Cytogenetika II.
Klidný advent a radostné Vánoce přeje E.K.
Strukturní chromozomové aberace
Strukturní chromozomové aberace
• Změny struktury chromozomů
• Karyotyp pacienta může, ale nemusí mít normální počet chromozomů – některé strukturní aberace souvisí s numerickými aberacemi.
• Strukturní aberace je třeba odlišit od variant, které zpravidla nepředstavují riziko pro pacienta ani pro jeho potomstvo.
Rozdělení strukturních aberací
• Podle původu
• Podle počtu chromozomů
• Podle toho, zda bylo nebo nebylo
změněno množství genetického materiálu
Podle původu
• Primární
• Sekundární
zlom
translokace
reparace
Podle počtu změněných chromozomů
• Intrachromozomové
– V rámci 1 chromozomu
• Interchromozomové
– V rámci 2 i více chromozomů
např. delece
např. translokace
Podle toho, zda bylo nebo nebylo změněno množství genetického
materiálu• Balancované
– zpravidla normální fenotyp
– nebezpečí postižení potomstva
• Nebalancované
– parciální monozomie, parciální
trizomie atd.
– většinou abnormální fenotyp
např. reciproká translokace
např. nereciproká translokace:
parciální trizomie
parciální monozomie
Vznik strukturních aberací
• Při reparaci chromozomových zlomů – interchromozomové přestavby většího rozsahu
• Následkem nerovnoměrného crossing-overu – intrachromozomové přestavby malého rozsahu – mikrodeleční syndromy, eventuálně translokace X;Y
• Blíže viz skripta Klinická cytogenetika I. – kapitola 12, str. 79 – 83
G1-fáze G2-fáze Metafáze
jed
no
chro
mat
ido
vý
zlo
md
vou
chro
mat
ido
vý
(ch
rom
ozo
mo
vý)
zlo
m
klastogen
klastogen
Jednochromatidový a dvouchromatidový zlom
normální reparovaný chromozom
reciproká translokace chromozomů
dicentrický chromozom
(vzniká translokací dvou částí chromozomů obsahujících centromeru, acentrické fragmenty zpravidla zanikají)
reparace
reparace
reparace
Zlomy a další strukturní přestavby
gap
zlom
triradiál
kvadriradiál
chromatidový zlom
dvouchromatidový (chromozomový) zlom
kvadriradiál
reparace
Vznik kvadriradiálu
Vznik strukturních aberací
• Při reparaci chromozomových zlomů – interchromozomové přestavby většího rozsahu
• Následkem nerovnoměrného crossing-overu – intrachromozomové přestavby malého rozsahu – kryptické (submikroskopické) přestavby
– Mikrodeleční, resp. mikroamplifikační syndromy, eventuálně translokace X;Y
párování homologických chromozomů
(bivalent)
crossing-overchromozomy s
rekombinovanými chromatidami
Crossing-over
ABCD
ABCD
ABCD
ABCD
ABCD
ABBCD
ACD
ABCD
ABCD
ACD
ABBCD
ABCD
du
plikace del
ece
nerovnoměrný crossing-over v profázi prvního
meiotického dělení
závěr prvního meiotického
dělení
závěr druhého
meiot. dělení
chro
mo
zom
s d
up
likací del
eto
van
ý ch
rom
ozo
m
Nerovnoměrný crossing-over22 22
del(22q11) dup(22q11)
syndrom DiGeorge
syndrom cat-eye
normální normální
Základní typy strukturních chromozomových aberací
A A
B B
C C
A A
B B
C C
A A
B B
C C
A A
C C
původní chromozom
deletovaný chromozom
terminální delece
intersticiální delece
Delece
Syndrom cri du chatcat cry syndrom
syndrom kočičího křiku
Terminální delece krátkých ramének chromozomu 5
46,XY,del(5)(p15.2)
zjednodušený zápis: 46,XY,del(5p)
Mikrodeleční syndromy
Mikrodeleční syndromy• Patří k nejčastějším syndromům způsobeným
chromozomovými aberacemi (průměrná incidence
1/10000 novorozenců)
• Podkladem jsou většinou tzv. submikroskopické neboli
kryptické aberace.
• Contiguous gene syndromes (syndromy sousedících
genů)
• U většiny se projevuje výrazná variabilita fenotypových
projevů, mikrodelece chromozomů není u všech
pacientů prokazatelná.
Syndrom DiGeorge
Syndrom DiGeorge
• vrozená srdeční vada • nízká hladina ionizovaného vápníku
v krvi (hypokalcémie)• aplázie, popř. hypoplázie thymu – v
některých případech vede k defektu imunity
• rozštěp patra, popř. gotické patro• abnormální obličejové rysy
Syndrom DiGeorge - facies
Syndrom DiGeorge – typické znaky
Nejčastějším molekulárně cytogenetickým nálezem je mikrodelece dlouhých ramének
chromozomu 22 (22q11.2).
hypertelorismus
mikromandibulaníže nasedající dysplastický ušní boltec
„antimongoloidní“ směr očních
štěrbin
22 del(22)(q11)
Mikrodelece chromozomu 22q11• Má značně variabilní fenotyp. • Vyskytuje u 1/4000 novorozenců. • Mikrodeleci 22q11 lze u 90% pacientů s
charakteristickým fenotypem prokázat metodou hybridizace in situ.
