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 epiteloides Colonia de fibroblastos

Cariotipo humano Tinción homogénea con Giemsa Bandas G Comienzos de la citogenética 7 grupos (A_G) Bandeado: años 70 Hasta entonces 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: 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 II normal 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 hidatiforeme completa Mola H parcial Mola Biparental recurrente

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 15q q13 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.

(>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

Heterodisomia uniparental materna PCR- microsatélites

Microdeleción 15q q13

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 de borrado Defecto establecimiento Defecto de mantenimiento Error 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 puede ocurrir 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 cellsEmbryo Borrado reestablecimiento mantenimiento Mutación MHBi …... regiones imprintadas

IMPRINTING NORMAL MOLA HIDATIFORME completa MOLA BIPARENTAL No remetilación en ovogénesis

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