Negli organismi superiori i cromosomi sono strutture complesse costituite da DNA e proteine che permettono la trasmissione dei caratteri ereditari da una cellula madre alle cellule figlie.
L'analisi citogenetica è finalizzata allo studio del cariotipo, cioè l'insieme dei cromosomi, caratteristico per numero, morfologia e struttura di ogni individuo di una specie e di ogni cellula dell'individuo.
L'uomo ha 46 cromosomi, a due a due morfologicamente uguali, dei quali un elemento è di origine paterna e uno di origine materna; il corredo cromosomico è costituito quindi da 22 coppie di autosomi (identificate con un numero da 1 a 22), comprendente ognuna due cromosomi detti omologhi, più due cromosomi che determinano il sesso, detti eterocromosomi, che sono morfologicamente uguali nella femmina (XX) e diversi nel maschio (XY).
Un cariotipo viene descritto indicando il numero totale dei cromosomi seguito da una virgola e dal tipo di cromosomi sessuali, XX o XY e, quando presenti, dal tipo di anormalità cromosomiche (risultati di eventi che provocano dei cambiamenti nel numero o nella struttura dei cromosomi).
Le anomalie cromosomiche possono verificarsi in qualsiasi periodo del ciclo vitale e vengono distinte in:
- costituzionali, presenti nell'embrione o originatesi in una fase successiva dell'ontogenesi e riscontrabili conseguentemente in tutte le cellule di un individuo o in una sostanziale percentuale di esse;
- acquisite, limitate ad un tessuto o ad una linea cellulare, sono responsabili di alcune forme di leucemie, linfomi e altri tipi di tumori solidi.
L'analisi citogenetica, ha, quindi, un ruolo importante sia nell'analisi delle alterazioni costitutive (diagnosi prenatale e genetica medica), sia in quella delle alterazioni acquisite e in particolare nelle neoplasie dei tessuti emolinfopoietici.
Il tipo di materiale che viene utilizzato per effettuare l'analisi citogenetica dipende dal tipo di indagine che si vuole svolgere: nella diagnosi prenatale viene effettuata su cellule fetali, presenti nel liquido amniotico o sui villi coriali coltivati in vitro; in corso di malattia oncoematologica il materiale di elezione è l'aspirato midollare; per pazienti che hanno una conta di globuli bianchi >10000 mmc, può essere utilizzato anche un prelievo di sangue periferico.
L'analisi citogenetica ha trovato un vasto campo di applicazione nell'ambito delle patologie dell'apparato emolinfopoietico, fornendo dei parametri diagnostico e prognostici largamente utilizzati nella pratica clinica, grazie anche alla facilità di ottenere materiale da analizzare e all'utilizzo di metodiche ormai standardizzate e adattate alle diverse esigenze. La citogenetica ha infatti contribuito sostanzialmente alla comprensione della notevole eterogeneità istopatologica, immunofenotipica e clinica delle malattie oncoematologiche, in particolare nelle leucemie e linfomi, acquistando un ruolo definito nella diagnosi delle stesse.
Ciò vale particolarmente per quelle alterazioni cromosomiche che sono divenute addirittura patognomoniche di una determinata patologia, come è accaduto per la t(9;22) della leucemia mieloide cronica e per la t(15;17) della leucemia acuta promielocitica, ma anche per altre, numerose alterazioni citogenetiche che sono particolarmente associate a un sottotipo di leucemia acuta o ad un tipo istologico di linfoma e che quindi rappresentano un completamente fondamentale alla diagnosi morfologica.
Oltre che nella prima diagnosi delle patologia oncoematologiche, la citogenetica classica conserva ancora un certo ruolo nel follow-up delle stesse e nella valutazione della risposta alla terapia. Studi di follow-up basati sull'analisi citogenetica hanno infatti dimostrato che la comparsa di un clone cellulare anomalo, in pazienti con cariotipo in precedenza normale, o la presenza di alterazioni cromosomiche aggiuntive, sono indicative di evoluzione di malattia; ciò è, ad esempio, particolarmente evidente nei casi di progressione delle sindromi mielodisplastiche o mieloproliferative croniche in leucemie acute.
