I cromosomi sono strutture all’interno delle cellule che contengono i geni di una persona.
Struttura di un cromosoma
I cromosomi sono formati da braccia chiamate cromatidi. Ogni cromosoma ha un braccio corto, chiamato "p", e un braccio lungo, chiamato "q". Il centromero è la regione in cui sono tenuti insieme i 2 cromatidi. I telomeri sono regioni alle estremità di ciascun braccio di un cromosoma. La molecola di DNA è formata da 2 filamenti di DNA avvolti l’uno attorno all’altro in una struttura che ricorda una scala a chiocciola contenente milioni di gradini. Ogni molecola di DNA, estremamente lunga, si raccoglie a spirale all’interno di uno dei cromosomi. Fonte: GWEN SHOCKEY / SCIENCE PHOTO LIBRARY |
I geni sono segmenti di acido deossiribonucleico (DNA) contenenti il codice per una specifica proteina che funziona in uno o più tipi di cellule dell’organismo (per un approfondimento sulla genetica vedere Geni e cromosomi).
Ogni cellula umana normale, ad eccezione di spermatozoi e ovuli, comprende 23 coppie di cromosomi, per un totale di 46. Spermatozoi e ovuli hanno la metà dei cromosomi, per un totale di 23. Ogni cromosoma contiene da centinaia a migliaia di geni.
I cromosomi sessuali costituiscono una di queste 23 coppie di cromosomi. Ci sono 2 cromosomi sessuali, detti X e Y. Le femmine tipicamente possiedono 2 cromosomi X (XX) mentre i maschi di solito hanno 1 cromosoma X e 1 cromosoma Y (XY).
Struttura del DNA
Il DNA (acido desossiribonucleico) è il materiale genetico della cellula, contenuto nei cromosomi all’interno del nucleo cellulare e dei mitocondri. Fatta eccezione per alcune cellule (per esempio, sperma e ovociti), il nucleo cellulare contiene 23 coppie di cromosomi. Un cromosoma contiene molti geni. Un gene è un segmento di DNA che contiene il codice per costruire una proteina o una molecola di RNA. Ogni molecola di DNA è composta da una lunga doppia elica che ricorda la forma di una scala a chiocciola. In essa, 2 filamenti formati da uno zucchero (desossiribosio) e da molecole di fosfato sono connessi da coppie di 4 molecole dette basi, che formano i gradini della scala. Nei gradini, l’adenina è accoppiata con la timina e la guanina con la citosina. Ogni coppia di basi è tenuta insieme da un legame idrogeno. Il gene è formato da una sequenza di basi. Sequenze di 3 basi codificano per un amminoacido (gli amminoacidi sono molecole che formano i blocchi di costruzione delle proteine) o altre informazioni. |
Anomalie cromosomiche
(Vedere anche Anomalie cromosomiche nella sezione Tipi di fattori di rischio per disturbi genetici.)
Le anomalie cromosomiche possono riguardare qualsiasi cromosoma, compresi i cromosomi sessuali. Le anomalie cromosomiche riguardano:
il numero di cromosomi
la struttura dei cromosomi
Le anomalie cromosomiche più grandi possono essere visibili al microscopio, con un test denominato test cromosomico o cariotipizzazione. Le anomalie cromosomiche minori possono essere identificate utilizzando test genetici specializzati che esaminano i cromosomi di una persona per individuare parti supplementari o mancanti. I test comprendono l’analisi con microarray cromosomico (chromosomal microarray analysis, CMA) e l’ibridazione fluorescente in situ (fluorescent in situ hybridization, FISH). (Vedere anche Tecnologie di sequenziamento di ultima generazione.)
Le anomalie numeriche si verificano quando un soggetto possiede una o più copie supplementari di un cromosoma (per esempio, con 1 copia supplementari si parla di trisomia e con 2 copie supplementari di tetrasomia) oppure manca un intero cromosoma (monosomia). La trisomia può colpire uno qualsiasi dei 23 cromosomi, ma i casi più comuni sono la trisomia 21 (sindrome di Down), la trisomia 13 e la trisomia 18, che colpiscono sia i ragazzi sia le ragazze. Queste anomalie sono visibili al microscopio mediante la cariotipizzazione.
