​(der) sono cromosomi che sono sorti a seguito di riarrangiamenti che interessano due o più cromosomi, nonché a seguito di più riarrangiamenti all'interno di un cromosoma. Il numero del cromosoma derivato corrisponde al numero del cromosoma intatto che ha lo stesso centromero del cromosoma derivato:
46,XY,der(9)del(9)(p12)del(9)(q31)
46,XY,der(9) (:p12->q31:)
Il cromosoma derivato 9 è il risultato di due delezioni terminali che si verificano nei bracci corto e lungo, con breakpoint nelle bande 9p12 e 9q31, rispettivamente.
46,XX,der (5)add(5)(p15.1)del(5)(q13)
46,XX,der(5)(?::p15.1-»q13:)
Cromosoma 5 derivato con materiale aggiuntivo di origine sconosciuta attaccato alla banda 5p15.1 e una delezione terminale del braccio lungo distale alla banda 5q13.

cromosomi dicentrici. Il simbolo muore è usato per descrivere i cromosomi dicentrici. Un cromosoma dicentrico sostituisce uno o due cromosomi normali. Pertanto, non è necessario indicare i cromosomi normali mancanti.
45,XX,dic(13;13)(q14;q32)
45,XX,dic(13;13)(13pter->13ql4::13q32-»13pter)
La rottura e la riunione si sono verificate nelle bande 13ql4 e 13q32 su due cromosomi omologhi 13, risultando in un cromosoma dicentrico.

Duplicazioni. Le duplicazioni sono denotate dal simbolo dup; possono essere diretti o invertiti.
46,XX,dup(1)(q22q25)
46,XX,dup(1)(pter->q25::q22->qter)
Duplicazione diretta del segmento tra le bande lq22 e lq25.
46,XY,dup(1)(q25q22)
46,XY,dup(1) (pter->q25::q25->q22::q25->qter) o (pter->q22::q25-»q22::q22->qter)
Duplicazione invertita del segmento tra le bande lq22 e lq25. Va notato che solo un sistema dettagliato consente di descrivere la duplicazione invertita.

Inversioni. Il simbolo inv è usato per descrivere inversioni para e pericentriche.
46,XX,inv(3)(q21q26.2)
46,XX,inv(3)(pter->q21::q26.2->q21::q26.2->qter)
Inversione paracentrica, in cui la rottura e la riunione si sono verificate nelle bande 3q21 e 3q26.2 del braccio lungo del cromosoma 3.
46,XY,inv(3)(p13q21)
46,XY,inv(3)(pter-»pl3::q21->p13::q21->qter)
Inversione pericentrica, in cui si è verificata una rottura e una riunione tra la banda 3p13 del braccio corto e la banda 3q21 del braccio lungo del cromosoma 3. La regione tra queste bande, compreso il centromero, è capovolta di 180°.

Inserzioni. Il simbolo ins viene utilizzato per indicare un inserimento diretto o invertito. Tale inserimento è considerato diretto, in cui l'estremità prossimale della regione di inserimento è in una posizione prossimale rispetto alla sua seconda estremità. Con l'inserimento invertito, l'estremità prossimale della regione di inserimento si trova nella posizione distale. Il tipo di inserimento (diretto o inverso) può essere rappresentato anche rispettivamente dai simboli dir e inv.
46,XX,ins(2)(pl3q21q31)
46,XX,ins(2)(pter->p13::q31->q21::pl3-»q21::q31-qter)
Inserimento diretto, cioè dirins(2) (p13q21q31), avvenuto tra i segmenti 2q21 e 2q31 del braccio lungo e il segmento 2p13 del braccio corto del cromosoma 2. Il segmento del cromosoma del braccio lungo tra i segmenti 2q21 e 2q31 è inserito nel braccio corto nella regione del segmento 2p13. Nella nuova posizione, il segmento 2q21 rimane più vicino al centromero rispetto al segmento 2q31.
46,XY,ins(2) (pl3q31q21)
46,XY,ins(2)(pterH>pl3::q21->q31::pl3->q21::q31-»qter)
In questo caso, la regione inserita è invertita, cioè inv ins(2)(p13q31q21). Nel riquadro, il segmento 2q21 è più lontano dal centromero rispetto al segmento 2q31. Pertanto, la posizione dei segmenti rispetto al centromero è cambiata.

