A cura di Nicola Beltrami, Biologo Genetista, AOUI di Verona

Storicamente la citogenetica umana ha attraversato diverse fasi di implementazione che hanno fornito sempre nuove opportunità per la caratterizzazione di anomalie cromosomiche, sia in ambito costituzionale che acquisito.

L’identificazione univoca di queste alterazioni inizia negli anni ‘70 con l’introduzione delle tecniche di bandeggio cromosomico, che hanno permesso il riconoscimento di anomalie numeriche (trisomie) e alterazioni strutturali di grandi dimensioni. Queste ultime, come traslocazioni e inversioni, comportano il cambio di posizione di segmenti cromosomici oppure, come nel caso di delezioni e duplicazioni, la perdita o l’acquisto di materiale genetico.

La citogenetica offre un’analisi del genoma a tutto campo a livello di singola cellula, basandosi sullo studio diretto del pattern di bande lungo i cromosomi metafasici. Tuttavia, tale approccio ha un limite oggettivo di risoluzione, poiché si basa su un’analisi ottica effettuata al microscopio.

Variabilità genomica submicroscopica e CGH-array

Agli inizi degli anni 2000 è emerso che una componente importante della variabilità del genoma umano consiste nella variazione del numero di copie di segmenti di DNA, non visibili all’analisi microscopica. Queste variazioni quantitative possono essere benigne o altamente deleterie, causando fenotipi clinici associati a disabilità intellettiva e anomalie congenite multiple.

L’approccio più idoneo per identificare tali alterazioni è la ibridazione genomica comparativa mediante array (CGH-array), una tecnica di citogenetica molecolare in grado di interrogare tutto il genoma a livello quantitativo, con un potere risolutivo fino a 1000 volte superiore al cariotipo.

Con l’introduzione della tecnica CGH-array è nato il termine “citogenomica”, per definire lo studio della variabilità quantitativa e strutturale del genoma a livello sia microscopico che submicroscopico.

Grazie alla sua superiorità diagnostica, la CGH-array è oggi riconosciuta come test di primo livello per:

  • pazienti con disabilità intellettiva

  • anomalie congenite multiple

  • autismo

A breve, ha trovato ampia applicazione anche in ambito prenatale, in presenza di anomalie ecografiche fetali.

Cambia così il modo di visualizzare i cromosomi, che diventano profili molecolari ad alta risoluzione in grado di mostrare microdelezioni o microduplicazioni. Il cariotipo tradizionale resta comunque importante, soprattutto per coppie con infertilità o aborti ricorrenti, poiché la CGH-array non rileva le anomalie bilanciate, come le traslocazioni reciproche.

Nuovi paradigmi in genetica medica

Questa evoluzione ha portato non solo a progressi tecnologici, ma anche a nuovi paradigmi in genetica medica, come la fenotipizzazione inversa.

Storicamente, le basi cromosomiche delle malattie venivano identificate partendo da fenotipi clinici ricorrenti, mentre oggi, grazie alla CGH-array, si identificano nuove sindromi partendo da anomalie genomiche comuni.

Viene descritto un numero sempre più alto di sindromi da microdelezione/microduplicazione, alcune delle quali ricorrenti nel genoma umano. Il loro impatto è rilevante, tanto che nelle gestanti giovani il rischio cumulativo di queste alterazioni è maggiore rispetto alla sindrome di Down.

Inoltre, la CGH-array introduce un nuovo livello di incertezza: l’aumento della sensibilità riduce la specificità, e quindi non tutte le alterazioni trovate hanno significato clinico certo.

Nel nuovo contesto diagnostico, il concetto di patogenicità diventa variabile, e si apre la necessità di interpretazioni sempre più sofisticate e multidisciplinari.

Citogenetica di nuova generazione

Negli ultimi anni, un’altra innovazione ha segnato l’evoluzione della citogenomica: la mappatura ottica del genoma.

Questa tecnologia promette di superare i limiti del cariotipo tradizionale, permettendo di rilevare anche anomalie bilanciate non visibili con la CGH-array.

La mappatura ottica rappresenta l’anello di congiunzione tra citogenetica e sequenziamento di ultima generazione, e contribuirà a:

  • approfondire la conoscenza delle anomalie genomiche

  • migliorare la diagnostica in ambito costituzionale e oncoematologico

Nuove prospettive con vecchie conoscenze

Di fronte a questi avanzamenti, la citogenetica classica potrebbe sembrare destinata all’estinzione. Ma è proprio in questa fase che emerge la sua insostituibile utilità.

La competenza cromosomica rimane fondamentale per l’interpretazione dei risultati ottenuti con le tecnologie più recenti. Oggi non esiste una tecnica che abbia sostituito completamente le altre, ma piuttosto un approccio integrato, in cui le metodiche tradizionali si inseriscono in una cornice più ampia.

Questo approccio è essenziale per una caratterizzazione completa delle anomalie genomiche e per la definizione dei meccanismi di insorgenza e dei rischi di ricorrenza.

La citogenomica, sostenuta da solide basi cromosomiche e arricchita da nuove tecnologie, apre a prospettive stimolanti nello studio della complessità strutturale del genoma umano, ancora in larga parte inesplorata.

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