CITOGENÉTICA CLÍNICA

GENÉTICA

Citogenética clínicaEl estudio de los

cromosomas, su estructura y herencia, aplicado a la práctica de la genética médica.

Fue la primera de las ciencias en ofrecer una perspectiva de la genética médica basada en el genoma completo.

Aplicaciones Trastornos cromosómicosProblemas reproductivosMalformaciones

congénitas y retraso mental, patogenia de enfermedades

Presentes en 1% de los nacidos vivos, 2% mujeres mayores de 35 años, mitad de los abortos espontáneos

INTRODUCCIÓN A LA CITOGENÉTICA• Análisis cromosómico

sistemático• Células en crecimiento y división

en cultivo• Muestra de sangre periférica y

heparina– Cultivo tisular– Estimula división– Metafase – Solución hipnótica para liberar

cromosomas– Fijan– Tiñen – Listo para su análisis

INDICACIONES CLÍNICAS PARA EL ANÁLISIS CROMOSÓMICO

• Procedimiento diagnóstico sistemático para:– Evaluación de fenotipos – Crecimiento y desarrollo

tempranos– Problemas de fertilidad– Antecedentes familiares– Tumores asociados a

anomalías cromosómicas, dx y pronóstico.

– Embarazo de mujer en edad avanzada: 30-35 años.

INDICACIONES CLÍNICAS PARA EL ANÁLISIS CROMOSÓMICO• El análisis molecular del genoma se puede llevar a cabo

sobre cualquier material clínico apropiado, siempre y cuando sea posible obtener ADN de buena calidad para este objetivo.– No es necesario que las células estén en división, por lo que es posible

realizar pruebas sobre muestras de tejidos, sangre periférica, etc.

Identificación de los cromosomas• Se pueden identificar

fácilmente mediante diversas técnicas de tinción:

• Bandas G – Giemsa, oscuras y claras

• Bandas Q – bandas G en fluorescencia

• Bandas R – invertidas

Identificación de los cromosomas• El patrón de bandas de

cada cromosomas se numera en cada brazo desde el centrómero hacia el telómero.

• Permite descripción precisa y sin ambigüedad de la localización de cualquier banda concreta, las secuencias de ADN y los genes.

Identificación de los cromosomas• Posición del centrómero

Metacéntricos Submetacéntricos Acrocéntricos Telocéntrico Satélites

HIBRIDACIÓN FLUORESCENTE IN SITU

• Examinar presencia o ausencia de determinada secuencia de ADN, región cromosómica, su número y organización.

• Utiliza sondas específicas de ADN, con la que identifica reordenamientos o # anómalo de cromosomas.

• Uso conjunto con fluorocromos

• Permite análisis detallado de un cariotipo

ANÁLISIS CROMOSÓMICO Y GENÓMICO MEDIANTE MICROMATRICES

• Hibridación genómica comparativa

• Contiene genoma completo o serie de fragmentos

• Determinan # relativo de copias de secuencias de ADN, más no alteraciones en su posición

• Diferencias entre las copias

Las anomalías de los cromosomas

pueden ser:

Numéricas. Estructurales. AutosómicasDe los

cromosomas sexuales.

• El desequilibrio de las partes del genoma implicadas.

• De los genes específicos afectados.

• La probabilidad de transmisión.

Las consecuencias fenotípicas

dependen de:

ANOMALÍAS EN EL NÚMERO DE CROMOSOMAS

46 cromosomas.

Euploide Múltiplo exacto del n. haploide.

Aneuploide No es múltiplo exacto de n.

Triploidía (3n):• 1-3% Nacidos vivos (Mosaico).

Sobrevivencia de los embriones al final del primer trimestre.

• Dispermia.• Divisiones meióticas óvulo o

espermatozoide haploides.• Expresión fenotípica:– De la fuente del conjunto cromosómico

extra.• PaternoAnomalías de la placenta Molas

Hidatiformes parciales.• MaternoAborto precoz.

Tetraploidía (4n):• Puede aparecer en la primera

división celular que sigue a la fecundación.

• La separación de los cromosomas no va seguida de la división del citoplasma embrión tetraploide.

• Después de la primera división celular:

• Línea diploide normal y una línea tetraploide (individuo mosaico). 46,XX/92 XXXX ó 46,XY/92 XXYY

ANEUPLOIDÍATrastorno más común y más conocido (5%).

