GENÉTICA DE LA ENFERMEDAD DEL TROFOBLASTO

Isabel López Expósito

Unidad de Citogenética.

Centro de Bioquímica y Genética

Clínica.

ANOMALIAS CROMOSOMICAS

• 0.6% de los recién nacidos vivos• 50% -60% de los abortos

espontáneos.

Sospecha de anomalía cromosómica:

• Malformaciones• RM inespecífico• Anomalías del desarrollo sexual• RN con retraso del crecimiento y

dismorfia.• Parejas con esterilidad o

infertilidad• Baja talla, etc

CARIOTIPO

Citogenética clínica

• Cultivo de tejidos in vitro

• Fitohemaglutinina

• Colchicina

• Choque hipotónico

CBGC

•1956: 46 cromosomas (no 48)

•1959: (Lejeune) crom extra en el síndrome de Down

Cultivo celular

Colonia de amniocitos Colonia de epiteloidesColonia de fibroblastos

Cariotipo humano

Tinción homogénea con Giemsa Bandas G

Comienzos de la citogenética

7 grupos (A_G)

Bandeado: años 70

Hasta entonces 400-550 bandas

Hetrocromatina constitutiva (constricción secundaria)

Telómeros

Centrómero (constricción primaria)

Tallo (constricción secundaria)

Satélites

Brazo corto (petit)

Brazo largo

(queue)

centrómero

Acrocéntrico

ISCN : Nomenclatura internacional

Síndrome de Down

Anomalías numéricas

• Trisomías: 47 cromosomas. Letales excepto las

21, 13, 18, 8 y cromosomas sexuales.

• Monosomías: 45 cromosomas. Letales excepto

algunos casos del X.

• Poliploidías: TRIPLOIDIAS (69 cromosomas) Y

TETRAPLOIDIAS (92)

TRIPLOIDIA

• Tipo I: DIANDRIA• Doble contribución

paterna: fertilización simultánea de dos espermas (la mayoría) o fertilización con un esperma diploide

• Aborto: 10-20 semanas• Feto crecimiento normal.• Cabeza normal o

microcelafia.• Mola Hidatiforme

parcial

• Tipo II: DIGINIA• Doble contribución

materna: no disyunción meiótica en ovogénesis, retención del corpúsculo polar, o fertilización de un ovocito primario.

• Aborto: 10 semanas.• Retraso crecimiento

severo, macrocefalia• Placenta pequeña no

molar.

INFLUENCIA DE DIFERENTES ESTADOS DE IMPRINTING

1-3% de los embarazos reconocidos; 99.99% son abortos del primer trimestre o muerte fetal intraútero del segundo trimestre.

Metafase I

Productos meióticos normales

Meiosis I normal

Meiosis IInormal

Ambas cromátidas van al mismo polo

Gameto destinado Gameto destinado a a dar monosomía dar trisomía

No disyunción Meiosis II

Metafase I (meiosis I)

Los cromosomas no se separan

Meiosis II Normal

Gametos con disomía que Gametos nulisómicos que darán darán lugar a trisomía lugar a monosomía (letal)

No disyunción Meiosis I

Triploidia en mosaico

Mezcla de células normales y células triploides.

Error postzigótico:

- origen paterno: 2º pronúcleo espermático+ blastómera embrionaria

- origen materno: 2º corpúsculo polar+ blastómera embrionaria

Pueden ser viables, dependiendo del porcentaje de células anormales y su distribución en los tejidos

Retraso de crecimiento prenatal y postnatal, características faciales peculiares, sindactilia y retraso mental. Asimetría corporal e hiper o hipo-pigmentación de la piel siguiendo las líneas Blaschko. Algunos tienen pubertad precoz.

Cariotipo en biopsia de piel

2n Zygote

Clasificación citogenética de la mola hidatiforme

Mola completa, clásica o anembrionada -1/2000 embarazos. Más común en adolescentes y en >40 años.

-Cariotipo diploide (origen paterno): 46,XX (90%) o 46,XY(10%)

Mola incompleta, parcial o embrionaria -1/700 embarazos.

