Genetica e Citogenetica Umana e Laboratorio di Genetica e Citogenetica Umana
4 CFU lezioni + 1 CFU Laboratorio
Frequenza non obbligatoria
Obiettivi formativi del corso
Il corso si propone di fornire le conoscenze fondamentali per l'analisi genetica nell'uomo, attraverso lo studio
della trasmissione dei caratteri e la caratterizzazione delle mutazioni geniche e cromosomiche e delle
patologie ad esse associate, ed illustrare i principali metodi citogenetici e molecolari per la diagnosi pre e
post natale.
Syllabus
Malattie genetiche monogeniche, modelli di trasmissione, eredità nucleare e citoplasmatica, alterazioni del
cariotipo, analisi di segregazione e di linkage, malattie multifattoriali, suscettibilità genetica alle malattie,
diagnosi molecolari e citogenetiche.
Programma dettagliato del corso
Lezioni: Malattie genetiche. Relazione tra stato di salute e costituzione genetica. Difetti genetici monogenici,
oligo- e poligenici, difetti del corredo cromosomico e del genoma mitocondriale. Le condizioni
multifattoriali. L’eterogeneità genetica e le fenocopie.
Interpretazione degli alberi genealogici. Complicazioni dei principali modelli di eredità.
L’eredità autosomica recessiva. La fibrosi cistica. L’espressività variabile. Struttura e funzione del gene
CFTR. L’eterogeneità allelica. Effetto delle mutazioni del gene CFTR. Distribuzione geografica delle
mutazioni del gene CFTR. L’analisi di segregazione per valutare un modello di eredità autosomica recessiva.
Vizi di accertamento.
L’eredità autosomica dominante. La corea di Huntington. Penetranza incompleta. L’esordio tardivo.
L’anticipazione. Origine e conseguenze delle mutazioni per espansione di triplette ripetute.
L’eredità dominante legata all’X. L’eredità recessiva legata all’X. L’emofilia. La distrofia muscolare di
Duchenne e di Becker. Le mutazioni per delezione parziale del gene della distrofina. Inattivazione del
cromosoma X nella donna e mosaicismo. Sindrome di Martin-Bell (o dell’X-fragile). Evidenza citologica e
interpretazione molecolare.
L’eredità mitocondriale. Origine e conseguenze delle mutazioni del genoma mitocondriale. Eteroplasmia. Le
malattie mitocondriali. Componente genetica nucleare e mitocondriale.
Alterazioni del numero di cromosomi. Aneuploidie autosomiche e dei cromosomi sessuali. Meccanismi di
formazione e conseguenze delle aneuploidie. Mosaicismo. Origine parentale delle aneuploidie. Incidenza
negli aborti e nei nati vivi. Sindrome di Down. Incidenza, prevalenza e attesa di vita.Correlazione con l’età
della madre. Sindrome di Turner. Sindrome di Klinefelter. Eteroploidie. Origini e conseguenze. Alterazioni
della struttura dei cromosomi. Meccanismi di insorgenza e conseguenze. Fattori predisponenti. Delezioni.
Sindrome del Cri du chat. Sindromi da geni contigui. Duplicazioni. Inversioni. Traslocazioni. Traslocazioni
reciproche. Traslocazioni Robertsoniane. La sindrome di Down per traslocazione. Cromosomi ad anello,
dicentrici, isocromosomi. Effetti sulla fertilità e sulla perdita dei prodotti del concepimento.
Analisi di linkage e mappatura del genoma umano. Marcatori molecolari e clonaggio posizionale. Il metodo
del “lod score”. Le famiglie CEPH e le mappe di riferimento.
Le patologie complesse. Gli studi di correlazione tra parenti, tra gemelli e sugli adottivi. L’analisi di
segregazione complessa. La mappatura del locus principale. Il cancro della mammella come esempio di
predisposizione ereditaria al cancro. L’identificazione del gene BRCA1. Le malattie poligeniche. I modelli di
interpretazione dei caratteri poligenici. Il modello di Fisher. Il modello di Falconer. La suscettibilità genetica
alle malattie e i metodi di analisi di linkage non parametrici. I loci coinvolti nella sucettibilità al diabete e
alla malattia di Alzeheimer.
Laboratorio sperimentale - Metodi di studio della citogenetica. Tipi di mutazioni e tipi di cellule. Colture
cellulari. Amniocentesi. Villocentesi. Tecniche di colorazione. Colorazioni differenzia li e bandeggio.
Bandeggio ad alta risoluzione. Ibridazione in situ (FISH). Tipi di sonde. Sonde cromosomiche (chromosome
painting). Ibridi cellulari, citofluorimetria e dissezione dei cromosomi metafasici. Analisi del cariotipo.
Scelta della strategia di analisi. Indicazioni per l’analisi citogenetica in diagnosi prenatale e postnatale.
L’analisi citogenetica nel monitoraggio biologico degli effetti mutageni ambientali. Le aberrazioni
cromosomiche. Gli scambi tra cromatidi fratelli. Il micronucleo.
Diagnosi genetiche molecolari. Scelta della strategia di analisi. Indicazioni per la diagnosi molecolare.
Specificità e sensibilità dei test. Problemi tecnici, medici e etici connessi con i test genetici predittivi. La
reazione a catena della DNA polimerasi (PCR). La tecnica PCR-ASO (oligonuclotidi allele -specifici)o
ARMS (sistema di mutazioni refrattarie all’amplificazione) per l’analisi delle mutazioni puntiformi. La PCR
per l’analisi di delezioni e di espansioni di triplette ripetute. I polimorfismi dei frammenti di restrizione
(RFLP). La diagnosi indiretta di loci associati a RFLP. Diagnosi diretta di mutazioni con RFLP. I saggi
basati sulla chemioluminescenza e sulla fluorescenza. La tecnica PCR-OLA (saggio di ligazione degli
oligonucleotidi). La tecnica del faro molecolare. I sistemi multiplex. La tecnica PTT (proteina troncata).
Analisi completa delle mutazioni sconosciute: SSCP (polimorfismo della conformazione dei filamenti
singoli), DGGE (elettroforesi su gel in gradiente denaturante), CMC (taglio chimico degli eteroduplex).e
EMC (taglio enzimatico degli eteroduplex), Microarray o chip a DNA, il sequenziamento del DNA.
Argomenti da conoscere per poter frequentare efficacemente il corso
E’ consigliabile che lo studente abbia acquisito le conoscenze di base di Genetica, di Biochimica e di
Biologia Molecolare e che frequenti anche gli altri corsi del primo semestre del terzo anno, i cui contenuti
sono integrativi rispetto al corso.
Bibliografia
Sudbery - Genetica Molecolare Umana - Zanichelli 2000
Altri testi
Strachan e Read - Genetica Umana Molecolare - UTET
McConkey - Genetica Umana. Una prospettiva Molecolare - Zanichelli
Prove di verifica dell’apprendimento
L’acquisizione dei CFU è tramite prova orale.
Dati del docente
Nome: Rossi Anna Maria
Dipartimento: Dipartimento Scienze dell'Uomo e dell'Ambiente- Genetica
Telefono: 050-836236/836219
E- mail: [email protected]
Pagina web:
Orario di ricevimento: su appuntamento telefonico
Luogo di ricevimento:Via S.Giuseppe 22 Pisa