Il ruolo della citogenetica classica nella valutazione della risposta alla terapia è un po' più limitato; difatti se con essa è possibile evidenziare come, con la terapia, le metafasi aberranti tendono a ridursi di numero, fino a scomparire del tutto in remissione completa e riapparire all'eventuale ricaduta, nel caso del monitoraggio della malattia minima residua occorrono delle metodiche altamente sensibili di biologia molecolare.
Oltre all'aspetto diagnostico, indiscussa è l'utilità della citogenetica nell'impatto prognostico, tanto che in alcune patologie le alterazioni cromosomiche sono considerate come indice prognostico indipendente accanto ad altre variabili come l'età, lo stadio della malattia ecc. Il riscontro di specifiche anomalie cromosomiche permette quindi di stratificare i pazienti in gruppi a prognosi diversa e quindi di attuare protocolli terapeutici mirati.
Con la citogenetica convenzionale è stato possibile dimostrare la presenza di alterazioni a livello cromosomico, ma è grazie alle tecniche di biologia molecolare (Polymerase Chain Reaction (PCR), Reverse Trascriptase-PCR, Quantitative-PCR) che tali alterazioni hanno acquisito un significato patogenetico; essa infatti ha permesso di riconoscere i protagonisti di queste alterazioni, gli oncogeni e i geni oncosoppressori, e di spiegare il loro meccanismo di azione.
La conoscenza della patogenesi delle malattie oncoematologiche è fondamentale perché può offrire la possibilità di interferire direttamente con i processi biochimici responsabili dell'evento neoplastico e di pervenire perciò ad approcci terapeutici altamente specifici ed efficaci.
Questo è quanto è accaduto, ad esempio nella leucemia acuta promielocitica (M3), dove l'introduzione dell'acido all-trans retinico (ATRA) nei regimi terapeutici ha radicalmente modificato la prognosi di questi pazienti, permettendo l'ottenimento di una altissima percentuale di remissioni complete e una elevata probabilità di sopravvivenza libera da malattia. Si è dimostrato infatti che la proteina chimerica PML/RARalfa, originata dalla traslocazione t(15; 17), patognomonica della M3, determina il blocco della differenziazione della linea mieloide allo stadio di promielocita, e che il blocco può essere rimosso con la somministrazione di ATRA.
Più recentemente lo stesso approccio terapeutico razionale è stato applicato anche nella leucemia mieloide cronica, laddove è ormai largamente dimostrato che la trasformazione neoplastica è strettamente correlata con l'aumentata attività tirosinchinasica della proteina di fusione BCR/ABL, originata dalla t(9;22); questa evidenza ha portato allo sviluppo di specifici inibitori dell'attività tirosinchinasica, come l'STI571, farmaco altamente efficace nel trattamento della leucemia mieloide cronica.
In conclusione, l'analisi citogenetica ha permesso di associare in modo specifico alcune alterazioni cromosomiche a determinate patologie, ma è la biologia molecolare che ha definito quelli che sono i geni coinvolti in tali alterazioni, contribuendo in modo significativo alla comprensione dei meccanismi patogenetici.
Le tecniche di biologia molecolare, ai nostri giorni, sono più rispondenti alle esigenze e ai ritmi dei laboratori di diagnostica sia per la maggiore sensibilità che per la maggiore rapidità di esecuzione.
Tuttavia la citogenetica convenzionale continua ad avere un ruolo ben definito nella diagnosi e nel follow-up delle malattie ematologiche, soprattutto perché è l'unica che permette di darci una visione d'insieme di diverse alterazioni a carico di diversi cromosomi, mentre la biologia molecolare è una indagine altamente specifica, permettendo di evidenziare solo le alterazioni per cui il test è stato messo a punto.
La citogenetica classica quindi è in grado di fornirci il quadro generale delle alterazioni in atto in qualunque momento della storia naturale della neoplasia e di indicare particolari loci dove la biologia molecolare approfondirà l'analisi.
Un laboratorio ideale è quello in cui l'analisi citogenetica è affiancata e si completa alla biologia molecolare, in modo che i limiti dell'una siano superati dall'altra e viceversa.
Le indagini molecolari rimangono comunque di prima scelta nei casi in cui si richieda una elevata sensibilità, come per esempio nella ricerca della malattia minima residua.
Dott.ssa Barbara Innella
Unità operativa di ematologia
Ospedale Cà Foncello di Treviso