-Cariotipo triploide (69,XXX o 69,XXY). -Dotación haploide extra origen paterno: DIANDRIA

Mola hidatiforme recurrente familiar. -Dotación cromosómica diploide biparental. -Condición autosómica recesiva

Mola hidatiforemecompleta

Mola Hparcial

Mola Biparentalrecurrente

Análisis ADN de la mola hidatiforme completa. A).Fertilización de un ovocito sin núcleo activo seguido de duplicación de los cromosomas paternos (un único alelo) B. Fertilización con dos espermas (dos alelos).

Mola completa homocigótica (monospérmica)

CITOGENETICA MOLECULAR: FISH

Mola completa hidatiforme 46,XX. FISH en tejido de placenta con una sonda específica para el cromosoma X.

EPIGENÉTICA E IMPRINTIG GENÓMICO

Efecto epigenético: La secuencia de ADN de un gen se mantiene inalterada, pero su capacidad de expresión se ve modificada en la transmisión germinal o somática y esa modificación es reversible.

Imprinting genómico: Efecto epigenético que ocurre en la transmisión germinal: activación diferencial de los dos alelos de un locus o loci, uno es funcional y el otro es “silenciado”.

Imprinting genómico

• Mecanismo de regulación génica.• Expresión monoalélica: sólo uno, del par de

alelos, está activo.• Puede ser específico de tejido o de un estado

del desarrollo.• Proceso reversible. • Metilación de las bases de citosina en las islas

CpG: “marca epigenética”-> silenciado en cis de genes cercanos: Mantenimiento del estado activo/inactivo de un gen

Los residuos de citosina dentro de los dinucleótidos CpG pueden ser metilados en la posición 5 del anillo de pirimidina.

Características de un gen sometido a imprinting. Las flechas indican las regiones repetitivas. Alelo 1: condensación nucleosomal mediante deacetilación y metilación (no expresión).Alelo 2: descondensación de la cromatina mediante acetilación y demetilación-> se une el complejo de transcripción.

Metilado: no expresión

Evidencias del imprinting genómico

Principio de los 80: Transfección de pronucleos en ratones:

-cigotos ginogenéticos (los dos sets de crom.maternos, equivalente a partenogénesis) No se forman los componentes extraembrionarios y el embrioblasto deriva en teratoma.

-cigotos androgenéticos (dos sets crom paternos): fallan en desarrollar un embrioblasto mientras que el trofoblasto prolifera en exceso, resultando en una mola hidatiforme (MH).

Ambos genes maternos y paternos son esenciales para un desarrollo embrionario normal.

Evidencias del imprinting genómico

• Triploides humanos• Embriones con cromosomas específicos de un

solo padre (disomía uniparental): determinados genes pueden funcionar de forma diferente dependiendo si vienen del padre o de la madre.

• Años 90: se descubrieron los primeros genes imprintados y su implicación en determinadas enfermedades genéticas humanas.(S Prader Willi/ S.Angelman)

Microdeleción 15q11.2-15q13

S. Prader-Willi• Deleción origen

paterno.

• Hipotonía, obesidad, hipogonadismo, retraso mental, desarrollo de manos y pies pequeños, facíes característica.

S. Angelman• Deleción origen

materno

• Retraso mental, risa frecuente e inusual, movimientos atáxicos repetitivos, facíes con boca y lengua grande, convulsiones.

PW.gif

(>70%) (28%

)

(<2%)

Síndrome de Prader Willi

Cromosoma 15

Análisis metilación -PW

Sensible a la metilación

2/5 control normal

3/6 paciente PW+

4/7 paciente PW-

6

4.4

Heterodisomia uniparental

materna

PCR- microsatélites

Microdeleción 15q11.2-15q13

Ciclo de imprinting/metilación del ADN

• Tras la fertilización (16 cel), la mayoría de los genes están sujetos a una demetilación activa excepto en islas CpG de genes imprintados.

• Pregástrula: metilación global “de novo”, excepto genes

estructurales o genes que se expresan en el embrión (alfafetoproteina)

• Demetilación conforme hay expresión, excepto cromosoma X inactivo.

• En las células germinativas primordiales del embrión el imprinting se “borra” a un estado inicial y posteriormente se reestablece de nuevo según el patrón de metilación específico de la gónada.

Borrado

Establecimiento

Defecto deborrado

Defecto establecimiento Defecto de mantenimientoError de: metilación demetilación Metil. postccig. Pérdida de metil

Mantenimiento

Control del imprinting por los centros de imprinting (IC) La figura muestra los tres estados donde puedeocurrir mutación en el IC produciendo un imprintingl alterado. En el “defecto de borrado”, se produce una incapacidad de eliminar la metilación previa en células germinales. En el “defecto de establecimiento”, el cromosoma es erróneamente metilado o demetilado en células germinales maduras. En el” defecto de mantenimiento”, se produce una metilación ó pérdida de metilación postcigótica.

