Cos’è lo studio citogenetico?

L'analisi citogenetica (o mappa cromosomica o cariotipo) è lo studio dei cromosomi delle cellule. I cromosomi contengono i geni che sono costituiti da DNA, la molecola che contiene tutte le informazioni necessarie per la “costruzione” dell'individuo e il funzionamento dell'organismo.

Nelle cellule degli esseri umani ci sono 46 cromosomi: 23 cromosomi provengono dal padre con lo spermatozoo e 23 dalla madre con la cellula uovo. Spermatozoi e cellule uovo sono cellule germinali e sono le uniche a contenere solo 23 cromosomi. Se lo spermatozoo porta il cromosoma X nascerà una femmina, se porta il cromosoma Y nascerà un maschio. Il cariotipo di una femmina normale sarà quindi 46, XX mentre quello di un maschio 46, XY. Per studiare i cromosomi è necessario utilizzare tecniche di coltura in quanto solo durante la divisione cellulare è possibile visualizzarli.

A cosa serve?

Lo studio citogenetico serve a verificare che   non ci siano alterazioni del numero e/o della struttura dei cromosomi che possono essere responsabili di malattie caratterizzate da ritardo mentale (es: Sindrome di Down), infertilità/sterilità (es: Sindromi di Turner e Klinefelter), ritardo psicomotorio e del linguaggio, della crescita e dello sviluppo. Anche l’abortività precoce ripetuta può essere conseguenza di un errore cromosomico in uno dei genitori (3-5% dei casi).

Quando è opportuno eseguire lo studio citogenetico?

Citogenetica prenatale
Viene effettuata in gravidanze nelle quali vi sia un aumentato rischio di anomalie cromosomiche del feto: età materna uguale o maggiore ai 35 anni (compiuti prima della nascita del figlio), figlio affetto da errore di numero dei cromosomi, genitori portatori di riarrangiamenti strutturali che non mostrano segni clinici, genitori con errori di numero dei cromosomi del sesso (es: 47,XXX; 47,XXY ), anomalie del feto evidenziate in ecografia, indicazioni derivanti da test biochimici (es: bi-test), aborti spontanei ripetuti. Mediante prelievo transaddominale può essere eseguita una villocentesi durante il primo trimestre di gravidanza (9-12 settimane) oppure un'amniocentesi durante il secondo trimestre (15-18 settimane). Per la villocentesi si prelevano cellule della placenta (villi coriali) che hanno la stessa origine (e quindi lo stesso patrimonio genetico) di quelle fetali, mentre per l’amniocentesi si studiano cellule fetali che si trovano nel liquido amniotico (amniociti).

Citogenetica post-natale
Lo studio del cariotipo si esegue in pazienti con sospetta sindrome cromosomica, genitori e familiari di soggetti con anomalie cromosomiche, genitori di soggetti malformati o con sospetta sindrome cromosomica deceduti senza diagnosi, qualora si riscontri ritardo mentale e/o difetti congeniti, ritardo dell'accrescimento, sui neonati nati morti, coppie con aborti spontanei ripetuti, infertilità maschile, femmine con amenorrea primaria o secondaria (assenza o interruzione del ciclo mestruale).

Citogenetica su materiale abortivo
Circa il 15-20% di tutte le gravidanze riconosciute esita in un aborto spontaneo e più del 50% ha un alterato numero e/o struttura dei cromosomi che è causa dell’interruzione della gravidanza. Lo studio citogenetico dei tessuti abortivi è quindi di fondamentale importanza per comprendere la causa dell’interruzione della gravidanza, e di supporto alla coppia (in quanto nella maggior parte dei casi l’errore cromosomico è puramente casuale e non comporta un rischio aumentato che l’evento si ripeta).

Citogenetica dei tumori
L’analisi citogenetica può essere eseguita anche per studiare i tumori, sia ematologici (es. leucemie) che solidi (es. polmone, mammella, fegato, vescica). Certi riarrangiamenti cromosomici sono “tumore specifici” e permettono quindi una diagnosi corretta a fronte di un sospetto o dubbio clinico. Per esempio il riscontro del cromosoma Philadelphia in un aspirato midollare di un paziente con sospetta leucemia, permette di diagnosticare una leucemia mieloide cronica; oppure la presenza della traslocazione t(X;18) in una coltura cellulare allestita da biopsia di tumore solido, permette di diagnosticare un Sarcoma Sinoviale.

