Una panoramica di Karyotyping

Un cariotipo è, letteralmente, una fotografia dei cromosomi che esistono all'interno di una cellula. Un medico può ordinare un cariotipo durante la gravidanza per lo screening di difetti congeniti comuni. A volte è anche usato per aiutare a confermare una diagnosi di leucemia. Meno comunemente, un cariotipo viene usato per schermare i genitori prima che essi concepiscano se sono a rischio di trasmettere una malattia genetica al loro bambino. A seconda dello scopo del test, la procedura può comportare un esame del sangue, un'aspirazione del midollo osseo o simili procedure prenatali come l'amniocentesi o il prelievo di villi coriali.

Nozioni di base di genetica

I cromosomi sono le strutture filiformi nel nucleo delle cellule che ereditiamo dai nostri genitori e che trasportano le nostre informazioni genetiche sotto forma di geni. I geni dirigono la sintesi delle proteine nei nostri corpi, che determina il nostro aspetto e la nostra funzione.
Tutti gli umani hanno in genere 46 cromosomi, 23 dei quali ereditiamo rispettivamente da madri e padri. Le prime 22 coppie sono chiamate autosomi, che determinano le nostre uniche caratteristiche biologiche e fisiologiche. La ventitreesima coppia è composta da cromosomi sessuali (noti come X o Y), che indicano se siamo maschi o femmine.
Qualsiasi errore nella codifica genetica può influenzare lo sviluppo e il modo in cui funzionano i nostri corpi. In alcuni casi, può comportarci un aumento del rischio di una malattia o di un difetto fisico o intellettuale. Un cariotipo consente ai medici di rilevare questi errori.
I difetti cromosomici si verificano quando una cellula si divide durante lo sviluppo fetale. Qualsiasi divisione che si verifica negli organi riproduttivi si chiama meiosi. Qualsiasi divisione che si verifica al di fuori degli organi riproduttivi viene chiamata mitosi.

Che cosa può mostrare un cariotipo

Un cariotipo caratterizza i cromosomi in base alla loro dimensione, forma e numero per identificare sia i difetti numerici che quelli strutturali. Mentre le anomalie numeriche sono quelle in cui si hanno troppi o troppi cromosomi, le anomalie strutturali possono comprendere una vasta gamma di difetti cromosomici, tra cui:

eliminazioni, in cui manca una parte di un cromosoma
traslocazioni, in cui un cromosoma non è dove dovrebbe essere
inversioni, in cui una parte di un cromosoma si è invertita nella direzione opposta
duplicazioni, in quale parte di un cromosoma viene copiata accidentalmente

Anomalie numeriche

Alcune persone nascono con un cromosoma in più o mancante. Se ci sono più di due cromosomi dove dovrebbero esserci solo due, questa è chiamata trisomia. Se c'è un cromosoma mancante o danneggiato, questa è una monosomia.
Tra alcune delle anomalie numeriche che un cariotipo può rilevare sono:

Sindrome di Down (trisomia 21), in cui un cromosoma in più 21 provoca caratteristiche facciali e disabilità intellettive distintive
Sindrome di Edward (trisomia 18), in cui il cromosoma 18 in eccesso si traduce in un alto rischio di morte prima del primo compleanno
Sindrome di Patau (trisomia 13), in cui un cromosoma 18 in più aumenta la probabilità di problemi cardiaci, disabilità intellettiva e morte prima del primo anno
Sindrome di Turner (monosomia X), in cui un cromosoma X mancante o danneggiato nelle ragazze si traduce in una minore altezza, disabilità intellettiva e un aumentato rischio di problemi cardiaci
Sindrome di Klinefelter (sindrome di XXY), in cui un cromosoma X in più nei ragazzi può causare infertilità, difficoltà di apprendimento e genitali sottosviluppati

Anomalie strutturali

Le anomalie strutturali non sono così comunemente viste o identificate come trisomie o monosomie, ma possono essere altrettanto gravi. Esempi inclusi;

Malattia di Charcot-Marie-Tooth, causato da una duplicazione del cromosoma 17, con conseguente riduzione della massa muscolare, debolezza muscolare e difficoltà motorie e di equilibrio
Inversione del cromosoma 9, associato a disabilità intellettiva, malformazione facciale e cranica, infertilità e perdita di gravidanza ricorrente
Sindrome di Cri-du-Chat, in cui la delezione del cromosoma 5 causa uno sviluppo ritardato, piccole dimensioni della testa, deficit di apprendimento e caratteristiche facciali distintive
Philadelphia cromosoma, causato dalla traslocazione reciproca dei cromosomi 9 e 22, con conseguente alto rischio di leucemia mieloide cronica
Sindrome di Williams, in cui la traslocazione del cromosoma 7 causa disabilità intellettiva, problemi cardiaci, tratti distintivi del viso e personalità estroverse e coinvolgenti