Consecuencias fenotípicas del imprinting

• Una proporción importante de genes imprintados están implicados control del desarrollo fetal.-Insulina y sistema de factor de crecimiento semejante a la insulina.

• El crecimiento fetal depende de la disponibilidad de nutrientes.-Regulación indirecta mediante alteración en la función o desarrollo de la placenta.(La mayoría de los genes imprintados se expresan en la placenta): gen Mash2 y Igf2.

• Implicados en el desarrollo del cerebro (enfermedades con efecto del origen parental):PW/AS, autismo, desorden afectivo bipolar, epilepsia, esquizofrenia, síndrome de Tourette y síndrome de Turner.

Patogénesis mola hidatiforme• Mola completa: hiperplasia placenta, no desarrollo embrionario• Teratoma (células germinales femeninas activadas partenogenéticamente) :

tejido embrionario, no trofoblasto• Triploides digínicos: placenta pequeña, retraso crecimiento fetal.

• Efecto del imprinting, los genomas parentales contribuyen de manera diferente al desarrollo de la placenta; los genes expresados del padre promueven la proliferación y diferenciación del trofoblasto, y los genes que se expresan de la madre son esenciales para contrarrestar este efecto.

• Gen candidato: p15 kip2 ( inhibidor de la kinasa dependiente de ciclina) regulador negativo de la proliferación celular.

Placenta normal: se expresa sólo del alelo materno Mola hidatiforme completa: no se expresa (cromosomas sólo paternos)

Deben existir otros genes implicados.

Síndrome de Beckwith-Wiedemann (BWS) • Sobrecrecimiento intrauterino,

visceromegalia, alto peso al nacer, macroglosia y omfalocele. La placenta suele ser grande. Riesgo incrementado de desarrollar tumores en la infancia (ej. tumor de Wilms).

• Anomalías de la región 11p15 : cluster de genes imprintados. Duplicación en el cromosoma paterno: sobreexpresion de los genes IGF2 o KCNQIOT1.

pat mat

MHBi es una rara enfermedad recesiva autosómica con expresión limitada al sexo

El proceso de demetilación se produce de forma normal pero hay un fallo para reestablecer el modelo de metilación materna

Hay excepciones: penetrancia reducida, pudiendo ser el defecto de demetilación parcial o superarse. Algunas mujeres tienen embarazo normal a pesar del 100% de riesgo de recurrencia.

La identificación de genes es difícil; pequeño número de mujeres y familias afectadas y ausencia de un modelo animal conocido. Genes candidatos: Dmetiltransferasas (no se han encontrado mutaciones). Análisis de ligamiento: región en el brazo largo cromosoma 19

Más de un locus afectado implicado en el establecimiento de las “marcas de imprinting” en la línea germinal materna o su mantenimiento tras la fertilización.

MOLA HIDATIFORME BIPARENTAL

Germ cells Embryo

Borrado reestablecimientomantenimiento

Mutación MHBi

…...regiones imprintadas

IMPRINTINGNORMAL

MOLAHIDATIFORMEcompleta

MOLABIPARENTALNo remetilación enovogénesis

PATOGÉNESIS MOLA HIDATIFORME BIPARENTAL

La identificación de las causas genéticas permitirá el conocimiento de:

-causa de MHBi - dinámica del imprinting en gametos y

embriones preimplantados. -posible relación entre tecnología de

reproducción asistida y alteraciones del imprinting.

-alteraciones epigenéticas observadas en embriones clonados y células madre embrionarias.

Asesoramiento genético MH

• Riesgo de recurrencia: 1-1.5%• Dos embarazos previos molares: 20%• MHBi: 100% de riesgo recurrencia (la mayoría) -FIV con ovocitos de donante.• MH puede existir junto con gemelo normal:

muerte intraútero 2º trimestre, sólo 40% nacimiento gemelo normal

• MHC: 15% riesgo desarrollo mola invasiva y 3% para coriocarcinoma. MHP: 0.5% y 0.1% respectivamente

• MHBi: pronóstico y tratamiento similar a la MHC