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Cariotipo

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Cariotipo

Il cariotipo è definito come l’insieme di tutti i cromosomi di una cellula, ordinati per dimensione e morfologia.

Definizione e Storia della Citogenetica

La citogenetica è lo studio e l’osservazione dei cromosomi mediante microscopia ottica. Storicamente impiegata anche per mappare la posizione fisica dei geni (prima del sequenziamento del genoma umano), oggi è utilizzata prevalentemente in ambito clinico per identificare anomalie numeriche e strutturali del cariotipo.

Tappe Storiche Principali

  • Fino al 1952: Si riteneva erroneamente che il numero di cromosomi nell’uomo fosse 48, poiché le analisi venivano condotte principalmente su cellule tumorali (le quali presentano frequenti anomalie cromosomiche multiple).
  • 1956: Il ricercatore indonesiano Tjio J.H. mise a punto tecniche di preparazione cellulare che consentirono di stabilire il corretto numero di cromosomi umani in cellule somatiche fisiologiche: 46 (corredo diploide, composto da 2 set aploidi di 23 cromosomi, uno materno e uno paterno).
  • 1959: Lejeune J. identificò la prima patologia causata da un’anomalia cromosomica numerica: la trisomia del cromosoma 21, responsabile della Sindrome di Down.
  • 1960 (Nowell P.C. e Hungerford D.A.): Identificazione del cromosoma Philadelphia (Ph) in pazienti affetti da leucemia mieloide cronica (LMC). Fu la prima dimostrazione che una neoplasia potesse essere causata da una specifica alterazione del cariotipo. Clinicamente, l’analisi del cariotipo rimane preferibile poiché i punti di rottura (breakpoints) cromosomici variano tra i diversi pazienti, rendendo l’analisi molecolare diretta poco affidabile.
  • 1960 (Conferenza di Denver): I genetisti organizzarono una nomenclatura uniforme per i cromosomi, raggruppandoli per morfologia e numerandoli da 1 a 23.
  • 1970 (Caspersson T.): Introduzione delle prime tecniche di bandeggio (bande Q fluorescenti) che permisero di distinguere in modo univoco ciascuna coppia cromosomica tramite un pattern a codice a barre (“barcode”).

Caratteristiche dell’Esame

  • Fase di Analisi: L’esame del cariotipo si esegue estraendo i cromosomi nella loro forma più compattata, ovvero la fase metafasica (o prometafasica, per una risoluzione maggiore) della divisione cellulare.
  • Procedimento Citogenetico: Le coppie di cromosomi omologhi vengono identificate dal citogenetista in base al bandeggio e alla posizione del centromero, per poi essere allineate e ordinate (storicamente ritagliate manualmente, oggi digitalmente tramite computer).
  • Corredo Umano Diploide: Il cariotipo umano normale presenta 22 coppie di autosomi (cromosomi non sessuali, uguali tra omologhi per ordine e quantità di geni, ma non per sequenza nucleotidica) e una coppia di cromosomi sessuali (eterosomi).
    • XY: Indica un assetto cromosomico maschile.
    • XX: Indica un assetto cromosomico femminile.

Fonti di Cellule e Allestimento della Coltura

Per studiare il cariotipo sono necessarie cellule in attiva divisione.

Fonti Cellulari

  1. Sangue periferico: Il tessuto d’elezione per la semplicità e la mini-invasività del prelievo.
  2. Fibroblasti (biopsia cutanea): Prelievo più invasivo, necessario quando si sospettano mosaicismi tessuto-specifici o patologie in cui le cellule ematiche non esprimono il difetto genetico (es. per la diagnosi della Sindrome di Pallister-Killian).
  3. Midollo osseo: Utilizzato prevalentemente in oncoematologia.
  4. Tumori solidi: Per lo studio citogenetico delle neoplasie.
  5. Villi coriali: Per la diagnosi prenatale precoce (10ª-12ª settimana di gestazione).
  6. Liquido amniotico (amniociti): Per la diagnosi prenatale standard (14ª-16ª settimana di gestazione).

