Citogenetica= ramura a geneticii care se ocupa cu studiul structurii si morfologiei cromozomilor

Cromozomii = organite nucleare ce fixeaza intens coloranti bazici si stocheaza materialul geneticDenumirea vine de la grecescu croma culoare si soma corp deci corp coloratToate eucariotele poseda cromozomi

CromatidaCentromerBrat scurt (p)Brat lung (q)

1. Se poate vedea ca in benzile G numarul de gene e mai scazut ca in interbenzi 2. In regiunea centromerului lipsesc gene exprimate

Chart1

5243

3950

2982

2652

2719

2877

2945

1499

2369

2246

2145

1782

1209

1524

1330

1432

2114

579

2082

1289

711

1224

2365

518

Distributia numarului de gene pe cromozomi (Genome build GRCh37)

Distributia numarului de gene pe cromozomi (Genome build GRCh37 Ensembl genes 59 accesat 21.09.2010)

Sheet1

Distributia numarului de gene pe cromozomi (Genome build GRCh37)Series 2Series 3

152432.42

239504.42

329821.83

426522.85

52719

62877

72945

81499

92369

102246

112145

121782

131209

141524

151330

161432

172114

18579

192082

201289

21711

221224

X2365

Y518

Metacentric centromer median (raportul bratelor este egal : q/p=1,0-1,7)Submetacentric centromerul este plasat catre unul din capete (raportul bratelor=1,7-3,0)Subtelocentric centromerul este situate in regiunea subterminala (raportul bratelor = 3,0-7,0)Acrocentric centromerul este plasat aproape terminal (raportul bratelor= 7,0- infinit)Telocentric centromerul este situat terminal (fara brat scurt)

Bandare GTG

Culturi celulare Blocarea in metafaza cu substante ce inhiba fusul de diviziune(colchicina, colcemid)Solutia salina hipotona (KCl 0,075M) pentru spargerea celulelorFixarea celulelor, etalarea pe lama microscopicaBandarea si colorarea cromozomilor Examenul microscopic al preparatului : scanarea, identificarea si sortarea pe baza unui soft specializat a cromozomilor pe baza dimensiunilor, morfologiei si aspectului bandarii

cromozomii obtinuti dupa scoaterea din cultura sunt uniform colorati si au putine repere pentru identificarea lorbandarea cromozomilor (G,Q,R) se obtin cromozomi cu o structura specifica de benzi alternative intens colorate si putin colorate ( aceste tehnici permit identificarea precisa a fiecarui cromozom)tehnici de citogenetica moleculara - FISH

Cariotip aranjarea sistematizata a cromozomilor unei celuleISCN (International System for Human Cytogenetics Nomenclature) a stabilit o serie de abrevieriFormula de baza are 3 itemi separati de virgula: primul precizeaza nr de cromozomi (46); al doilea constitutia cromozomilor sexuali (XX, XY); al treilea anomaliile de nr si structura ale autozomilor ; Ex: 46,XX,t(9;22),+8 In urma tehnicilor de bandare fiecare brat cromozomial poate fi divizat in mai multe regiuni, iar o regiune in benzi si subbenzi. Ex : 1q21.1 cromozom 1, brat lung, regiunea 2, banda 1, subbanda 1.

Citogenetica molecularaPrincipiu: hibridizare prin complementaritate a unei sonde ADN cu o anumita regiune a unui cromozomPentru a fi evidentiate dupa hibridizare, sondele sunt marcate cu un fluorocrom(vizibil la microscopul cu modul de fluorescenta)

Sonde centromericeSonde telomericeSonde locus specificeWhole chromosome paintsM-FISH si SKY

Sonda centromerica cromozom 3

Sonde subtelomerice pe cromzom 1

Whole chromosome paint cromozom 1Whole arm paint cromozom 1

Celulele somatice normale sunt diploide (n=46)Celulele sexuale normale sunt haploide (n=23)Euploidie = constitutie cromozomiala cu multiplu exact al lui n ; de ex. n, 2n, 3n, 4n, etc PoliploidiileAneuploidiile

Poliploidiile = prezenta in plus a unuia sau mai multor seturi haploide de cromozomi ( 3n =69 triploidie; 4n=92 tetraploidie). Cauza dispermia (fecundarea unui ovul de doi spermatozoizi); rar, fertilizarea unui gamet normal (n) de un gamet diploid (2n): spermatozoid (diandrie), ovul (diginie); produc modificari majore ale fenotipului, cu efect letal

Monosomii = prezenta in celula somatica a unui singur cromozom, in locul unei perechi de cromozomi(2n-1); singura monosomie compatibila cu viata monosomia XTrisomii = prezenta in celula somatica a 3 exemplare ale aceluiasi cromozom (2n+1)in locul perechii normale ( majoritatea trisomiilor complete sunt incompatibile cu viata exceptie trisomia 21,18 si 13 numai in mozaic)In cazul anomaliilor gonosomale sunt posibile tetrasomii/pentasomii

Monosomie de cromozom X, caritip 45, X0

Exista 2 tipuri de anomalii cromozomiale importante in cancer:1. Rearanjamente cromozomiale echilibrate (translocatiile si inversiile) si translocatii neechilibrate2. Castigarea sau pierderea unui cromozom (aneuploidie), sau a unei parti din cromozom ( aneuploidie segmentala) Aceste 2 tipuri de anomalii cauzeaza fie activarea unor oncogene, fie deletia unor gene supresor tumoral, fie formarea unor gene hibrideClona= 2 celule prezinta aceleasi anomalii structurale sau aditia aceluiasi cromozom si 3 celule care prezinta pierderea aceluiasi cromozom