L'espressione delle anomalie cromosomiche strutturali è vasta. Ad esempio, ovunque dal 2% al 3% dei casi di sindrome di Down sono causati da una traslocazione sul cromosoma 21. Tuttavia, non tutte le anomalie cromosomiche conferiscono alla malattia. Alcuni, infatti, potrebbero essere utili.
Uno di questi esempi è l'anemia falciforme (SCD) causata da un difetto sul cromosoma 11. Mentre ereditare due di questi cromosomi porterà a SCD, avendo solo uno in grado di proteggerti contro la malaria. Si ritiene che altri difetti forniscano protezione contro l'HIV, stimolando la produzione di anticorpi dell'HIV ampiamente neutralizzati (BnAbs) in un raro sottogruppo di persone infette.

indicazioni

Quando vengono utilizzati per lo screening prenatale, i cariotipi vengono tipicamente eseguiti durante il primo trimestre e di nuovo nel secondo trimestre. I test panel standard per 19 diverse patologie congenite, tra cui la sindrome di Down e la fibrosi cistica.
I cariotipi sono talvolta utilizzati per lo screening preconcezionale in condizioni specifiche, vale a dire:

Per le coppie con una storia ancestrale condivisa di una malattia genetica
Quando un partner ha una malattia genetica
Quando si sa che un partner ha una mutazione autosomica recessiva (una che può causare la malattia solo se entrambi i partner contribuiscono alla stessa mutazione)

Il cariotipo non viene utilizzato per lo screening preconcezionale di routine, ma piuttosto per le coppie il cui rischio è considerato elevato. Esempi includono coppie ebree ashkanzi ad alto rischio di malattia di Tay-Sachs o coppie afroamericane con una storia familiare di anemia falciforme.
Le coppie che non sono in grado di concepire o di sperimentare un aborto ricorrente possono anche essere sottoposte a cariotipo genitoriale se tutte le altre cause sono state esplorate ed escluse.
Infine, un cariotipo può essere usato per confermare la leucemia mieloide cronica in associazione con altri test. (La presenza del cromosoma Philadelphia da sola non può confermare la diagnosi del cancro).

Come sono eseguiti

Un cariotipo può teoricamente essere eseguito su qualsiasi fluido corporeo o tessuto, ma, nella pratica clinica, i campioni sono ottenuti in quattro modi:

Amniocentesi comporta l'inserimento di un ago nell'addome per ottenere una piccola quantità di liquido amniotico dall'utero; viene eseguito con la guida di un ultrasuono per evitare danni al feto. La procedura viene eseguita tra le 15 e le 20 settimane di gravidanza. Mentre relativamente sicura, l'amniocentesi è associata a un rischio di aborto spontaneo di uno su 200.
Campionamento dei villi coriali (CVS) usa anche un ago addominale per estrarre un campione di cellule dai tessuti placentari. Tipicamente eseguito tra le settimane 10 e 13 di gravidanza, CVS comporta un rischio di aborto spontaneo di uno-a-100.
Flebotomia è il termine medico per un prelievo di sangue. Il campione di sangue viene solitamente ottenuto da una vena del braccio, che viene quindi esposta al cloruro di ammoniaca per isolare i leucociti (globuli bianchi) per il cariotipo. Sono possibili dolore, gonfiore e infezione al sito di iniezione.
Aspirazione del midollo osseo può essere usato per aiutare nella diagnosi della leucemia mieloide cronica. In genere viene eseguita inserendo un ago nel centro dell'osso dell'anca e viene eseguita in anestesia locale in uno studio medico. Il dolore, il sanguinamento e l'infezione sono tra i possibili effetti collaterali.

Valutazione del campione

Dopo che il campione è stato raccolto, viene analizzato in un laboratorio da uno specialista noto come citogeneticista. Il processo inizia con la crescita delle cellule raccolte in un mezzo arricchito di sostanze nutritive. Fare così aiuta a individuare lo stadio della mitosi in cui i cromosomi sono più distinguibili.
Le cellule vengono quindi posizionate su un vetrino, colorate con un colorante fluorescente e posizionate sotto la lente di un microscopio elettronico. Il citogeneticista prende quindi le microfotografie dei cromosomi e riordina le immagini come un puzzle per far corrispondere correttamente le 22 coppie di cromosomi autosomici e due coppie di cromosomi sessuali.
Una volta posizionate correttamente le immagini, vengono valutate per determinare se mancano o aggiunti eventuali cromosomi. La colorazione può anche aiutare a rivelare anomalie strutturali, sia perché i modelli di bande sui cromosomi sono disadattati o mancanti, o perché la lunghezza di un "braccio" cromosomico è più lunga o più corta di un'altra.

risultati

Qualsiasi anormalità verrà elencata in un report del cariotipo dal cromosoma coinvolto e dalle caratteristiche dell'anormalità. Questi risultati saranno accompagnati da interpretazioni "possibili", "probabili" o "definitive". Alcune condizioni possono essere diagnosticate in modo definitivo con un cariotipo; gli altri non possono.
I risultati di un cariotipo prenatale richiedono tra 10 e 14 giorni. Altri sono solitamente pronti entro tre o sette giorni. Mentre il medico di solito rivede i risultati con te, un consulente genetico può essere a tua disposizione per aiutarti a capire meglio che cosa significano i risultati e non lo stesso. Questo è particolarmente importante se viene rilevato un disturbo congenito o se lo screening preconcezionale rivela un aumento del rischio di una malattia ereditaria se si ha un bambino.