VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY strukturní aberace vytvořilo CMBG FN Brno zpracovala Mgr. Navaříková [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •méně časté než aneuploidie •změna struktury chromosomů (autosomů i gonosomů) •podmínkou je vznik zlomů na chromosomech •metodami klasické cytogenetiky (ve světelném mikroskopu) lze na chromosomech rozlišit pouze strukturní změny • o určité velikosti (>5-10Mb) •změny menší lze detekovat metodami s vyšší rozlišovací schopností – metodami molekulární cytogenetiky •strukturní aberace vznikají buď v souvislosti s opravou zlomů na chromosomech (interchromosomové přestavby) nebo v důsledku nerovnoměrného crossing-overu (delece, duplikace – intrachromosomové změny) img001 img001 zlom na chromosomu [USEMAP] t(1;15) - 1 VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby • reciproká translokace t(1;15) •výměna koncových úseků chromosomů t(1;15)-15 chr 1 vzor 2 chr 15 vzor 2 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) karyotyp s balancovanou/nebalancovanou strukturní aberací balancované chromosomové aberace - množství genetického materiálu v buněčném jádře zůstává zachováno, materiál nechybí ani nepřebývá, ale je jinak organizován (přestavby) fenotyp pacientů je v naprosté většině případů bez patologie nebalancované chromosomové aberace – genetický materiál v buněčném jádře buď - chybí i přebývá - nebo pouze chybí či pouze přebývá fenotyp pacientů je v naprosté většině případů patologický [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) balancované chromosomové aberace [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •translokace – nejčastější ze strukturních aberací, • detekovatelných pomocí G-pruhování • chromosomů • - předpokladem je vznik zlomů, každý • na jednom chromosomu • - reciproké translokace • - Robertsonské translokace • • • • • • [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby • •reciproké translokace – výměny chromosomových segmentů mezi dvěma, • zpravidla nehomologními, chromosomy • • • • • • • • bal transl reciproké translokace se vyskytují s frekvencí přibližně 1:600 novorozenců nosiči vrozených balancovaných přestaveb většinou nemají žádné změny fenotypu [USEMAP] t(1;15) - 1 VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby • reciproká translokace t(1;15) •výměna koncových úseků chromosomů t(1;15)-15 chr 1 vzor 2 chr 15 vzor 2 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby reciproká translokace t(1;15) •46,XX,t(1;15)(q21;q22) Habánová [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby • • Robertsonské translokace – 2 akrocentrické chromosomy fúzují v oblasti • centromery a ztrácejí svá krátká raménka • (ztráta nemá vliv fenotyp), vznik zlomů • v oblasti centromery • • vznik rob nosiči vrozených balancovaných přestaveb většinou nemají žádné změny fenotypu [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •robertsonská translokace der(13;14) •(derivovaný chromosom) rob 13;14 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby robertsonská translokace •45,XX,der(13;14)(q10;q10) Osičková [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby translokační forma Downova syndromu • 45,XX,der(14;21)(q10;q10) 46,XY,+21,der(14;21)(q10;q10) Nedbalová Gábor potomek rodič [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALIY (VCA) strukturní přestavby translokační forma Downova syndromu •45,XX,der(21;21)(q10;q10) 46,XY,+21,der(21;21)(q10;q10) Lenertová Kříž fenotyp normální potomek rodič postižený [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •inverze – na jednom chromosomu vzniknou 2 zlomy, segment • mezi nimi se otočí o 180° a opět se začlení • do chromosomu • paracentrická inverze – • oba zlomy jsou na stejném raménku, • úsek nezahrnuje centromeru • • pericentrická inverze – • na každém raménku je jeden zlom, • invertovaný úsek zahrnuje • centromeru • (změna polohy centromery – změna • morfologie chromosomu) • • • inv parac bez gam inv peric bez gam [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •pericentrická inverze inv(3) C:\Users\3750\Desktop\prezentace obrázky kar\inv 3 651 15.jpg Místa zlomů označena červenou šipkou Poloha centromery označena modrou šipkou (díky