Isocromosomi. Il simbolo i è usato per descrivere gli isocromosomi, che sono cromosomi formati da due braccia identiche. I breakpoint negli isocromosomi sono localizzati nelle regioni centromeriche p10 e q10.
46,XX,i(17)(q10)
46,XX,i(17)(qter-»q10::q10 ->qter)
L'isocromosoma lungo il braccio lungo del cromosoma 17 e il breakpoint sono marcati nella regione 17q10. Il cariotipo ha un cromosoma normale e un cromosoma 17 riarrangiato.
46,X,i(X)(q10)
46,X,i(X) (qter->q10::q10->qter)
Un cromosoma X normale e un isocromosoma X lungo il braccio lungo.

I siti fragili (fra in breve) possono presentarsi come un normale polimorfismo o possono essere associati a malattie ereditarie o anomalie fenotipiche.
46,X,fra(X)(q27.3)
Regione fragile nella sottobanda Xq27.3 di uno dei cromosomi X nel cariotipo femminile.
46,Y,fra(X)(q27.3)
Regione fragile nella sottobanda Xq27.3 del cromosoma X nel cariotipo maschile.

Un cromosoma marcatore (tag) è un cromosoma strutturalmente alterato, nessuna parte del quale può essere identificata. Se una qualsiasi delle parti del cromosoma anomalo viene identificata, viene descritta come un cromosoma derivato (der). Quando si descrive un cariotipo, il simbolo mar è preceduto da un segno (+).
47,XX,+mar
Un cromosoma marcatore aggiuntivo.
48,X,t(X;18)(p11.2;q11.2)+2mar
Due cromosomi marcatori oltre alla traslocazione t(X;18).

I cromosomi ad anello sono indicati dal simbolo g, possono essere costituiti da uno o più cromosomi.
46,XX,r(7)(p22q36)
46,XX,r(7) (::p22->q36::)
La rottura e la riunione si sono verificate nei segmenti 7p22 e 7q36 con la perdita delle regioni cromosomiche situate distalmente a questi punti di rottura.
Se non si conosce il centromero del cromosoma ad anello, ma si conoscono i segmenti dei cromosomi contenuti nell'anello, si definiscono derivati ​​(der) i cromosomi ad anello.
46,XX,der(1)r(1;3)(p36.1q23;q21q27)
46,XX,der(1)(::lp36.1->1q23::3q21->3q27::)

Traslocazioni. Traslocazioni reciproche
Per descrivere le traslocazioni (t), vengono utilizzati gli stessi principi e regole utilizzati per descrivere altri riarrangiamenti cromosomici. Per distinguere i cromosomi omologhi, uno degli omologhi può essere sottolineato con un singolo carattere di sottolineatura (_).
46,XY,t(2;5)(q21;q31)
46,XY,t(2;5)(2pter2q21::5q31->5qter;5pter 5q31::2q21->2qter)
La rottura e la riunione si sono verificate nei segmenti 2q21 e 5q31. I cromosomi hanno scambiato sezioni distali a questi segmenti. Il cromosoma con il numero di serie inferiore è indicato per primo.
46,X,t(X;13)(q27;ql2)
46,X,t(X;13)(Xpter->Xq27::13ql2->13qter;13pter->3q 12::Xq27->Xqter)
La rottura e la riunione si sono verificate nei segmenti Xq27 e 13q12. I segmenti distali a queste aree sono invertiti. Poiché il cromosoma sessuale è coinvolto nella traslocazione, viene registrato per primo. Si noti che la notazione corretta è 46,X,t(X;13), non 46,XX,t(X;13).
46,t(X;Y) (q22;q1, 1.2)
46,t(X;Y)(Xpter->Xq22::Yq11.2->Yqter;Ypter->Yq11.2::Xq22->Xqter)
Traslocazione reciproca tra cromosomi X e Y con breakpoint Xq22 e Yq11.2.
Le traslocazioni che coinvolgono interi bracci cromosomici possono essere registrate con breakpoint nelle regioni centromeriche p10 e q10. Con traslocazioni bilanciate, il punto di rottura nel cromosoma sessuale o nel cromosoma con un numero di serie inferiore è designato p10.
46,XY,t(4;3)(p10;q10)
46,XY,t(1;3)(lpteMlpl0::3ql0->3qter;3pter->3p40::4q40->4qter)
Traslocazione reciproca di interi bracci cromosomici, in cui i bracci corti del cromosoma 1 si uniscono al centromero del braccio lungo del cromosoma 3 e i bracci lunghi del cromosoma 1 si uniscono ai bracci corti del cromosoma 3.
Nelle traslocazioni sbilanciate di interi bracci cromosomici, il cromosoma riarrangiato è designato come derivato (der) e sostituisce due cromosomi normali.
45,XX,der(1;3) (p10;q10)
45,XX,der(1;3)(1pter->1p10::3q10->3qter)