Ukázky jiných pacientů s mikrodelecí chromozomu 22q11.
Mikrodelece chromozomu 22q11
• U 10% pacientů
prokazujeme mikrodeleci
také u jednoho z rodičů.
• Proto provádíme i jejich
molekulárně cytogenetické
vyšetření.
Matka pacientky s prokázanou mikrodelecí chromozomu 22q11. Nemá srdeční vadu ani defekt imunity, pouze v
dětství prodělala operaci rozštěpu patra.
Familiární výskyt mikrodelece chromozomu 22q11
• Často pozorujeme výraznou fenotypovou diskordanci nejen mezi rodiči a jejich potomky, ale dokonce mezi jednovaječnými dvojčaty.
• Velká variabilita způsobuje často obtíže při diagnostice.
Další syndromy, u nichž nalézáme mikrodeleci chromozomu 22q11:
• Velokardiofaciální syndrom
• syndrom Shprintzen
• syndrom Takao (Conotruncal anomaly face
syndrome)
• syndrom Kenny-Caffey
• Spolu s DGS řadíme všechny uvedené
syndromy do asociace CATCH22.
Asociace CATCH 22
Cleft palate
Cardiac defect
Abnormal face
Thymic aplasia
Hypocalcemia
Ca2+
Chromosome 22
CATCH22
• V současnosti se
doporučuje název
„syndrom mikrodelece
chromozomu 22“.
Další mikrodeleční syndromy
• syndromy Prader-Willi / Angelman – delece 15q11-q13
• syndrom Williams-Beuren – delece 7q11.23
• syndrom Miller-Dieker (lisencefalie 1. typu) – delece 17p13.3
• syndrom Smith-Magenis – delece 17p11.2• syndrom Rubinstein-Taybi – delece
16p13.3• syndrom WAGR – delece 11p13
A A
B BC CD D
A A
D D
B BC C
A A
B BC CD D
A AB B
C CD D
paracentrická inverze
pericentrická inverze
původní chromozom
invertovaný chromozom Inverze
Inverze chromozomu 10
delece koncových segmentů
původní chromozom
kruhový chromozom
místo spojení p- a q-ramének
Kruhový chromozom (ring)
Kruhový chromozom 7
Kruhový chromozom 7- parciální karyotyp
Translokace
tandemová translokace
reciproká translokace
robertsonská translokace
(centrická fúze)
Robertsonská translokace
= robertsonská fúze
= centrická fúze
Translokace dvou akrocentrických chromozomů, splynutí centromer.
derivovaný chromozom
Robertsonská translokace chromozomů 14 a 21
translokační forma Downova syndromu
der(14;21)
46,XY,der(14;21)(q10;q10),+21starší zápis 46,XY,t(14;21)
Karyotyp matky
balancovaná robertsonská translokace chromozomů 14 a 21
45,XX,der(14;21)(q10;q10)starší zápis 45,XX,t(14;21)
Riziko pro další těhotenství
Normální karyotyp
Přenašeč M. Down Trizomie 14
Monozomie 21
Monozomie 14
Prenatálně letálníTeoretické riziko 1/3 … 33%
Empirické riziko 8 – 10%
Chromozomová konstituce matky-přenašečky:
Izochromozomi(Xp)
i(Xq)
Normální rozdělení v anafázi Abnormální rozdělení –
vznik izochromozomů Xp a Xq
Fragilní místa• Nebarvitelné úseky na chromozomech• Nejde zpravidla o chromozomové
přestavby, ale o změnu na úrovni DNA (expanze repetitivních tripletových sekvencí)
• Často je lze vizualizovat jen za zvláštních kultivačních podmínek:– Např. folát senzitivní fragilní místa (lze zjistit
jen při kultivaci v médiu s nízkým obsahem folátu anebo s antagonisty folátu – tj. fluorodeoxyuridinem nebo metotrexátem)
Syndrom fragilního X
• Nejčastější příčina geneticky podmíněné mentální retardace u mužů.
• Gonozomově recesivní přenos – ženy jsou zpravidla přenašečkami bez výrazného postižení, mají však 50% pravděpodobnost, že jejich syn bude postižen tímto syndromem
Na chromozomu X je patrné fragilní místo v pruhu Xq27.3
• 46,Y,fra(Xq27.3)
• Vznik fragilního místa je podmíněn amplifikací tripletových repetititivních sekvencí v genu FMR1
• Mutace se v současnosti vyšetřuje většinou molekulárněbiologickými metodami.
Viz Klinická genetika I. – str. 95 – 94
gen FMR1(CGG)n
n = 6 – 55 … normální počet repetitivních sekvencí
n = 55 – 200 … premutace bez klinické manifestace
n = více než 200 (většinou 200 – 500) ... plná mutace, postižený jedinec
5´ 3´
Fragilní místo FRAXA – Gen FMR1
Ukázky pacientů
Marker chromozomy
• SMCs (Small Marker Chromosomes)• Supernumerary chromosomes• Malé, nadpočetné chromozomy, jejichž
původ nelze běžnými cytogenetickými metodami identifikovat
• Fenotyp může ale nemusí být ovlivněn – záleží na rozsahu markeru.