inverzi došlo ke změně její polohy v rámci chromosomu) C:\Users\3750\Desktop\3.jpg Metacentrický chromosom 3 bez inverze Submetacentrický chromosom 3 s inverzí [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •46,XX,inv(3)(p24.2?q21?) C:\Users\3750\Desktop\prezentace obrázky kar\inv 3 651 15.jpg [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •paracentrická inverze inv(1) inv 1, paracentr chr 1 vzor 2 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •46,XX,inv(1)(q21q32) Miklášov [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •inzerce – nereciproký typ translokace • - segment z jednoho chromosomu je odstraněn • a vložen do jiného chromosomu buď ve své • původní orientaci nebo opačné • - k jejich vzniku jsou potřeba 3 body zlomu, 2 na • jednom chromosomu a 1 na druhém • - jsou poměrně vzácné (1:80000) • - hrozí vznik nebalancovaných gamet a narození • abnormálních potomků vznik ins [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby inzerce •inzerce úseku chromosomu č. 14 do chromosomu č. 6 ins 6,14 (6) ins 6,14 (14) 46,XY,ins(6;14)dn 6d 14g [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby inzerce •46,XY,ins(6;14)(p24;q13q22) Pospíšil [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) nebalancované chromosomové aberace [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •delece – vznik zlomů a ztráta úseku chromosomu, • který způsobuje vznik nebalancovaného karyotypu • (parciální monosomie) – na 1 chromosomu v páru úsek • přítomen je, na druhém chybí • • terminální delece –vznik jednoho zlomu, • ztráta koncového úseku chromosomu • • intersticiální delece –vznik dvou zlomů, • ztráta segmentu uloženého mezi • centromerou a terminální částí • • incidence cytogeneticky pozorovatelných delecí • je asi 1:700 živě narozených dětí • interstic delece term delece [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY(VCA) strukturní přestavby • terminální delece del(5)(p14) •syndrom Cri du chat (syndrom kočičího křiku) del 5pter chr 5 vzor 2 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby delece •46,XX,del(5)(p14) Křížová [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby delece •další důležité deleční syndromy: • •- Wolf – Hirschhornův syndrom – 46,XX,del(4)(p?) / 46,XY,del(4)(p?) • delece části 4p -De Grouchy syndrom – 46,XX,del(18)(p?) / 46,XY,del(18)(p?) • delece části 18p nebo celého 18p • (nebo i části 18q) • 18-ky Hruška výřez Marta2 18-ky Sanitrák Marta1 4p- 4 některé delece nemusejí být zařazeny do kategorie syndrom (málo častý výskyt) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby delece •delece Y – mohou souviset se sterilitou u mužů Krause S mužskou neplodností souvisejí i velmi malé delece – mikrodelece oblastí AZF na Yq (pod rozlišovací schopností metod klasické cytogenetiky) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby delece •46,X,del(X)(p?) Brhelová fenotyp podobný Turnerovu syndromu (klíčový význam – chybění Xp) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNNORMALITY (VCA) strukturní přestavby •duplikace – nadbytečný chromosomový segment, který • způsobuje vznik nebalancovaného karyotypu • (parciální trisomie) • - fenotyp pacientů bývá méně závažný než u delecí • • • • • • • duplikace části chromosomu • dup(6) • chr 6 vzor 2 dup správné Dočkalová 06 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby duplikace •46,XX,dup(6)(q22q23) Dočkalová [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby neobvyklé typy chromosomů vznik ringu ring Heb 6 kruhové chromosomy (ring chromosomy) – na obou koncích chromosomu vzniknou zlomy, dojde ke ztrátě koncových úseků, zbytek chromosomu se spojí - jsou poměrně vzácné, ale byly zjištěny u všech lidských chromosomů [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby ring chromosom •46,XX,r(18) Hebnarová [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby neobvyklé typy chromosomů • marker chromosomy • – malé chromosomy (s centromerou), často v mozaice, obtížně identifikovatelné • (mohou být vrozené nebo kultivačního původu) • - marker chromosomy představují nadbytečný genetický materiál v karyotypu • • • • • marker Maršán marker Kocáb otec marker Kocáb děcko marker Pospíšil marker Prosová marker