La probabilità di concepire un feto con un intero cromosoma supplementare o un cromosoma mancante aumenta all’aumentare dell’età della gestante (vedere la tabella Qual è il rischio di avere un bambino con un’anomalia cromosomica*?). Ciò non vale per gli uomini. Per gli uomini, infatti, il rischio di concepire feti con anomalie cromosomiche aumenta solo di poco con l’età.
Le anomalie strutturali si presentano quando parte di un cromosoma risulta anomala. Talvolta un cromosoma, per intero o in parte, si unisce in modo errato con un altro (traslocazione). Talvolta risultano mancanti parti di cromosomi (le cosiddette delezioni, vedere Panoramica delle sindromi da delezione cromosomica) o ce ne sono di supplementari (la cosiddetta duplicazione).
Alcune anomalie cromosomiche causano la morte dell’embrione o del feto prima della nascita. Altre causano problemi quali deficit intellettivo, statura ridotta, convulsioni, problemi cardiaci o palatoschisi.
Anomalie genetiche
Cambiamenti di una o più coppie di basi del DNA in un gene (vedere la figura Struttura del DNA) creano una variante del gene che può influenzarne il funzionamento. Tali mutazioni non influiscono sulla struttura dei cromosomi, pertanto non si possono osservare durante l’analisi del cariotipo o in altri esami cromosomici, sono necessari test genetici più specifici. Alcune varianti di un gene non causano problemi e altre ne causano in misura minore o di lieve entità. Altre ancora provocano disturbi gravi, quali anemia falciforme, fibrosi cistica e distrofia muscolare. La scienza medica sta portando alla luce sempre più cause genetiche specifiche alla base delle patologie infantili,
Non è chiaro come si verifichi la maggior parte delle varianti, ma si ritiene che la maggioranza si sviluppi spontaneamente. Alcune sostanze o agenti presenti nell’ambiente sono in grado di danneggiare e provocare varianti nei geni. Tali sostanze sono dette mutagene. I mutageni, come le radiazioni, la luce ultravioletta e alcuni farmaci e sostanze chimiche, possono causare alcuni tumori e difetti congeniti.
Una mutazione dei geni nello sperma o negli ovuli può essere trasmessa dai genitori ai figli. Le varianti di geni in altre cellule possono provocare malattie che non vengono trasmesse alla prole (perché non interessano sperma o ovuli). Due copie di un gene anomalo possono provocare gravi patologie o condizioni, come la fibrosi cistica o la malattia di Tay-Sachs. Talvolta possono insorgere disturbi anche quando è presente una sola copia di un gene anomalo.
Analisi per anomalie cromosomiche e genetiche
I cromosomi e i geni possono essere esaminati analizzando un campione di sangue, nonché cellule provenienti da altre parti del corpo, come per esempio un tampone prelevato all'interno della guancia.
Durante la gravidanza i medici possono utilizzare cellule ottenute mediante l’amniocentesi o la villocentesi per individuare alcune anomalie cromosomiche o genetiche nel feto. In caso di anomalie del feto, possono essere eseguiti ulteriori esami per individuare specifici difetti congeniti.
Un test di screening chiamato screening prenatale non invasivo (noninvasive prenatal screening, NIPS) o analisi del DNA fetale libero circolante analizzano un campione di sangue della gestante per determinare se il feto presenti un rischio aumentato di alcune malattie genetiche. Il test si basa sul fatto che il sangue della madre contiene una piccolissima quantità di DNA del feto. Il test NIPS può essere utilizzato per determinare un rischio aumentato di trisomia 21 (sindrome di Down), trisomia 13 o trisomia 18 e di alcuni altri disturbi cromosomici e genetici. Se viene rilevata una qualsiasi anomalia cromosomica, di solito vengono raccomandati altri esami.
Prevenzione delle anomalie cromosomiche e genetiche
Sebbene le anomalie cromosomiche e genetiche non possano essere corrette, a volte è possibile prevenire alcuni difetti congeniti. Per esempio, le madri possono assumere acido folico (folato) per cercare di prevenire i difetti del tubo neurale e i genitori possono essere sottoposti a screening per lo stato di portatore di alcune anomalie genetiche. Anche un embrione concepito mediante fecondazione in vitro (in provetta) (FIV) può essere testato per anomalie genetiche prima di essere trasferito nell’utero della madre (vedere Diagnosi genetica pre-impianto).