Cromosoma derivato costituito dal braccio corto del cromosoma 1 e dal braccio lungo del cromosoma 3. I cromosomi 1 e 3 mancanti non sono etichettati poiché sono stati sostituiti da un cromosoma derivato. Il cariotipo contiene quindi un cromosoma normale 1, un cromosoma normale 3 e un cromosoma derivato der(l;3).

Traslocazioni Robertsoniane
Si tratta di un particolare tipo di traslocazione risultante dalla fusione centrica dei bracci lunghi dei cromosomi acrocentrici 13-15 e 21-22 con la contemporanea perdita dei bracci corti di questi cromosomi. I principi per descrivere le traslocazioni sbilanciate che coinvolgono intere braccia sono applicabili anche alla descrizione delle traslocazioni Robertsoniane utilizzando il simbolo (der). Il simbolo rob può anche essere usato per descrivere queste traslocazioni, ma non può essere usato per descrivere anomalie acquisite. I punti di rottura dei cromosomi coinvolti nella traslocazione sono indicati nelle regioni q10.
45,XX,der(13;21) (q10;q10)
45,XX,rob(13;21) (q10;q10)

La rottura e la riunione si sono verificate nei segmenti 13q10 e 21q10 delle regioni centromeriche dei cromosomi 13 e 21. Il cromosoma derivato ha sostituito un cromosoma 13 e un cromosoma 21. Non è necessario indicare i cromosomi mancanti. Il cariotipo contiene un cromosoma 13 normale, un cromosoma 21 normale e der(13;21). Lo squilibrio si verifica a causa della perdita dei bracci corti dei cromosomi 13 e 21.

Tutte le proteine ​​del corpo sono scritte nel DNA cellulare. Solo 4 tipi di basi nucleiche e innumerevoli combinazioni di amminoacidi. La natura ha fatto in modo che ogni fallimento non fosse critico e reso ridondante. Ma a volte la distorsione si insinua ancora. Si chiama mutazione. Questa è una violazione nella registrazione del codice del DNA.

Utile - raro

La maggior parte di queste distorsioni (più del 99%) sono negative per l'organismo, il che rende insostenibile la teoria dell'evoluzione. Il restante uno percento non è in grado di fornire un vantaggio, poiché non tutti gli organismi mutati danno prole. In natura, infatti, non tutti hanno il diritto di riprodursi. La mutazione cellulare si verifica più spesso nei maschi e i maschi, come sapete, muoiono più spesso in natura senza dare prole.

La colpa è delle donne

Tuttavia, l'uomo è un'eccezione. Nella nostra specie, è più spesso innescato dal comportamento irresponsabile delle femmine. Fumo, alcol, droghe, malattie sessualmente trasmissibili e una quantità limitata di uova esposte impatto negativo sin dalla prima infanzia. Se esiste per gli uomini, allora per le donne anche un piccolo bicchiere può provocare violazioni della corretta formazione delle uova. Mentre le donne europee godono della libertà, le donne arabe si astengono e danno alla luce bambini sani.

Non scritto correttamente

La mutazione è cambiamento permanente nel DNA. Può interessare una piccola area o un intero blocco nel cromosoma. Ma anche una minima violazione sposta il codice del DNA, forzando la sintesi di aminoacidi completamente diversi, quindi l'intera proteina codificata da questo sito non funzionerà.