Řepková [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby marker chromosom •47,XX,+mar Řepková [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby neobvyklé typy chromosomů • • izochromosomy – metacentrické chromosomy, jejichž 1 raménko chybí a druhé je duplikováno (parciální monosomie 1 raménka a parciální trisomie 2. raménka) • podstata tvorby izochromosomu není přesně známa, jsou popsány alespoň 2 mechanismy: - porucha dělení centromery (příčné), následné dosyntetizování celého raménka v S fázi buněčného cyklu - - - - - - - - výměna celého raménka izo vznik Virágová [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby izochromosom •46,X,i(X)(q10) Virágová fenotyp podobný Turnerovu syndromu (klíčový význam – chybění X(p)) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) nebalancovaný genetický materiál u pacienta nebalancovaný genetický materiál – u potomků rodičů s balancovanou chromosomovou přestavbou nebalancovaný genetický materiál je možné zdědit 1 [USEMAP] •46,XX,t(16;21)(q22;q22.1) 46,XY,der(21)t(16;21)(q22;q22.1)mat • Škrdlová Škrdla rodič potomek VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní změny – např. translokace u rodiče - derivovaný chromosom u potomka vztah mezi balancovaným karyotypem a zděděnou formou nebalancovaného karyotypu [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní změny – např. translokace u rodiče - derivovaný chromosom u potomka vztah mezi balancovaným karyotypem a zděděnou formou nebalancovaného karyotypu • postižený potomek • s nebalancovaným karyotypem • 46,XY,der(21)t(16;21)mat •nebalancovaný karyotyp (parciální monosomie jednoho a parciální trisomie •druhého chromosomu) – potomek rodiče – nosiče balancované translokace Škrdlová 16 Škrdlová 21 matka s balancovanou přestavbou v karyotypu 46,XX,t(16;21) 21 16 21 Škrdlová 21 chromosomy, které se zúčastnily translokace derivovaný chromosom 21, pochází z translokace u matky (parciální monosomie – chybění části chromosomu 21, parciální trisomie - nadbytek části chromosomu 16) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní změny – vztah mezi balancovanou a zděděnou formou nebalancované přestavby – přenos na potomky - reciproká translokace, inverze •translokace a pericentrické inverze u svých nosičů většinou nezpůsobují abnormální fenotyp •ale existuje vysoké riziko vzniku nebalancovaných gamet – samovolné aborty - narození postižených dětí (nebalancovaný karyotyp – parciální monosomie jednoho a parciální trisomie druhého chromosomu) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní přestavby translokace a inverze img110 a Schemata vzniku gamet s balancovanou a nebalancovanou chromosomovou sestavou u nosičů balancovaných přestaveb – reciproké translokace a inverze 18f Spárované párové chromosomy bez inverze (profáze meiózy I) Spárované párové chromosomy - jeden nese inverzi (profáze meiózy I) [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) nebalancovaný genetický materiál u pacienta nebalancovaný genetický materiál – vznik de novo 2 [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) strukturní změny – nebalancované aberace – např. koncová delece de novo • 46,XX,del(5)(p14.1) • syndrom Cri du Chat Křížová G-pruhování chromosomů (klasická cytogenetika) potomek rodičů s normálním karyotypem [USEMAP] PORUCHY POHLAVNÍHO VÝVOJE (DISORDERS OF SEX DEVELOPMENT – DSD) -Odhad frekvence výskytu všech anomálií pohlavního vývoje je 1:4500 živě narozených dětí. -Poruchy pohlavního vývoje definujeme jako komplexní vrozené vady, kde chromosomové, gonadální a anatomické pohlaví není ve vzájemném souladu. Problematika je široká, zahrnuje poruchy na úrovni genů, které hrají roli ve vývoji ovarií a testes (SRY, NR0B1, SOX3, SOX9, NR5A1, WNT4, AR, CYP21A2), na úrovni karyotypu můžeme detekovat nesoulad chromosomového a fenotypového pohlaví. Cytogenetické nálezy v souvislosti s DSD: 1) konstituční karyotyp jedince není v souladu s fenotypovým pohlavím jedince – 46,XY – 1) zdánlivě normální ženský fenotyp (kratší pochva, chybí děloha a vejcovody, varlata v pánvi), mužský karyotyp, identifikují se jako ženy 2) varlata a nekompletně maskulinizovaný nebo ženský genitál 46,XX – 1) mužský fenotyp (menší