ANOMALIAS CROMOSOMICAS

Trujillo, 13 de noviembre de 2010

Ignacio Arroyo CarreraPediatra

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

Uno de los grupos en que se clasifican las anomalías genéticas congénitas:

• cromosómicas• monogénicas: mendelianas y no mendelianas• multifactoriales

+ mutaciones adquiridas a lo largo de la vida por las células somáticas.

ANOMAL ÍAS GENÉTICAS CONGÉNITAS: MANIFESTACIÓN CLÍNICA

• Todas pueden manifestarse clínicamente en diferentes momentos de la vida, tanto prenatal como postnatalmente.

• Cromosómicas en un extremo del espectro con manifestación prenatal.

• Multifactoriales el otro extremo, muy pocas de ellas manifestación prenatal (fisura palatina), la mayoría debutan a lo largo de la vida (HTA, diabetes tipo 2).

• Monogénicasintermedias con un pico poco después del nacimiento y primeros años (enfermedades metabólicas congénitas, patrones malformativos).

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• Los cromosomas son las estructuras del núcleo celular donde se encuentra la gran mayoría de nuestro ADN, en ellos reside la información genética que se transmite de generación en generación.

• El ADN está formado por aprox3.000.000.000 de pares de bases nucleotídicas que se empaquetan y condensan para formar los cromosomas, visibles al microscopio en la fase de división celular.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• La especie humana tiene 23 pares de cromosomas, 46 en cada célula diploide, cada miembro del par (homólogos) es heredado habitualmente de uno de los progenitores. Primeros 22 pares = autosomas, par23 sexual(X e Y).

• División para originar células reproductoras = meiosis(célula diploide célula haploide). En ella se producen fenómenos de recombinación genética, unos beneficiosos para la supervivencia de la especie, otros negativos para el nuevo ser.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• Cariotipo de alta resolución detecta más de 850 bandas cromosómicas (3-4 megabases).

• Nomenclatura de consenso (ISCN) para representar las anomalías cromosómicas.

• Técnicas de citogenética molecularque mejoran la resolución: FISH, MLPA y CGH.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• Frecuencia:1/150 RNV (cariotipo convencional).• 2/3 serán discapacitadosmentales y/o físicos.• Clínicamente presentan patrones malformativos

congénitos.• En conjunto más frecuentes que todos los trastornos

monogénicos mendelianos.• 1ª causa de retraso mental y abortos.• 10-15% concepciones presentan alteraciones

cromosómicas(> 95% no llega a término). 50% abortos espontáneos de primer trimestre. 20% de 2º trimestre. 5-7% mortinatos. En gametos: 10% espermatozoides, 25% ovocitos.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS: CLASIFICACION

• Numéricas.• Estructurales.• Ambas pueden afectar a todas las células

(anomalía en células sexuales previa a la fertilización) o en mosaico (originada posteriormente con líneas celulares afectas y otras no). El % del mosaicismo, la naturaleza de la anomalía cromosómica y los tejidos afectados determinarán la expresión clínica del defecto, a veces muy difícil de predecir prenatalmente.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS: ALTERACIONES NUMERICAS

POLIPLOIDÍAS: las células contienen un juego/s extra de cromosomas, múltiplo de 23.

• La más frecuente la triplodía = 69 cromosomas. 1/10.000 RNV. Muy frecuente en abortos (1-3% concepciones, 15% anomalías cromosómicas observadas en abortos y molas). Incompatibles con supervivencias largas. Esporádicas, la mayoría por fertilización de un óvulo por 2 espermatozoides.

• Tetraploidía= 92 cromosomas, menos frecuentes.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS: ALTERACIONES NUMERICAS

ANEUPLOIDIAS

• Existe unnº de cromosomas que no es múltiplo del haploide.

• Esta ganancia o pérdida de cromosomas puede ser en autosomas o sexuales.

• La adicción de un único cromosoma = trisomía. La pérdida de un único cromosoma = monosomía. (Ej: trisomía 21, monosomía X).

ALTERACIONES NUMERICAS: ANEUPLOIDIAS

• Mecanismo más frecuente no disyunción meiótica.

• Anomalía cromosómica humana más frecuente y con mayor importancia clínica.

• Muy frecuentes en abortos espontáneos(trisomías 50% anomalías cromosómicas encontradas, la más frecuente 16, monosomías 20%).

ALTERACIONES NUMERICAS: ANEUPLOIDIAS

• Sólo la trisomía 21, 18, 13 y sexuales es compatible con la vida.

• Pérdida de un cromosoma X = única monosomía viable sin ser en mosaico. 1-2% concepciones, sólo el 1-2% llega a término.

ALTERACIONES NUMERICAS: ANEUPLOIDIAS

• Las aneuploidías de los cromosomas sexualestienen consecuencias menos graves que las de los autosomas siendo su frecuencia mayor en los RNV: 1/400 varones, 1/650 mujeres.

• Trisomía X (47,XXX) 1/900 mujeres, poca repercusión clínica, frecuente infertilidad.