La mayoría de los pacientes presentan:

• Trisomía.• De cualquier parte del genoma.• De todo un cromosoma es incompatible con la vida.

Trisomía 21, 18 y 13.

Monosomía.

• Casi siempre letal.• Síndrome de Turner (Excepción).

No disyunción fallo en la separación de cromosomas durante una de las divisiones meióticas.

Síndrome de Patau (Trisomía 13)

• Error durante meiosis I:– Gametos Contienen un representante del cromosoma paterno

y materno o carecen por completo de uno.• Error durante meiosis II:

– Gameto con cromosoma extra Ambas copias del cromosoma paterno o ambas del materno.

• Gameto portador de un representante extra de más de un cromosoma.

• No disyunción de manera en 2 divisiones meióticas sucesivas en ambos gametos.

• No disyunción en una división meiótica tras la formación del cigoto Mosaicismo.

Formas más complicadas

:

ANOMALÍAS DE LA ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMAS

Consecuencia de roturas seguidas de reconstitución en combinación anómala.

Presentes en todas las células o en mosaico.

Reordenaciones estructurales.

Equilibradas: Mantienen el complemento cromosómico normal.

Desequilibradas: Pérdida o ganancia del material cromosómico.

Reordenamiento desequilibrado

Fenotipo anormal. Debido a:• Deleciones Monosomía

parcial.• Duplicaciones Trisomía

parcial• Ambas.

DELECIONES:

Pérdida de un segmento de un cromosoma.

Consecuencias clínicas:• Haploinsuficiencia • Incapacidad de la copia única del material genético para llevar a

cabo las funciones que normalmente realizarían las 2 copias.

Terminales En el extremo de un cromosoma.

Intersticiales A lo largo de uno de sus brazos.

Origen:• Rotura y pérdida del segmento.• Entrecruzamiento desigual.• Cromátides hermanas mal alineadas.• Segregación anormal de una traslocación.

DUPLICACIÓNRepetición de un fragmento de cromosoma a continuación del fragmento original.

Origen:

• Rotura y pérdida del segmento.• Entrecruzamiento desigual.• Cromátides hermanas mal alineadas.• Segregación anormal de una traslocación.

Cromosomas marcadores y en anillo

• Cromosomas pequeños no identificados presentados en forma de mosaico.

• Elemento extra en un elemento cromosómico normal.

• Cromosomas supernumerarios/Extra estructuralmente anómalos.

• Patrón de bandas ambiguo.• Los más grandes tienen algún material de uno o

ambos brazos de un cromosoma que crea un desequilibrio en los genes que contienen.

Marcadores:

Cromosomas marcadores y en anillo• Carecen de secuencias teloméricas identificables

Cromosomas en anillo.• Se forman cuando un cromosoma sufre 2 roturas y los

extremos se unen.• Si el anillo contiene centrómero Mitóticamente estable.

ISOCROMOSOMAS:Cromosoma que ha perdido un brazo y el otro se ha multiplicado.

Monosomía parcial y trisomía parcial.

Origen:

• Error de división del centrómero en la meiosis II.• Intercambio en un brazo de un cromosóma y su homólogo en la

porción proximal adyacente al centrómero.• + Común Del brazo largo del cromosoma X

CROMOSOMAS DICÉNTRICOS:Dos segmentos, cada uno con un centrómero, se fusionan extremo con extremo y pierden sus fragmentos acéntricos.

Pueden ser mitóticamente estables si uno de los centrómeros se inactiva o si los dos coordinan sus movimientos hacia un polo durante la anafase.

REORDENAMIENTO EQUILIBRADO:

Los reordenamientos cromosómicos no tienen efectos fenotípicos si están equilibrados.• Misma información en diferente orden.

Pueden suponer un riesgo para la futura generación

• Gametos desequilibrados cariotipos desequilibrados.

Afectación de un gen Mutación.

INVERSIONES• Un cromosoma sufre una rotura y se reconstituye con el

segmento entre las roturas invertido.• Paracéntricas:

– No incluyen el centrómero.– Roturas en el mismo brazo.– Cromosomas acéntricos o dicéntricos Descendencia no viable.