Oncogenele = variante mutante ale unei clase de gene normale numite protooncogene. Activarea acestor gene duce la proliferare celulara sau confera protectie fata de mecanismele de supresie tumoralaGenele supresoare a cresterii tumorale = gene ce blocheza dezvoltarea neoplaziilor maligne prin reglarea cresterii si proliferarii celulare. Mutatii cu pierderea functiei acestor gene conduc la proliferare si crestere celulara necontrolata si la apoptoza ineficienta

A.Cromozomul Philadelphia (Ph) t(9;22)

B.Translocatii si inversii comune

C.Deletii, castigarea sau pierderea unui cromozom

D.Anomalii cromozomiale mai putin comune

Criteriu de diagnostic pentru LMC Rearanjament t(9;22) (q34;q11.2) implicand Breakpoint Cluster region (BCR) (22q11) si Abelson kinase (ABL) (9q23) prezent in 90-95% din cazurile de LMC la diagnostic5-10% din cazurile de LMC pot sa nu aiba rearanjamentul clasic ci un rearanjament complex in care sunt implicati cei 2 cromozomi 9,22 sau o translocatie criptica (identificabila prin FISH)Aceasta translocatie creeaza gena de fuziune BCR-ABL producand 3 proteine diferite functie de situl de rupere al genei BCR (p190(LAL),p210(LMC) si p230 - exista mai multe variante acestea fiind celel mai frecvente)

Citogenetica joaca un rol important in monitorizarea pacientilor cu LMC Raspunsul citogenetic (CyR) putand fi complet, major,minor si minimalRaspunsul complet absenta cromozomului Philadelphia iar major prezenta lui in procent de 35.Pe langa faptul ca stabileste diagnosticul (prezenta cromozomului Philadelphia) citogenetica poate prezice trecerea din faza cronica in faza accelerata sau criza blastica Cele mai comune modificari care pot anunta criza blastica sunt aparitia trisomiei 8 si izocromozomul 17

Anomaliile cromozomiale primare sunt reprezentate de translocatia echilibrata intre doi cromozomi diferiti sau inversie: t(8;21), t(15;17) and inv(16)Anomalii neechilibrate: deletia, pierderea sau castigarea unui cromozom reprezentate de: deletia 5q, monosomia 7, deletia 7q, trisomia 8, deletia 9q, trisomia 11,trisomia 13, and trisomia 1Aceste rearanjamente implica gene cu rol in hematopoieza normala

10-20% din pacientii cu LAM au un caritip complex ce se asociaza cu un prognostic prostCARIOTIP COMPLEX: prezenta a cel putin trei anomalii citogenetice70-80% din pacientii care prezinta t(8;21) au ca aberatie secundara pierderea cromosomului X30-50% din pacientii cu inv(16) au ca aberatie secundara trisomia de 8,21 si 2230-40% din pacientii cu t(15;17) au ca aberatie secundara trisomia 8 si isocromosom17*

Frecventa: - 50% din LAM2Prognostic favorabil cu remisiune completa in 90%din cazuri, dar recaderile sunt frecvente Gene implicate: AML1(8q22) ETO(21q22)Anomalii aditionale: monosomie Y, X, 7 trisomie 8 del(7q), del(9q)

LAM3(promielocitara) Frecventa: 70% din LAP Prognostic favorabil Gene implicate: PML(15q25) RAR(17q21)Gena hibrid: PML/RAR (106kDa) Absenta acestei translocatii la un numar mic de pacienti se explica prin prezenta altor translocatii ce au in comun reararanjarea genei RAR: t(11;17)(q23;q12-21), PLZF/RAR t(11;17)(q13;q21), NuMA/RAR t(5;17)(q35;q12-21),NPM1/RAR

LAM4 cu eozinofile Frecventa: - 5-10% din LAM - 30% din LAM4 Prognostic favorabil (supravietuire mediana de 5 ani) Gene implicate: MYH11(16p13) CBF(16q22)Anomalii aditionale:+8, +21, -7/del(7q), +13, -5/del(5q)

Anomalii Cromozomiale Gene Prognostic

t(9;22)(q34;q11.2) BCR/ABL Nefavorabil t(4;11)(q21:q23) AF4/MLL Nefavorabil t(1;19)(q23;p13.3) PBX1 (PBX1/E2A) Nefavorabil t(12;21)(p13;q22) TEL/AML1 Favorabil Hyperdiploid >50 Favorabil Hypodiploidy Nefavorabil

Studiul citogenetic joaca un rol important in evaluarea pacientilor cu SMD avand rol in evaluarea prognosticului cat si in alegerea terapieiMajoritatea anomaliilor cromozomiale sunt nespecifice cu exceptia del 5q50% din pacientii cu SMD au ca anomalie cromozomiala deletia interstitiala 5q,7q,20q,11q,13q,12p si 17q15% prezinta monosomii, trisomii, translocatii neechilibrate

Anomalii cromozomialePrognosticCariotip normal, 5q- izolat, 20q- izolat,-Y izolat BunTrisomia 8IntermediarAnomalii ale crz 7, Cariotip complex,Translocatii specifice t(1;3); t(6;9);rearanjamente in care este implicat 11q23; anomalii 3q21q26 si t(1;7) (p11;q11)Nefavorabil

*