• 47,XXY y 47,XYY ambos 1/1000 varones.• Monosomía X 1/2.500-3.000 mujeres, sólo 50%

monosomías completas.

47,XXY 49,XXXXY

Monosomía parcial del X

ALTERACIONES NUMERICAS

• Generalmente origen espontáneo.

• Riesgo de recurrencia mínimo.

• Riesgo trisomía aumenta con la edad materna.

• Causa más frecuente de monosomía X: pérdida del cromosoma X paterno.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS: ALTERACIONES ESTRUCTURALES

• Durante la formación de los gametos pueden producirse roturas seguidas de un reordenamiento en una configuración anómala con pérdida(s) o duplicación de partes del cromosoma o alteración de su disposición. Frecuencia global 1/375 RNV.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES

• Estas alteraciones estructurales pueden ser balanceadas(equilibradas)= reordenamiento sin pérdida o ganancia de material genético o no balanceadas= el reordenamiento origina una pérdida o ganancia de material cromosómico.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES

• Reordenamientos balanceados: generalmente no repercusión clínica.

• MUY IMPORTANTE PARA LOS PORTADORES SANOS DE REORDENAMIENTOS BALANCEADOS:riesgo elevado de producir gametos no balanceados con consecuencias clínicas en su descendencia (1-20% según tipo de reordenamiento).

• Las anomalías estructurales pueden aparecer espontáneamente “de novo”, o ser heredadas.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES

Las más frecuentes:

• translocaciones

• deleciones

Otras:

• duplicaciones, inversiones, inserciones, cromosomas en anillo, cromosomas marcadores e isocromosomas

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: TRANSLOCACIONES

• Se producen por intercambio de material entre dos cromosomas no homólogos.

• En las recíprocasse producen roturas en dos cromosomas con intercambio mutuo de los fragmentos cromosomas derivados.

• Frecuencia 1/500.• Portadores: la mayoría sanos, sobre todo si heredadas y

progenitores sanos. Importante para asesoramiento, si de novo riesgo 2-3 veces el poblacional.

• RIESGO PARA LA DESCENDENCIA por su comportamiento en la segregación meiótica produciendo gametos no balanceados.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: TRANSLOCACIONES

• Translocación robertsoniana= tipo especial de translocación recíproca donde los puntos de rotura están en o cerca de los centrómeros de dos cromosomas acrocéntricos con la fusión de sus brazos largos. Es un reordenamiento balanceado en individuos con 45 cromosomas. 1/1000. RIESGO para la descendenciaen la segregación meiótica con % alto de monosomías y trisomías.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: DELECIONES

• Pérdida de un segmentocromosómico con monosomía génica (haploinsuficiencia).

• Consecuencias clínicas en la mayoría(depende del tamaño del segmento y del nº y función de los genes): pérdidas fetales, malformaciones y retraso mental.

• Terminales o intersticiales.• Muy frecuentemente asocian duplicacionesde otro

segmento cromosómico derivadas del reordenamiento meiótico en un portador de translocación, el fenotipo responderá a ambas.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: DELECIONES

• Según el tamaño se verán (1/7.000 RNV) o no en el cariotipo o precisarán técnicas de citogenética molecular (mucho más frecuentes).

• Globalmente son el grupo más frecuente de anomalías cromosómicas con significado clínico después de las aneuploidías.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: DELECIONES

• Las más frecuentes afectan a material terminal de los cromosomas (4p-, 5p-, 9p-, 11p-, 13q-, 18p-, 18q-) y producen patrones malformativosespecíficos.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: MICRODELECIONES

• Conjunto de manifestaciones clínicas originadas por una pequeña deleción cromosómica que afecta a 2 o más genes adyacentes (síndromes de genes contíguos).

• El más frecuente 22q11.2(DiGeorge/velocardiofacial) 1/3.000-4.000 RN.

• Otros: Williams (7q11.23), Prader-Willi y Angelman (15q11-13), Rubinstein-Taybi (16p13.3), Miller-Dieker (17p13.3), WAGR (11p13),…

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: MICRODELECIONES

• En los últimos años se han descrito múltiples microdeleciones ytambién microduplicacionescomo etiología de niños con malformaciones congénitas generalmente asociadas a retraso mental tanto a nivel subtelomérico (3-6%) como intersticial (4-17%).

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: Alteraciones subteloméricas

• Las regiones subteloméricas de los cromosomas son una de las regiones sometidas a una elevada tasa de recombinaciónpudiendo producirse alteraciones como resultado de apareamientos y recombinaciones entre cromosomas no homólogos en la meiosis dando lugar a deleciones y duplicaciones.

• Estas regiones son ricas en genespor lo que un disbalance en la dosis génica puede tener consecuencias fenotípicas incluso graves.

• Estos extremos de los cromosomas no tienen bandas G distintivas presentando una morfología muy similar entre todos ellos (secuencia altamente conservada) y es de difícil reconocimiento en el cariotipo.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: Alteraciones subteloméricas

• Se reconoce que este tipo de anomalías son una de las causas de retraso mental y/o malformaciones congénitas (Flint y cols, 1995).