• Pericéntricas:– Incluyen el centrómero.– Una rotura en cada brazo.

• Gametos desequilibrados con duplicación y ausencia de segmentos de cromosoma.

• No causa fenotipo anormal porque es un reordenamiento equilibrado.Importancia médica: Un portador tiene riesgo de producir gametos anormales que originan descendientes anormales Formación de un asa cromosómica cuando los cromosomas de aparean durante la meiosis I.

TRASLOCACIONES

• Consisten en un intercambio de segmentos entre 2 cromosomas generalmente no homólogos– Reciprocas– Robertsonianas

Traslocaciones reciprocas

• Reordenamiento producido como consecuencia de rotura de cromosomas no homólogos – Con intercambio reciproco de los segmentos

desprendidos– Solo hay 2 cromosomas implicados – El numero de cromosomas no cambia

• Relativamente frecuentes– 1 de c/600 RN

• Mas comunes en individuos con retraso mental y atendidos en centros para enfermos cronicos

• Se asocia a un elevado riesgo de gametos desequilibrados y progenie anormal

• Dx prenatal o en cariotipo de los progenitores de un niño anormal con una traslocacion desequilibrada

• Traslocaciones equilibradas– Mas frecuentes en las parejas q han tenido 2 o

mas abortos espontáneos y en varones infértiles

• Cuando los cromosomas de un portador con traslocacion reciproca equilibrada se aparean en meiosis se forma un cuatrivalente

• En anafase los cromosomas en gral se segregan de una de las sig maneras– Segregación alternante: segregación meiotica usual,

produce gametos con el complemento cromosómico normal o 2 recíprocos

– *Adyacente 1: centromeros homólogos va a diferentes células hijas

– *Adyacente 2: centromeros homólogos va a la misma célula hija

• Producen gametos desequilibrados

• Los cromosomas de traslocaciones equilibradas pueden segregar en 3:1– Produce gametos con 22 y 24 cromosomas

– Se observa dependiendo de los cromosomas y de la longitud de los segmentos implicados

Traslocaciones Robertsonianas• Implica 2 cromosomas acrocentricos que se

fusionan cerca de sus regiones centromericas y pierden los brazos cortos

• El cariotipo equilibrado resultante tiene 45 cromosomas con el cromosoma traslocado– Brazos largos de 2 cromosomas

• Como los brazos cortos de los 5 pares de cromosomas acrocentricos tienen múltiples copias de RNA ribosómico– la perdida d los 2 brazos cortos no es perjudicial

• Pueden ser– Monometricas– Seudodicentricas

– Dependiendo de la localizacion del punto de rotura en c/cromosoma acrocentrico

Combinaciones de cromosomas acrocentricos frecuentes en las traslocaciones13q14q, 14q21q

A pesar de que un portador sea fenotipicamente normal existe el riesgo de que produzca gametos desequilibrados y por lo tanto que tenga descendencia anormal

Las mujeres portadores muestran un mayor riesgo de transmitir la traslocacion

• Los portadores de una traslocacion Robertsoniana que implique el cromosoma 21 ya tienen riesgo de tener un hijo con Sx de Down por traslocacion

INSERCIONES

• Es un tipo de traslocacion no reciproca que ocurre cuando un segmento desprendido en un cromosoma se inserta en otro cromosoma en su orientación usual o invertido

• Son relativamente raras porque necesitan 3 roturas cromosomicas

• La segregación anormal en un portador de inserción puede producir descendencia con duplicación o deleción del segmento insertado, así como descendencia normal o portadores equilibrados

mosaicismo

es una alteración genética en la que, en un mismo individuo, coexisten dos o más poblaciones de células con distinto genotipo, supuestamente originadas a partir de un mismo cigoto.

Puede ser: NumericoEstructural

Se detecta a traves de cariotipado convencional

• Entre las causas frecuentes están la no disyunción en una división mitótica poscigótica temprana

• se transmitirá a las células descendientes, pero no a las restantes. – Esto origina las dos poblaciones de células distintas

• Un cigoto con cromosoma 21 adicional puede perder este cromosoma extra en una division mitotica y continuar desarrollandose como un mosaico 46/47 , +21

• Los efectos de mosaicismos sobre el desarrollo prenatal varian dependiendo del momento de la no disyuncion de la naturaleza de la anomalia cromosomica de las proporciones de los diferentes complementos cromosomicos y de los tejidos afectados

Enfermedades asociadas Síndrome de Down con mosaicismo: Algunas de las células del individuo

presentan trisomía en el cromosoma 21 y otras son normales.

