Panoramica

Descrivere il numero e le caratteristiche fisiche dei cromosomi può rivelare anomalie alla base delle malattie genetiche. Questa descrizione è facilitata da speciali tecniche di colorazione che producono un particolare modello di striatura su ogni cromosoma. Tecniche all'avanguardia rendono questo approccio ancora più potente, consentendo la rilevazione di singoli geni che causano malattie.

Una semplice tecnica di colorazione cromosomica fornisce preziose informazioni scientifiche

Alcune malattie genetiche possono essere rilevate osservando la struttura e il numero di cromosomi che si formano quando il DNA viene compattato durante la mitosi. Una volta formati i cromosomi, i citogenetici interrompono la mitosi ed eseguono la colorazione. La colorazione produce un modello di fasciatura distinto che rivela diverse caratteristiche come numero, forma e tipo di cromosomi. Tale descrizione dei cromosomi di un individuo è chiamata cariotipo.

Per facilitare la cariotipizzazione, viene acquisita un'immagine dei cromosomi macchiati e i singoli cromosomi vengono identificati e ritagliati dall'immagine. I cromosomi sono quindi disposti in coppie e ordinati per dimensione. Questo "layout" (disposizione) è chiamato cariogramma. In un cariogramma umano, i 22 autosomi sono etichettati da 1 a 22, dalla coppia più grande a quella più piccola. I due cromosomi sessuali sono etichettati come X o Y. Un cariogramma rende facile individuare pezzi mancanti o aggiuntivi di un cromosoma, o un'intera copia extra, che possono essere alla base di malattie genetiche.

Cariogrammi possono rivelare disturbi genetici

Marthe Gautier, Jerome Lejeune e Raymond Turpin scoprirono nel 1959 che i pazienti con sindrome di Down avevano una terza copia del cromosoma 21. La sindrome di Down è quindi detta anche trisomia 21. Le persone con sindrome di Down in genere hanno disabilità intellettiva da lieve a grave e sintomi fisici tra cui la crescita ritardata, ma gli individui variano ampiamente nel grado in cui sono colpiti. La sindrome di Down è causata quando le copie del cromosoma 21 non si separano in spermatozoi distinti o ovuli durante la meiosi. Il risultato è una cellula germinale con 24 cromosomi invece dei soliti 23. Quando una tale cellula germinale si fonde con una cellula dell'altro genitore durante la fecondazione, lo zigote risultante ha 47 cromosomi. In una piccola percentuale di casi di sindrome di Down è presente solo un pezzo extra di cromosoma 21, di solito fuso in un cromosoma diverso.

Metodi di colorazione altamente sensibili aiutano a individuare la base genetica della malattia

I citogenetici oggi estraggono molte più informazioni da un cariogramma che semplicemente il numero cromosomico e la struttura a causa dei progressi nella biologia molecolare, nella chimica e nella strumentazione. Il coloranti derivato dal lichene utilizzato nei primi studi citogenetici è stato sostituito da coloranti più stabili come Giemsa. Giemsa macchia alcune parti del filamento di DNA più forti di altre, a seconda della composizione di base e della struttura della cromatina. Il modello risultante di intensità di colorazione è chiamato G-banding. Questo modello è riproducibile e identico per gli individui di una specie, quindi le anomalie sono facili da individuare. Ci sono diversi metodi disponibili per produrre modelli di bande, che facilita la diagnosi di diverse anomalie cromosomiche.