• La aplicación generalizada de técnicas de citogenética molecular de estas regiones de todos los cromosomas (multiFISH subtelomérico, MLPA subtelomérico) a series amplias de pacientes ha permitido cuantificar queson responsables de un 3-6% de los pacientes con RM muchos de ellos asociados a malformaciones congénitasaunque no siempre mayores.

• Un % son heredadas derivadas de translocaciones equilibradas en uno de los padres.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:Microdeleciones intersticiales

• Hay regiones de nuestro genoma más proclives afenómenos de recombinación meiótica homóloga no alélica, fundamentalmente las regiones entre repeticiones de bajo nº de copias o duplicaciones segmentarias, que pueden originar deleciones o duplicaciones del segmento entre ellas.

• Las nuevas técnicas de análisis del genoma completo de alta resolución (arrayCGH) han permitido su diagnóstico.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:Microdeleciones intersticiales

• La mayoría de estas microdelecionesintersticiales sonesporádicas(de novo) y no relacionadas con la edad de los progenitores.

• Importante: identificar las variantes (polimorfismos) no causales. Existen bases de datos cada vez más amplias que describen las variantes de la normalidad. Hayhallazgos de significado incierto.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:Microdeleciones intersticiales

Práctica clínicaTodos estos conocimientos y técnicas nos deben hacer cambiar el abordaje diagnóstico ante un niño con RM y/o DC. Hasta ahora era el cariotipo de alta resolución seguido del estudio de las regiones subteloméricas y/o estudio X frágil y/o estudio de locide síndromes de microdel conocidos si sospecha clínica. Actualmente debe ser elarrayCGHla prueba de elección inicialexcepto alto índice de sospecha clínica de alteración cromosómica específica.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:DUPLICACIONES

• Presencia de material cromosómico extraque origina trisomía parcial del segmento duplicado.

• Generalmente derivados de segregación anómala en portadores de una translocación o inversión.

• Suelen producir efectos menos graves que las deleciones.

• Microduplicaciones por fenómenos de recombinación desigual.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES: INVERSIONES

• Dos roturas en un mismo cromosoma con reinserción en su lugar original pero en sentido inverso.

• La mayoría reordenamientos balanceados con portadores sanos (inv pericéntrica del 9).

• Otras: mayor riesgo de sobrecruzamientos meióticos dentro de los segmentos invertidos con posible duplicación o pérdida de material en los cromosomas recombinantes con consecuencias en la descendencia. Riesgo estimado pericéntricas: 5-10% si hijo afecto previo aunque muy individual, muy bajo en paracéntricas.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:INSERCIONES

• Un segmento cromosómico se inserta en otra parte de un cromosoma.

• La mayoría balanceadas.

• RIESGO PARA LA DESCENDENCIA:gametos no balanceados (deleción o duplicación, no ambas).

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:CROMOSOMAS EN ANILLO

• Roturas en los 2 extremos de un cromosoma con deleción de los segmentos terminales y unión de la porción central en forma de anillo.

• Poco frecuentes, la mayoría esporádicos, frecuentes en mosaico.

• Fenotipo depende del material perdido, desde normalidad a malformaciones.

• RIESGO ELEVADO PARA LA DESCENDENCIA (40%):inestabilidad de estos cromosomas en anillo originando gametos con monosomía o trisomía parcial, más difícil predecir fenotipo si en mosaico.

ALTERACIONES ESTRUCTURALES:CROMOSOMAS MARCADORES

• Material cromosómico extraque se encuentra en un cariotipo.

• Producto de reordenamientos de las regiones satélites y/o centrómeros.

• El significado clínico viene marcado por la presencia o no de eucromatina(suele asociarse con mayor tamaño).

• Si hallazgo en prenatal hacer cariotipo a los padres, riesgo mínimo si portador sano.

• Si de novo (1/2.500) identificar por citogenética molecularpara ver si eucromatina para pronóstico.

• El más frecuente inv dup región pericentromérica del cr15.

TÉCNICA MLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification)

Sondas específicas marcadas que hibridan con la/s regiones cromosómicas a analizar los productos hibridados se amplifican mediante una reacción de PCR múltiple las diferentes sondas se separan en función de su tamaño la amplificación obtenida es proporcional al nº de copias de la región (deben compararse a muestras sanas de referencia).

HIBRIDACIÓN GENÓMICA COMPARADA

• Compara el ADN de dos genomas diferentemente marcados: el paciente y un control, los dos genomas son cohibridados y vemos si existen diferencias entre ambos. Los arrays pueden construirse con diferentes sustratos de ADN: oligonucleótidos, ADN complementario o cromosomas artificiales bacterianos (BACs) con peor resolución. La resolución del aCGHviene determinado por el tamaño de los clones utilizados y por la distancia entre ellos.

• No identifica anomalías balanceadas (t, inv) ni mosaicismos de baja frecuencia.