Tre tipi

Una mutazione è una violazione di uno dei tipi: ereditata, mutazione de novo o mutazione locale. Nel primo caso lo è, nel secondo si tratta di una violazione a livello dello spermatozoo o dell'ovulo, nonché una conseguenza dell'esposizione a fattori pericolosi dopo la fecondazione. Pericoli- queste non sono solo cattive abitudini, ma anche una situazione ambientale sfavorevole (comprese le radiazioni). Una mutazione de novo è un disturbo in tutte le cellule del corpo, poiché deriva da una fonte anomala. Nel terzo caso, locale, o non si verifica nelle prime fasi e non colpisce tutte le cellule del corpo, con un alto grado di probabilità non viene trasmesso alla prole, a differenza del primo e del secondo tipo di disturbi.

Se sono sorti problemi nelle prime fasi della gravidanza, si verifica un disturbo del mosaico. In questo caso, alcune cellule sono colpite dalla malattia, altre no. Con questa specie, c'è un'alta probabilità che il bambino nasca vivo. La maggioranza malattie genetiche non è necessario vedere, perché in questo caso si verificano spesso aborti spontanei. La madre spesso non si accorge nemmeno della gravidanza, sembra un periodo ritardato. Se la mutazione è innocua e si verifica frequentemente, si parla di polimorfismo. È così che hanno avuto origine i gruppi sanguigni e i colori dell'iride. Tuttavia, il polimorfismo può aumentare la probabilità di alcune malattie.

Per confrontare la quantità di nuovo mutazioni per ciascuno dei casi, è stato eseguito il sequenziamento parallelo degli esomi del soggetto e dei suoi genitori (trio). Soprattutto molti (rispetto al gruppo di controllo) nei pazienti con CHD, sono state trovate sostituzioni non sinonime nei geni coinvolti nella metilazione, demetilazione e riconoscimento della metilazione dell'istone 3 della lisina 4, nonché in quelli responsabili dell'ubiquitinilazione di H2BK120, necessaria per la metilazione di H3K4 . La particolarità di questi geni è che ciascuna delle mutazioni in essi porta a una violazione dell'espressione di più geni contemporaneamente, che svolgono un ruolo importante nello sviluppo dell'organismo.

È interessante notare che, secondo i risultati di uno studio simile condotto su pazienti autistici, anche i geni coinvolti nel riconoscimento della metilazione H3K4 (CHD7, CHD8 e altri) sono entrati nella lista dei candidati. Il documento elenca le mutazioni che sono comuni a entrambe le malattie (autismo e cardiopatie congenite) e che non sono mai state trovate in precedenza nella norma. Gli autori suggeriscono che altre malattie ereditarie possono svilupparsi secondo un meccanismo simile.

Fonte
Natura. 12 maggio 2013. Mutazioni de novo nei geni che modificano gli istoni nelle cardiopatie congenite. Zaidi S, Choi M, Wakimoto H, Ma L, Jiang J, Overton JD, Romano-Adesman A, Bjornson RD, Breitbart RE, Brown KK, Carriero NJ, Cheung YH, Deanfield J, Depalma S, Fakhro KA, Glessner J, Hakonarson H, Italia MJ, Kaltman JR, Kaski J, Kim R, Kline JK, Lee T, Leipzig J, Lopez A, Mane SM, Mitchell LE, Newburger JW, Parfenov M, Pe"er I, Porter G, Roberts AE, Sachidanandam R, Sanders SJ, Seiden HS, State MW, Subramanian S, Tikhonova IR, Wang W, Warburton D, White PS, Williams IA, Zhao H, Seidman JG, Brueckner M, Chung WK, Gelb BD, Goldmuntz E, Seidman CE , Lifton RP.

Didascalia
Di nuovo mutazioni nelle vie metaboliche H3K4 e H3K27. La figura elenca i geni le cui mutazioni influenzano la metilazione, la demetilazione e il riconoscimento delle modificazioni dell'istone. I geni che trasportano mutazioni come frameshift e siti di splicing sono contrassegnati in rosso; i geni che trasportano sostituzioni non sinonime sono mostrati in blu. La designazione SMAD (2) significa che questa mutazione è stata rilevata in due pazienti contemporaneamente. I geni i cui prodotti funzionano in combinazione sono cerchiati in un rettangolo.