varlata, gynekomastie, infertilita, u některých hypospadie, kryptorchismus), ženský karyotyp, identifikují se jako muži 2) obojetné gonády 3) vaječníky, ale neurčitý nebo mužský genitál 2) v konstitučním karyotypu jedince je detekována chromosomová abnormalita pohlavních chromosomů - sex chromosome DSDs: - karyotyp 45,X (ztráta germinálních buněk, degenerace oocytů, ovariální dysgeneze) - karyotyp 47,XXY (selhání vývoje pohlavních buněk – azoospermie, infertilita) - 45,X/46,XY – smíšená gonadální dysgeneze [USEMAP] Nesoulad mezi typem pohlavních chromosomů v karyotypu a pohlavím pacienta 46,XX u pacienta s mužským fenotypem 46,XY u pacienta s ženským fenotypem [USEMAP] img104 46,XX u jedinců s mužským fenotypem •Vznik v důsledku abnormální rekombinace •mezi Xp a Yp v meióze v zárodečných •buňkách otce, dochází k přenosu genu SRY •na chromosom X / ztráta genu SRY •na chromosomu Y • •(gen SRY je lokalizován v blízkosti •pseudoautosomální oblasti na Yp, •obvykle do rekombinace zahrnován nebývá, •normální rekombinace se týká pouze •pseudoautosomálních oblastí) • Fenotyp: normální mužský fenotyp, malý vzrůst, malá testes, gynekomastie, sterilita související s azoospermií. Cítí se být muži. [USEMAP] 46,XY u jedinců s ženským fenotypem (+ další fenotypové varianty) Syndrom androgenní insensitivity (AIS) (dříve Syndrom testikulární feminizace) Nejčastější mužský pseudohermafroditismus. Jedinec s tímto syndromem má mužský karyotyp, oboustranně založená varlata, ale organismu chybí androgenní receptory (AR). Příčinou receptorového deficitu je porucha genu AR, lokalizovaného na chromosomu X v pozici Xq11-12. Dosud bylo popsáno více Než 1000 mutací AR genu. Mutace způsobí neschopnost cílové tkáně odpovědět úplně nebo částečně na androgenní podnět. Dochází k narušení sexuálního vývoje, klinický obraz je velmi variabilní, od fenotypických žen až po téměř normální muže s nedostatečnou virilizací a infertilitou. Syndrom úplné (kompletní) androgenní insensitivity (CAIS) – zevní genitál ženský, krátká, slepě zakončená vagína, karyotyp mužský, infertilita, cítí se být ženami Pacientky jsou vyšetřovány pro primární amenoreu, výjimečně pro potíže při pohlavním styku. Jsou přítomna varlata v pánvi, tříselném kanálu nebo velkých labiích. Hrozí malignizace varlat, riziko vzrůstá v pubertě. Odstranění gonád je indikováno co nejdříve po stanovení diagnózy. Syndrom částečné (parciální) androgenní insensitivity (PAIS) – různě vyjádřený obojetný zevní genitál, karyotyp mužský Syndrom mírné (mild) androgenní insensitivity (MAIS) – fenotyp mužský, hypospadie, gynekomastie, infertilita [USEMAP] VROZENÉ CHROMOSOMOVÉ ABNORMALITY (VCA) komplexní chromosomové přestavby -chromothripsis Jednorázová katastrofická buněčná událost, která tvoří základ komplexních genomových přestaveb v zárodečných liniích. (Fukami M. et.al. Catastrophic cellular events leading to complex chromosomal rearrangements in the germline Clin Genet 2017: 91: 653–660) Komplexní přestavby autosomů v zárodečných liniích často vedou k opoždění vývoje a projevu dysmorfických rysů, přestavby chromosomu X jsou obvykle asociovány s relativně mírnou klinickou manifestací. Chromothripsis – komplexní přestavba postihující jeden nebo více chromosomů během jedné katastrofické události. Vznikají četné chromosomové zlomy, následně dojde k opětovnému náhodnému sestavení chromosomových fragmentů. Může docházet ke ztrátám či zisku genetického materiálu a ke vzniku inverzí nebo translokací. Dosud se věřilo, že komplexní chromosomové přestavby jsou výsledkem postupné akumulace poškození DNA. Současné studie však ukazují, že takové přestavby mohou vznikat během jedné katastrofické buněčné události. Tato událost pojmenovaná jako chromothripsis, chromoanasynthesis a chromoanagenesis byla poprvé zdokumentována v nádorovém genomu a následně pozorována i v zárodečných liniích. De novo chromothripsis v zárodečných liniích má nejčastěji paternální původ. Komplexní chromosomové přestavby jsou klasicky definovány jako strukturní přestavby zahrnujíci více než 3 místa zlomů na více než dvou chromosomech. Avšak přestavby zahrnující pouze jediný chromosom mohou být také vysoce „komplexní“. [USEMAP] •Kontakt pro dotazy: Navarikova.Marta@fnbrno.cz