Klinische Cytogenetica: Les 8

Inleiding tot Les 8: Klinische Cytogenetica

• Les 8 richt zich op de principes van klinische cytogenetica.
• De les omvat vragen over les 7, herhaling van principes van cytogenetica(lees hoofdstuk 5), quizvragen en een introductie tot klinische cytogenetica.
• Het leerdoel is uitleg kunnen geven over de gevolgen van chromosomale en regionale mutaties in autosomen.

Cytogenetische Analyse

• De analyse omvat het in kaart brengen van de organisatie en morfologie van chromosomen.
• Er zijn verschillende technieken beschikbaar, afhankelijk van de vereiste resolutie.

Chromosoom Typen

• Er zijn 3 types humane chromosomen op basis vande positie van het centromeer.
• De types zijn metacentrisch, submetacentrisch en acrocentrisch.
• Acrocentrische chromosomen (13, 14, 15, 21 en 22) hebben satellieten(kopieën van rRNA genen en repeats).
• Telocentrische chromosomen komen niet voor bij mensen

Chromosoom Afwijkingen

• Chromosoom afwijkingen kunnen verschillen op basis van aantal(aneuploïdie) of structuur.
• Autosomen en geslachtschromosomen kunnen betrokken zijn bij deze afwijkingen.

Definities van Chromosoom Aantallen

• Euploïd is het exacte chromosoom aantal(46), terwijl aneuploïd een ander chromosoom aantal(dan 46) is.
• Diploïd wordt 2n, triploïd 3n, tetraploïd 4n
• Monosomie is verlies van 1 chromosoom van een chromosoompaar, zoals bij het Turner syndroom(45,X).
• Trisomie is het hebben van 1 extra chromosoom van een chromosoompaar.
  • Trisomie 21 (Down syndroom), trisomie 13 en trisomie 18 zijn enige autosomen waar trisomie levensvatbaar is doordat ze de kleinste aantallen genen hebben.

Meiotische Nondisjunctie

• Incorrecte recombinaties tijdens synapsis in M1 leidt tot Nondisjunctie
• Verschillende parentale of maternale chromosomen spelen hierin een rol

Chromosoom Afwijkingen in Structuur

• Afwijkingen kunnen ongebalanceerd zijn(wanneer er in het genoom genetisch materiaal mist of is bijgekomen) of gebalanceerd zijn(genoom is compleet).
• Detectie van gebalanceerde/ongebalanceerde afwijkingen zijn afhankelijk van de gebruikte techniek en de resolutie daarvan.
• Ongebalanceerde afwijkingen komen voor bij 1 op de 1600 geboortes en gebalanceerde bij 1 op 500 geboortes.
• Ongebalanceerde afwijkingen ontstaan door deletie en/of duplicatie van (een deel van) chromosomen.
• Gebalanceerde gameten zijn viable, maar ongebalanceerde 50%.

Ongebalanceerde Rearrangement

• Bij deletie is haploinsufficiëntie het gevolg: 1 kopie van een gen is niet voldoende voor de functie.
• Duplicaties zijn minder schadelijk, maar leiden tot onbalans(partiële trisomie) en kunnen genen verstoren.
• Marker chromosomen zijn kleine, niet-geïdentificeerde stukjes of chromosoomarmen dat resulteren in genetische onbalans. Komt vaak voor bij chromosoom 15 en sexchromosomen.
  • Ring chromosomen ontstaan wanneer beide einden breken en fuseren, wat kan leiden tot problemen tijdens mitose.
• Isochromosomen omvatten het verlies van 1 arm(p of q) en duplicatie van de andere arm als spiegelbeeld, wat kan leiden tot partiële monosomie en trisomie. Vaak van X-chromosoom/chromosomen in kankers
• Dicentrische chromosomen(zeldzaam) ontstaan wanneer twee chromosoomsegmenten, elk met een centromeer, fuseren en mitotisch stabiel kunnen zijn als 1 centromeer epigenetisch inactief wordt gemaakt, resulterend in een pseudodicentrisch chromosoom.

Whole Genome Sequencing bij Translocaties

• Whole genome sequencing(next generation sequencing) kan gebruikt worden om translocaties aan te tonen.
• Dit omvat de alignering van reads met het referentie genoom van de 2 chromosomen en de identificatie deel van de reads die met beide chromosomen aligneren.

"Gebalanceerde" Rearrangementen

• Er zij 2 soorten gebalanceerde rearrangement, truly balanced en appear to be balanced(eigenlijk ongebalanceerd).
• Translocaties omvatten de verandering van chromosoomsegmenten tussen 2 niet-homologe chromosomen(reciprocal/Robertsonian).
• Inversies omvat inversie van chromosoomsegment tussen 2 homologe chromosomen(paracentrisch/pericentrisch).
• Ook in 'truly balanced' kunnen de uiteindelijke gameten ongebalanceerd zijn, wat risico's met zich meebrengt voor nageslacht.

Robertsonian Translocatie

• Bij Robertsonian translocatie(hoofdstuk 6) fuseren 2 acrocentrische chromosomen bij het centromeer, wat leidt tot verlies van de korte arm(bevat veel repeats en kopieën rRNA) en een reductie van chromosomen naar 45.
• Dit is gebalanceerd, maar kan wel problemen voor nageslacht zorgen door ongebalanceerde gameten.

Reciproke Translocatie

• Hierbij breken 2 niet-homologe chromosomen en rejoinen, waarbij het totale aantal onveranderd blijft.
• Hoewel gebalanceerd, maar het geeft problemen bij synapsis in M1, en zorgt voor problemen voor het nageslacht(ongebalanceerde gameten).

Reciproke Translocatie - Segregatie

• Tijdens profase in M1, vindt er synapsis plaats waar homologe delen van de 4 chromosomen aligneren op de best mogelijke manier(quadrivalent).
• Tijdens adjacent segregatie ontstaan ongebalanceerde dochtercellen die leiden tot ongebalanceerde gameten.
• Bij alternate segregatie kunnen dochtercellen normaal en gebalanceerd zijn, wat leid tot mogelijk ongebalanceerde gameten in nageslacht.

Gebalanceerde Rearrangementen - Inversies

• Ontstaan door inversie van chromosoomsegment waarbij inversies gebalanceerd zijn, maar toch problemen kunnen geven voor het nageslacht.
  • Paracentrisch: centromeer is niet “inverted"
  • Pericentrisch: centromeer is “inverted"

Paracentrische Inversie

• Bij paracentrische inversie blijft het centromeer op zijn plaats. Er kan een loop worden gevormd zodat chromosomen kunnen aligneren. Heeft een kleine kans op levensvatbare zygoten(2/4 gameten).
• Tijdens meiose worden kunnen 2 balanced gameten gevormd
• Er worden 2 unbalanced gameten gevormd, die niet levensvatbaar zijn

Pericentrische Inversie

• Hierbij is het centromeer betrokken bij de inversie die kunnen leiden tot rearranged chromosomen
• Tijdens meiose 2 worden 2 balanced gameten gevormd
• Er worden 2 unbalanced gameten gevormd(balanced/ongebalanceerde rearrangement van genetisch materiaal)