Analisi di genetica molecolare

Il Cariotipo su sangue periferico è un’analisi di Citogenetica Classica attraverso la quale è possibile analizzare il numero e la forma dei cromosomi presenti una cellula eucariota. L’analisi del cariotipo è la rappresentazione ordinata del corredo cromosomico di un individuo, secondo uno schema standardizzato. L’analisi del cariotipo prevede il prelievo di un campione di sangue (2-3 ml), l’allestimento di una coltura cellulare e il successivo trattamento per la fissazione dei cromosomi su un vetrino. I cromosomi sono colorati, osservati ed analizzati nel numero e nella morfologia per evidenziare, o escludere, alterazioni rispetto allo standard della specie.

A differenza di altre analisi genetiche che possono essere eseguite su qualsiasi materiale organico contenente del DNA, le analisi del cariotipo possono essere eseguite solo su cellule vive, in grado di replicarsi. Il substrato utilizzato nelle analisi cariologiche è quindi il sangue periferico. Quando la struttura e/o il numero dei cromosomi cambia senza senza perdita o aumento di materiale genetico, non si verifica alcun effetto sulle cellule e quindi non si verificano patologie per il soggetto in questione. Solo nello sviluppo di ovociti o spermatozoi maturi potrebbero comparire ovociti o spermatozoi non equilibrati che se coinvolti nella fecondazione portano ad una linea germinale con patrimonio cromosomico non equilibrato. Ciò comporta l’impossibilità di proseguire la gravidanza dopo la fecondazione o in una fase successiva dello sviluppo dell’embrione porterà ad un aborto spontaneo o anche alla nascita di un bambino con malformazioni.

La Fibrosi Cistica è una malattia autosomica recessiva determinata da mutazioni nel gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator). Si conoscono circa 2000 mutazioni del gene CFTR che codifica per una proteina localizzata sulla membrana apicale delle cellule epiteliali che rivestono dotti e cavità di molti organi del nostro corpo. Questa proteina costituisce un canale ionico per il passaggio di cloro e altri elettroliti verso l’esterno con conseguente secrezione di acqua.

Le mutazioni nel gene CFTR (ne sono state identificate circa 80) interrompendo la funzione del canale del cloruro, causano la produzione di muco nelle cellule del tratto genitale maschile. Questo muco ostruisce i tubi che trasportano lo sperma dai testicoli (i deferenti) mentre si stanno formando, causandone il deterioramento prima della nascita. Sebbene i testicoli di solito si sviluppino e funzionino normalmente, lo sperma non può essere trasportato attraverso il dotto deferente, di conseguenza, gli uomini con questa condizione non sono in grado di generare figli (sterili) a meno che non utilizzino tecnologie di riproduzione assistita.

La trombofilia ereditaria è la predisposizione genetica di un soggetto a sviluppare episodi trombotici nel corso della vita. In gravidanza la trombofilia ereditaria può aumentare il rischio di aborto spontaneo o di morte endouterina fetale per trombosi a carico dei vasi placentari. I difetti genetici responsabili della suscettibilità alla trombofilia ereditaria, sono a carico di geni quali ACE, AGT, Fattore II, Fattore V di Cambridge,Fattore V di Leiden, Fattore XIII e MTHFR. Le mutazioni principali a carico di questi geni vengono identificate mediante Real-time PCR e, in alcuni casi specifici, mediante sequenziamento.

L’ipoacusia è una malattia molto frequente ed estremamente eterogenea. Nella popolazione generale la sua prevalenza aumenta con l’età: lo 0,1% dei bambini presenta problemi all’udito così come il 4% degli adulti e il 10% della popolazione con età superiore ai 60 anni. Nei Paesi occidentali il 60% dei casi di sordità è legato a fattori genetici ed il 40% a cause ambientali come infezioni durante la gravidanza, traumi, utilizzo di farmaci ototossici o altre patologie. Le forme di sordità ereditaria non sindromica si presentano con un’ampia eterogeneità genetica e diverse modalità di trasmissione. Le forme più diffuse di sordità ereditaria (circa l’80%) hanno una modalità di trasmissione autosomica recessiva e sono in gran parte dovute a mutazioni del gene GJB2, che codifica per la connessina 26 (cx26), proteina dell’Organo di Corti. Il test genetico consiste nell’analizzare la sequenza del gene GJB2 per individuare la presenza di mutazioni.

