Citogenetica Clinica

I. Objetivos

• Comprender cómo se describen los cromosomas y cómo se preparan e interpretan los estudios citogenéticos.

• Comprender las anomalías cromosómicas humanas.

• Familiarizarse con los fenotipos de las anomalías cromosómicas más frecuentes (en particular, el síndrome de Down y el de Turner).

• Conocer los usos y las limitaciones de los estudios citogenéticos para el diagnóstico de anomalías genéticas.

II. ¿Qué es la Citogenética?

Definición: el estudio de los cromosomas, su estructura y su herencia.

III. ¿Por qué estudiar Citogenética?

A. Las anomalías cromosómicas son frecuentes.

1. Entre uno de cada 150 y uno de cada 160 recién nacidos tiene una anomalía cromosómica.

2. Al menos el 50% de los abortos espontáneos durante el primer trimestre tiene una anomalía cromosómica.

3. Aproximadamente el 2% de los embarazos en mujeres de más de 35 años tiene una anomalía cromosómica.

Def.: Anomalía cromosómica constitutiva = dotación cromosómica al nacer.

Def.: Anomalía cromosómica adquirida = aquélla que aparece en enfermedades hematológicas y tumores sólidos.

IV. Organización del genoma humano

A. El genoma humano conprende entre 6.000 y 7.000 millones de pares de bases de DNA, organizado en 23 pares de cromosomas.

B. El genoma humano contiene aproximadamente entre 50.000 y 100.000 genes entre 30.000 y 40.000 genes.

C. Cada cromosoma consiste en una cadena doble, continua, de DNA asociada con histonas y otras proteínas no histonas.

D. Empaquetamiento del DNA:

1. Doble hélice

2. Fibra de nucleosomas ("collar de perlas")

3. Solenoide

4. Cromatina

5. Cromátida

V. Análisis cromosómico

A. Muestra:

El análisis cromosómico requiere células en división activa.

Ejemplos: sangre periférica, médula ósea, un tumor sólido, líquido amniótico.

B. Tratamiento de la muestra:

1. Se cultivan las células (48-72 h).

2. Se añade un mitógeno (que estimula a las células a dividirse).

3. Se añade un inhibidor de la mitosis (las células quedan detenidas en la metafase).

4. Se recogen las células.

5. Se añade una disolución hipotónica (hincha las células).

6. Se fijan las células (con metanol y ácido acético).

7. Se resuspenden las células.

8. Se extienden en los portaobjetos.

9. Se tiñen las preparaciones.

10. Se observa al microscopio.

C. Extensión de metafase

VI. Clasificación de los cromosomas

A. Subgrupos en función de la posición del centrómero

1. Metacéntricos = brazos de longitud aproximadamente igual.

2. Submetacéntricos = brazos de longitud desigual.

3. Acrocéntricos = el centrómero está próximo a un extremo del cromosoma. El brazo p está compuesto de satélites y tallos que contienen copias redundantes de genes de RNA ribosómico.

Ejemplos gráf¡cos.

B. Cariotipo

Se muestran los cromosomas ordenados de acuerdo con su longitud y la posición relativa de su centrómero.

C. Bandeado de cromosomas

C1. Tinción G (Giemsa)

Utiliza el reactivo de Giemsa. Es el método más frecuente de tinción.

Def.: Idiograma = representación esquemática del patrón de bandas G de un cariotipo (se numeran los segmentos o bandas según la nomenclatura estándar).

bandas G pálidas bandas G oscuras

DNA rico en GC DNA rico en AT

Replicación temprana Replicación tardía

Muchos genes Pocos genes

C2. Bandeo inverso o R (de reverse)

Su resultado es opuesto al del bandeo G.

Es útil para teñir los extremos distales de los cromosomas (deleciones o reorganizaciones distales).

C3. Bandeo Q (con quinacrina)

Fue el primer método de tinción desarrollado.

Requiere un microscopio de fluorescencia para su observación.

Las bandas Q brillantes coinciden con las bandas G oscuras.

C4. Tinción NOR (nucleolar organizing region, región organizadora del nucleolo)

Tiñe los genes de RNA ribosómico situados cerca de las regiones tallo y satélite de los cromosomas acrocéntricos.

C5. Nivel de bandeo

Varía dependiendo del origen y calidad de la preparación cromosómica. Por ejemplo:

médula ósea: 350 bandas

líquido amniótico: 450-550 bandas

sangre periférica: 550-750 bandas

prometafase: 750-850 bandas

VII. Nomenclatura citogenética

Es un sistema de notación normalizado.

Incluye número total de cromosomas, constitución de los cromosomas sexuales y anomalías.