Nuove tecnologie: Ibridazione in Situ Fluorescente (FISH)

Lo sviluppo di tecniche sofisticate definite di “ Citogenetica Molecolare”, quali ad esempio l’Ibridazione In Situ Fluorescente (FISH), permette di eseguire studi citogenetici più approfonditi in quanto consente la localizzazione di una specifica sequenza di DNA su preparati fissati di cromosomi, nuclei interfasici e sezioni di tessuto, ottenuti da qualsiasi tipo di materiale biologico (sangue, biopsie, liquido amniotico, gameti), sia esso fresco, crioconservato o paraffinato. La tecnica FISH si basa sulla proprietà del DNA di denaturarsi in modo reversibile (apertura della doppia elica) e prevede il legame tra un frammento di DNA specifico per la regione di interesse  - marcato con composti fluorescenti (sonda) - e la sequenza di DNA complementare del preparato che è stato fissato e montato su un vetrino portaoggetti: la regione cromosomica di interesse risulta così facilmente individuabile ad un microscopio a fluorescenza.

La FISH rappresenta un indispensabile complemento della citogenetica tradizionale in quanto è caratterizzata da un maggiore potere di risoluzione: consente infatti di caratterizzare anomalie cromosomiche di numero e di struttura non definibili attraverso le tecniche di citogenetica classica e di identificare riarrangiamenti criptici, non visibili neppure dopo bandeggio ad alta risoluzione. La FISH non viene applicata di routine all’a nalisi del cariotipo, ma solo nei casi selezionati in base a specifici sospetti diagnostici o per approfondire determinate anomalie citogenetiche.

Una delle applicazioni più recenti è in campo oncologico: in molti casi infatti, specialmente per le colture di tumori solidi, non si ottiene crescita e divisione cellulare quindi non si possono evidenziare i cromosomi ed analizzarli. Inoltre, il livello di risoluzione dello studio condotto con la citogenetica tradizionale, non permette di identificare anomalie che potrebbero riguardare un solo gene.

A partire dal 2000 sono state messe a punto sonde di DNA in grado di riconoscere anomalie specifiche per esempio del tumore della vescica per il quale vengono utilizzate quattro sonde che riconoscono i cromosomi 3, 7, 17 e nove marcate con fluorocromi diversi (Multicolor FISH).

Il Laboratorio di Citogenetica dell’Istituto Clinico Humanitas è un centro di riferimento per lo studio del tumore della vescica. Dopo uno studio condotto per verificare l’efficacia di questo test, è stata introdotta l’analisi UROVYSION® nella pratica clinica, in collaborazione con l’Unità Operativa di Urologia. Il test non è invasivo e permette di individuare in 48 ore cellule tumorali ottenute da un semplice campione di urine. Il test ha un elevato potere predittivo: ciò significa che la FISH identifica anomalie cromosomiche tipiche del tumore prima che ci sia evidenza di malattia all’indagine cistoscopica o positività di altri marcatori diagnostici quali le CTM (cellule tumorali maligne). Nel 2001 il test è stato approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) americana per il monitoraggio della ricorrenza di malattia in pazienti che avessero già avuto una diagnosi di tumore e fossero stati sottoposti ad intervento di rimozione e/o terapia con BCG, e nel 2004 per la diagnosi in pazienti con ematuria.

La FISH può anche fornire informazioni sulla terapia più adeguata per un certo tipo di tumore in un determinato paziente (Targeted Therapy). Si sa per esempio che pazienti con tumore della mammella che abbiano una FISH positiva per l’amplificazione di un gene chiamato HER-2/neu, la cui proteina viene esposta sulla membrana cellulare del tumore, rispondono alla terapia con un particolare farmaco, trastuzumab, un anticorpo che si lega al recettore neutralizzandolo (terapia immunologica). Il test si chiama PATHVYSION® ed è approvato dalla FDA. La FISH si può anche utilizzare per studiare l’amplificazione di un altro gene chiamato EGFR, nel tumore del polmone e del colon. Anche in questo caso si possono utilizzare farmaci diversi a seconda che   nel tumore del paziente si riscontri o meno l’amplificazione del gene. In questi casi non si tratta di terapia che utilizza anticorpi ma piccole molecole che inibiscono la divisione cellulare (terapia biologica).

Nuove frontiere si aprono con l’applicazione della FISH anche per altri tipi di tumore come il melanoma, dove la diagnosi differenziale con il nevo displastico risulta particolarmente difficile se basata solamente su criteri morfologici.