Le talassemie sono patologie ereditarie dovute ad alterazioni nella sintesi dei componenti dell’emoglobina la cui funzione è quella di catturare l’ossigeno dai polmoni e trasportarlo nei diversi tessuti, e di raccogliere l’anidride carbonica prodotta nei tessuti e trasportarla poi ai polmoni, dove viene eliminata. Il gene HBB codifica per una proteina chiamata beta-globina che costituisce una delle subunità dell’emoglobina. Mutazioni del gene HBB causano deficit o assenza della sintesi delle catene beta dell’emoglobina e sono quindi responsabili dell’insorgenza della beta talassemia conosciuta anche come Anemia Mediterranea o anemia eritroblastica, la cui incidenza alla nascita (per la forma grave) è stimata in 100.000/anno. La trasmissione è autosomica recessiva e sono state identificate circa 400 mutazioni.

L’atrofia muscolare spinale è una malattia caratterizzata da degenerazione dei motoneuroni delle corna anteriori del midollo spinale cui consegue atrofia e debolezza dei muscoli del tronco e degli arti. È possibile dividere la SMA in tre tipi clinici secondo l’età d’insorgenza, il grado di compromissione muscolare e l’età del decesso. Nella realtà clinica molti pazienti presentano una gravità della malattia tale da realizzare piuttosto un continuo tra la forma grave e quella lieve che sembrano sfumare l’una nell’altra. Il gene responsabile della SMA è stato chiamato SMN1 che significa gene di sopravvivenza del motoneurone. Tale gene è localizzato sul cromosoma 5 nella regione 5q13 dove esiste inoltre un gene quasi identico a SMN1 che è denominato SMN2.
La SMA è causata da assenza o alterazione del gene SMN1 a causa di delezione (mancanza), conversione di SMN1 in SMN2, o in rari casi (meno del 4%), piccole mutazioni. L’analisi molecolare permette quindi una diagnosi rapida e precoce.

La Sindrome dell’X-Fragile è una condizione genetica ereditaria, cioè si trasmette dai genitori ai figli, ed è causa di disabilità cognitiva, problemi di apprendimento e relazionali. Si presenta sia nei maschi che nelle femmine e i sintomi si presentano in maniera più evidente nei maschi. L’incidenza è stimata in  1 caso su 4000 maschi e 1 su 7000 femmine. La Sindrome è causata dall’espansione di una ripetizione trinucleotidica CGG (tripletta) all’interno del gene FMR1 (Fragile X Mental Retardation 1) posizionato sul cromosoma X. Quando il numero delle ripetizioni CGG supera 200 (mutazione completa) siamo in presenza della Sindrome (FXS). Alcune persone possiedono un numero di ripetizioni intermedie all’interno del gene FMR1 (da 50 a 200) che non provocano alcun effetto. Questa alterazione intermedia è detta pre-mutazione, e gli individui che la possiedono sono portatori sani, perché nelle generazioni successive le ripetizioni possono aumentare causando la mutazione completa. L’analisi molecolare permette la determinazione del numero di ripetizioni delle triplette nucleotidiche (genotipizzazione) e può essere utilizzata per diagnosi prenatale e pre-impianto.

La sterilità maschile dovuta a microdelezioni del cromosoma Y, è caratterizzata da grave deficit della spermatogenesi. La prevalenza stimata è di 1/2.500. La modalità di trasmissione è legata al cromosoma Y, a penetranza incompleta, ma, dal momento che le delezioni si associano spesso a infertilità, di solito originano de novo. Il 5-10% dei casi di azospermia (assenza di sperma) o di oligospermia grave di tipo secretorio (<1 milione di spermatozoi/ml di liquido seminale) si associano a microdelezioni nella porzione eucromatica del braccio lungo del cromosoma Y, nel locus AZF (Fattore Azospermia).