Fasi del Protocollo di Coltura (da Sangue Periferico)

  1. Prelievo: Il sangue viene raccolto in provette a tappo verde contenenti litio eparina como anticoagulante per evitare l’agglutinazione delle cellule.
  2. Stimolazione: Le cellule vengono messe in coltura in presenza di fitoemoagglutinina (PHA), un mitogeno specifico che stimola la divisione cellulare dei linfociti T (che altrimenti rimarrebbero in uno stato quiescente ).
  3. Incubazione: La coltura viene mantenuta in incubatore per 48-72 ore.
  4. Blocco Mitotico: Si aggiunge colchicina (o un suo derivato), che disgrega i microtubuli del fuso mitotico, bloccando le cellule in metafase.
  5. Shock Ipotonico (Ipotonizzazione): Le cellule vengono raccolte e trattate con una soluzione ipotonica. L’ingresso di acqua rigonfia le cellule, determinando la rottura della membrana cellulare e la dispersione dei cromosomi su vetrino, rendendoli ben separati e distinguibili.
  6. Colorazione e Analisi: I cromosomi vengono colorati (es. tramite bandeggio G) e analizzati al microscopio ottico.

Struttura del Referto e Nomenclatura delle Bande

Il referto del cariotipo non contiene immagini, ma una formula standardizzata secondo l’ISCN (International System for Human Cytogenomic Nomenclature):

  • Cariotipo normale femminile: 46, XX
  • Cariotipo normale maschile: 46, XY
  • Cariotipo patologico (es. Sindrome di Down): 47, XX, +21 o 47, XY, +21
  • Il referto indica inoltre la tecnica di bandeggio utilizzata, il numero di cellule analizzate e la risoluzione (espressa come numero totale di bande visibili nel cariotipo, solitamente intorno a 400-500 bande).

Mappatura delle Bande (Ideogrammi)

Il genetista utilizza ideogrammi in cui ogni cromosoma è diviso in regioni e bande numerate in base alla distanza dal centromero (più basso è il numero, più la banda è vicina al centromero):

  1. Braccio cromosomico: p (corto) o q (lungo).
  2. Numero della regione.
  3. Numero della banda.
  4. Numero della sottobanda (es. p21.1).

Scopo Diagnostico

L’analisi del cariotipo viene impiegata per identificare alterazioni cromosomiche di numero o di struttura.

  • Esempio: La presenza di tre copie del cromosoma 21 definisce la trisomia 21, associata alla Sindrome di Down.

(Sezione espansa con: sbobina 19)

(Integrazione da: sbobina 23)

Campi di Applicazione della Citogenetica

La citogenetica si applica nello studio di due tipologie di alterazioni:

  1. Ricerca di anomalie costituzionali: Presenti in tutte le cellule dell’organismo (insorte pre-zigoticamente o ereditate).
    • Diagnosi prenatale: Screening e diagnosi durante la gravidanza (es. su villi coriali o amniociti).
    • Diagnosi postnatale: Eseguita dopo la nascita in presenza di sospetti clinici o familiarità.
  2. Ricerca di anomalie acquisite: Limitate a specifiche linee cellulari insorte post-zigoticamente (somatiche).
    • Citogenetica oncologica: Identificazione di riarrangiamenti specifici diagnostici o prognostici (es. anomalie cromosomiche nei tumori).
    • Studi di mutagenesi: Monitoraggio dell’esposizione ad agenti mutageni ambientali o occupazionali.

Indicazioni per lo Studio del Cariotipo in Epoca Post-natale

L’analisi del cariotipo post-natale viene indicata in presenza di:

  • Presenza di un fenotipo clinico suggestivo di sindrome cromosomica nota o malformazioni congenite multiple.
  • Disabilità intellettiva o ritardo grave dello sviluppo psicomotorio.
  • Amenorrea primaria (sospetto Sindrome di Turner) o ipogenitalismo/ipogonadismo (sospetto Sindrome di Klinefelter).
  • Infertilità di coppia o poliabortività.
  • Familiarità nota per anomalie cromosomiche strutturali o anamnesi per nascita di plurimalformati.
  • Accesso a tecniche di fecondazione assistita.

(Integrazione da: sbobina 30) Nell’ambito della citogenetica oncologica, l’esame del cariotipo è fondamentale per identificare alterazioni specifiche quali la traslocazione del cromosoma Philadelphia nella leucemia mieloide cronica. A causa della variabilità intrinseca dei punti di rottura (breakpoints) cromosomici, l’analisi citogenetica macroscopica del cariotipo offre un’affidabilità superiore rispetto ai saggi di biologia molecolare diretti a livello di sequenza.

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