Ejemplos:

47,XY,+21 45,X 47,XYY

47 cromosomas en total

Cromosomas sexuales X e Y

El cromosoma extra es un 21 45 cromosomas en total

Sólo un cromosoma sexual, X 47 cromosomas en total

3 cromosomas sexuales: un X y dos Y

(Varón con síndrome de Down) (Síndrome de Turner)

VIII. Citogenética molecular

A. FISH (Fluorescence In Situ Hybridization, hibridación in situ con fluorescencia)

Técnica desarrollada recientemente en la que un segmento de DNA marcado (una sonda), específico para una zona determinada de un cromosoma, se hibrida con preparaciones de cromosomas en metafase, profase o interfase y luego se visualiza bajo un microscopio de fluorescencia.

(Más información sobre FISH)

B. Tipos de sondas para FISH

B1. Repeticiones alfoides

Son secuencias repetidas del centrómero y son específicas de cromosomas.

Son útiles para la FISH de interfase.

B2. Pinturas de cromosoma completo

Tiñen completamente el cromosoma elegido.

Son útiles en la detección de reorganizaciones cromosómicas y en la identificación de cromosomas marcadores (en la figura, una pintura para el cromosoma 22 detecta un cromosoma marcador).

B3. Sondas específicas de secuencia

Están dirigidas a una región de deleción crítica.

Son útiles para detectar síndromes de microdeleción.

Ejemplos:

• síndrome de Williams (del7q11.23)

• síndrome velocardiofacial o síndrome CATCH22/DiGeorge (del22q11.2)

• síndrome de Prader-Willi (del15q11-q13)

C. Cariotipado espectral

Se trata de un cariotipado completo de cromosomas mediante FISH, usando múltiples fluorocromos.

IX. Anomalías cromosómicas

A. Anomalías numéricas

A1. Aneuploidía

Es la presencia de un número anómalo de cromosomas (es decir, falta alguno o hay de más).

Ejemplos:

• trisomía: 3 cromosomas de un tipo (47 cromosomas en total)

• monosomía : un solo cromosoma de un tipo (45 en total).

A2. Poliploidía

En este caso, el número de cromosomas es cualquier múltiplo del número haploide (n), superior a 2.

Ejemplo: triploidía (3n, 69 cromosomas).

B. Aneuploidía autosómica

B1. Trisomías

Síndrome de Down

Su incidencia es de uno por cada 800 nacimientos vivos.

Es la causa más común de retraso mental moderado.

Características clínicas:

1. hipotonía

2. rasgos faciales singulares

3. anomalías menores

4. enfermedad cardiaca congénita

5. atresia duodenal

6. retraso mental

Etiología:

1. Trisomía 21 (en el 95% de los casos)

Suele generarse por falta de disyunción (lo más frecuente es la materna, en la meiosis I):

(pulsa en la imagen para ver la animación)

Está asociada con edad avanzada de la madre.

2. Translocación de Robertson (2-4% de los casos)

3. Mosaicismo (1-3% de los casos)

Una concepción trisómica seguida de la pérdida del cromosoma extra en algunas células durante la mitosis.

Síndrome de Edwards (trisomía 18)

Su incidencia es de uno por cada 6.000 nacimientos vivos.

Características clínicas:

1. crecimiento prenatal deficiente

2. rasgos faciales singulares

3. anomalía peculiar en las manos

4. enfermedad cardiaca congénita

5. hernia de diafragma

6. retraso mental severo

Superviencia:

50% de mortalidad a 1 mes

10% sobreviven tras 1 año

Síndrome de Patau (trisomía 13)

Su incidencia es de uno por cada 10.000

Características clínicas:

1. holoprosencefalia

2. labio leporino o fisura palatina

3. microftalmia

4. polidactilia

5. aplasia cutánea

Supervivencia: similar a la de la trisomía 18.

B2. Trisomías y edad de la madre

Existe una mayor incidencia de la mayoría de las trisomías al aumentar la edad de la madre (p.ej., el riesgo de síndrome de Down a los 35 años es ~1/400, a los 40 es ~1/100).

Esto probablemente es debido a mayor frecuencia de no disyunción en las mujeres mayores.

C. Poliploidía

C1. Triploidía (69 cromosomas)

Incidencia: muy infrecuente (la mayoría se pierden por aborto espontáneo).

Características clínicas:

1. malformaciones cerebrales

2. defectos oculares

3. enfermeda cardiaca congénita

4. anomalías genitales

5. sindactilia de los dedos 3.º y 4.º

Etiología: en la mayoría de los casos, el juego extra de cromosomas procede del padre.

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