• Původ markeru lze identifikovat jen molekulárně cytogeneticky.
47,XY,+mar
47,XX,+mar
Na shledanou!
Další mikrodeleční syndromy
Syndromy Prader-Willi/Angelman
incidence cca 1/10000 – 20000
Zpět k hlavní prezentaci
Syndromy Prader-Willi/Angelman klinický obraz
PWS• lehká až střední
mentální retardace
• hypogonadismus
• hypotonie
• hyperfagie, obezita
• malá postava, krátké končetiny
AS• těžká mentální
retardace
• opoždění řeči
• cerebelární syndrom
• ataktická chůze
• neadekvátní smíchZpět k hlavní prezentaci
Syndrom Prader-Willi
Prader-Willi syndrom – facies
Prader-Willi syndrom
Syndrom Angelman
Ritratto di fanciullo con disegno(dítě s obrázkem)
Giovanni Francesco Caroto (1480-1555)
• Anglický lékař Dr. Harry
Angelman popsal
Angelmanův syndrom v roce
1965.
• Inspirací k pojmenování
„puppet children“ (eventuálně
„happy puppet children“) mu
byl obraz, který spatřil při své
návštěvě Castelvechio
Museum ve Veroně.
Chromozom 15
U syndromů Prader-Willi i
Angelman je nejčastějším
nálezem mikrodelece pruhů
q11-q13 na chromozomu 15
15q11-q13 (q12)
Zpět k hlavní prezentaci
Cytogenetické a molekulárněgenetické nálezy u
syndromů Prader-Willi/AngelmanAS
• 70% mikrodelece 15q11-q13
• 10-15% jiné mutace genu UBE3A
• 3-5% uniparentální dizomie
• 2-5% mutace imprintingového centra
PWS• 70% mikrodelece
15q11-q13• 25-28% uniparentální
dizomie • 2-5% mutace
imprintingového centra
Chromozom 15 – pruh q11-q13kritický region (PWACR)
AS region
UBE3A
PW region
SNRPN
PW Region
Zpět k hlavní prezentaci
MP
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
Paternální chromozom
Maternální chromozom
Úsek PWCR je funkční;
úsek ASCR je inaktivován methylací.
Úsek PWCR je inaktivován methylací.;
úsek ASCR je funkční
Paternální a maternální imprinting
syndrom Prader-Willi Angelman
P PM M
M PM P
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
PWCR
ASCR
Del
ečn
í fo
rmy
Un
ipar
entá
lní
diz
om
ie (
UP
D)
Imprinting
• Stav, kdy dochází k odlišné expresi alel v
závislosti na jejich rodičovském původu.
• U syndromů Prader-Willi, resp. Angelman
závisí na tom, zda jedinec získá
deletovaný chromozom 15 od otce nebo
od matky.
Cytogenetické a molekulárněgenetické nálezy u syndromů Prader-Willi/Angelman
AS• 70% mikrodelece
15q11-q13• 10-15% jiné mutace
genu UBE3A• 3-5% uniparentální
dizomie • 2-5% mutace
imprintingového centra
PWS• 70% mikrodelece
15q11-q13• 25-28% uniparentální
dizomie • 2-5% mutace
imprintingového centra
Zpět k hlavní prezentaci
Syndrom Williams-Beuren
Zpět k hlavní prezentaci
Syndrom Williams-Beuren• irides stellatae
• hypertelorismus
• otevřená ústa, silné rty
• abnormální dentice
• supravalvulární aortální
stenóza
• hyperkalcémie,
hypoparathyreoidismus
• psychomotorická retardace
• mikrodelece chromozomu
7q11.23 (geny ELN, LIMK1)„elfin face“
Syndrom Williams-Beuren
Molekulárně cytogeneticky lze
mikrodeleci chromozomu
7q11.23 prokázat u 95% pacientů s typickými projevy
WBS.
Zpět k hlavní prezentaci
Syndrom WAGR
• Wilmsův tumor (nefroblastom)
• Aniridie (chybění duhovky)
• Growth and mental retardation = růstová a mentální retardace
• V některých případech zjišťujeme mikrodeleci chromozomu 11p13 (gen WT1), eventuálně 11p15 (gen WT2)
Zpět k hlavní prezentaci
Syndrom WAGR
Zpět k hlavní prezentaci
Uniparentální dizomie (UPD)
• Stav, kdy oba homology určitého
chromozomu pocházejí od stejného
rodiče.
• Rozlišujeme:
– Maternální UPD
– Paternální UPD
Možné způsoby vzniku UPDg
ame
tyzy
go
ta
normální
em
bry
o
UPD
trisomy rescue
Uniparentální dizomie
• Izodizomie – dvě stejné kopie
chromozomu
• Heterodizomie – přítomny oba
homologické chromozomy od
jediného rodiče
Možný vznik izodizomie
Zpět k prezentaci PW/AS
Zpět k hlavní prezentaci