Síndrome de Turner con mosaicismo

Síndrome de Klinefelter con mosaicismo: También llamado 46/47 mosaico de XY/XXY. Algunas de las células del paciente contienen los cromosomas de XY, y algunas contienen los cromosomas de XXY. La anotación de 46/47 indica que las células de XY tienen el número normal de 46 cromosomas totales, y las células de XXY tienen 47 cromosomas totales.

Síndrome del triple X con mosaicismo

INCIDENCIA DE LAS ANOMALIAS CROMOSOMICAS

Estan presentes en al menos10% de los espermatozoides25% de los ovulos maduros

El 50% de los abortos espontaneos presentan una anomalia cromosomica

○ Incidencia de anomalias en embriones normales 20%

Las anomalias cromosomicas osn responsables de la perdida de una proporcion elevada de la totalidad de concepciones humanas

• La incidencia baja a partir de la concepción– Desciende hasta llegar a cifras de 0.5% al 1%

• Los trastornos mas frecuentes son – 3 trisomias autosómicas …21, 18 y 13– 4 tipos de aneuploidias de los cromosomas

sexuales– La triploidia y tetraploidia se observan en un

numero reducido de casos sobre todo en abortos espontáneos

EFECTOS ORIGINADOS A PARTIR DE LOS PROGENITORES

Impronta genomica

• Proceso normal originado por los cambios de la cromatina que tienen lugar en la celulas germinales de uno de los progenitores, pero no del otro, en localizaciones caracteristicas del genoma– Modificacion covalente del DNA a traves de la

metilacion de la citocina • Formacion de 5 metilcitosina

• Influye en la expresión de un gen pero no en su secuencia primaria de DNA

• Supone una forma reversible de activacion génica, pero no una mutación , por lo que constituye un ejemplo de lo que se ha denominado– Centro epigenético

• Tiene lugar durante la gametogenesis antes de la fecundacion y marca ciertos genes como procedentes de la madre o el padre

• Tras la fecundacion la impronta genomica controla la expresion genica en la region que presenta la impronta en todos o algunos de los tejidos somaticos del embrion

• Persiste del nacimiento hasta la vida adulta– A traves de cientos de divisiones celulares..solo

expresa la copia materna o paterna del gen

• Debe ser reversible: un alelo de origen paterno heredado por un individuo de sexo femenino debe ser convertido en su linea de celulas germinales de manera que este individuo no pueda transmitirlo en forma de impronta materna a su descendencia

• Un alelo con impronta materna que es heredado por un individuo de sexo masculino debe ser convertido en su linea de celulas germinales de manare que no pueda ser transmitido a su descencia en forma de un alelo con impronta materna

• Control del proceso de conversion– Centro de impronta

Sx de Prader Willi Transtorno dimorfico relativamente causado por la

obesidad Manos y pies pequeños Estatura corta Hipogonadismo y retraso mental Delecion citogenetica que afecta la parte proximal

del brazo largo del cromosoma 15Solamente en el cromosoma del padre del paciente15q11 q13

Sx de Angelman

• Aspecto facial peculiar• Baja estatura• Retraso mental grave• Espasticidad• Convulsiones• Delecion en el cromosoma 15 heredado de la

madre• Informacion genetica en 15q11 q13

MOSAICISMO CONFINADO A LA PLACENTA

aparece cuando el cariotipo de la placenta presenta mosaicismo para una determinada anomalíaTrisomíaEl feto no presenta mosaicismo ni anomalía algunaPuede ocasionar un feto o un recién nacido

fenotípicamente anormal, a pesar de que su cariotipo euploide

A veces las dos copias del cromosoma que aporta la anomalía son del mismo progenitor

• Interpretación: se centra en que una concepción trisómica no viable puede ser «salvada» en el feto mediante la pérdida de una de las copias del cromosoma implicado en la trisomía

• Debido al azar, el cromosoma perdido puede ser la única copia aportada por el otro progenitor – disomía uniparental en las células restantes