Cosa succede in un laboratorio di genetica?

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1 12 laboratori potrebbero utilizzare campioni anonimi di DNA per lo sviluppo di nuovi test, o condividerli con altri in quanto parte dei programmi di Controllo di Qualità, a meno che si chieda specificatamente di non permetter l uso dei campioni per tale scopo. Come ogni campione clinico conservato, il DNA viene considerato parte della cartella clinica di un paziente e quindi su questo vige il segreto professionale. Ciò significa che l accesso è consentito unicamente tramite un professionista nel campo sanitario. Cosa succede in un laboratorio di genetica? Alcune persone sono preoccupate dal fatto che la polizia possa accedere al loro DNA. Questo tipo di richiesta è estremamente rara. Se la polizia volesse accedere ad un campione di DNA da un laboratorio di genetica (come per il resto della cartella clinica di un paziente) potrebbe farlo solo sotto emissione da parte della corte di giustizia di un mandato. Questo foglietto illustrativo è stato sviluppato con l aiuto del Dr. Ian M Frayling, Istituto di Genetica Medica, Ospedale Universitario del Galles, Cardiff, Gran Bretagna; Dr Domenico Coviello, Laboratorio di Genetica Medica, Fondazione IRCCS, Milano, Italia ed Genetic Alliance UK. La traduzione dall inglese é stata curata dalla Dr. Nadia Ceratto e dal Dr Domenico Coviello, Ospedale Maggiore Policlinico, Mangiagalli e Regina Elena, Milano. Luglio 2009 Questo lavoro è sponsorizzato dal Consorzio EU-FP6 EuroGentest, contratto n Le Illustrazioni: Rebecca J Kent rebecca@rebeccajkent.com Informazioni per pazienti e famiglie

2 2 Cosa succede in un laboratorio di genetica? Le informazioni che seguono riguardano ciò che accade ad un campione quando viene inviato ad un laboratorio di genetica. I punti su cui ci si soffermerà sono: i differenti metodi impiegati in un laboratorio per eseguire i test genetici perché alcuni test vengono effettuati in poco tempo mentre altri hanno bisogno di molto più tempo perché in alcuni casi il laboratorio non fornisce risultati Per informazioni più dettagliate sul perchè prendere in considerazione l idea di effettuare un test genetico si consiglia di leggere il foglietto illustrativo Cos è un test genetico? Sezione 1. Cos è un test genetico? La maggior parte dei test genetici sono un esame del DNA, un composto presente nelle nostre cellule che fornisce al nostro corpo le istruzioni per crescere, svilupparsi e funzionare correttamente. Il DNA è un filamento di messaggi codificati organizzati in specifiche istruzioni chiamate geni. Gli esseri umani hanno geni diversi, organizzati a loro volta in un certo numero di strutture filamentose chiamate cromosomi. I cromosomi vengono ereditati dai nostri genitori, 23 dalla madre e 23 dal padre: abbiamo dunque due paia di 23 cromosomi. Se si pensa alla genetica come ad un libro della vita, il DNA è le lettere, i geni sono le parole e i cromosomi sono i capitoli. 11 essere possibile completare l analisi in quanto non vi è abbastanza DNA. I risultati possono essere sbagliati? Visto che i test genetici hanno delle importanti implicazioni per un individuo e i suoi familiari, sono trattati con la massima attenzione. Per assicurarsi che i risultati siano giusti vengono prese numerose precauzioni. Se viene scoperta una mutazione viene sempre ricontrollata al fine di essere sicuri che il risultato sia corretto (sebbene siano utilizzati dei macchinari per effettuare molte parti del test uno scienziato controllerà i risultati sempre e comunque). Spesso, gli scienziati effettueranno un altro test per controllare i risultati del primo. Si usano delle speciali procedure anche per impedire che i campioni non siano mescolati. Inoltre, molti laboratori fanno parte di programmi di Controllo di Qualità che permettono che vengano effettuati dei test genetici affidabili e di buona qualità. Cosa accadrà al mio campione una volta effettuato il test? A meno che un paziente chieda che il proprio campione sia eliminato dopo il test, solitamente il laboratorio terrà il DNA e potrebbe tenere anche dei campioni di cromosomi. I laboratori vi potranno sempre fornire informazioni riguardo al vostro campione e si può richiedere in ogni momento che il proprio campione venga restituito o che venga distrutto. Effettuare test per altre malattie sul DNA non è consentito se non con il consenso del paziente. Se il paziente ha dato il consenso, quando saranno disponibili nuovi test, i laboratori potranno effettuarli sui campioni conservati (se per esempio il test iniziale non aveva fornito alcun risultato). I

3 10 Perchè alcuni test genetici impiegano molto tempo per essere effettuati mentre altri possono venir essere subito? Figura 1: Geni, cromosomi e DNA 3 Se il laboratorio sa esattamente quale mutazione cercare, visto che è presente in famiglia o perché il laboratorio sa esattamente quale parte del gene osservare, il compito si rivela relativamente facile. Il test potrebbe essere eseguito in una settimana o due. Tuttavia, se non è stata scoperta alcuna mutazione nella famiglia o se ci sono un certo numero di geni associati alla malattia, ci vorrà più tempo per ricevere i risultati. Invece di concentrarsi su una specifica parte di un gene il laboratorio potrebbe avere bisogno di analizzare l intero gene o anche più di un singolo gene. Questo processo può rivelarsi molto lungo e impiegare parecchi mesi. La sua durata dipende da un certo numero di fattori quali quanto grande è il gene e le attrezzature di cui il laboratorio dispone. Per esempio, nel caso della distrofia muscolare di Duchenne, la malattia è causata da mutazioni nel gene chiamato distrofina, uno dei geni più lunghi che siano conosciuti. Ci sono migliaia di diverse mutazioni che possono verificarsi, e quindi scoprire una mutazione che interessa una particolare famiglia può rivelarsi un processo molto lungo e laborioso. Nel caso della Corea di Huntington, invece, le mutazioni nel gene huntingtin avvengono sempre nello stesso breve tratto di gene. Perciò gli scienziati sanno esattamente cosa cercare nel gene e quindi il test si rivela relativamente semplice e il procedimento molto più veloce. Inoltre, la qualità del DNA è un fattore importante. A volte i laboratori devono prima di tutto controllare il DNA di qualcuno che è già morto per scoprire la mutazione. Se il DNA di questi è di scarsa qualità ciò può far raddoppiare o triplicare il tempo impiegato per trovare la mutazione. In alcuni casi potrebbe non I cambiamenti di geni o di cromosomi vengono definiti mutazioni. Si potrebbe pensare alle mutazioni come ad un cambio di lettere in una parola o un cambio di parole in una frase. Le mutazioni avvengono casualmente e tutti noi ne siamo affetti. Gli effetti di una mutazione possono essere positivi, negativi, o la mutazione può non aver nessun effetto. Ciò dipende da fattori ambientali, da un fattore casuale, o da mutazioni in altri geni. Le mutazioni possono causare problemi se impediscono al gene o al cromosoma di comunicare le informazioni corrette necessarie al corpo per funzionare correttamente. I test genetici dunque servono a scoprire eventuali mutazioni in un particolare gene o cromosoma. Solitamente i test vengono effettuati su di un campione di sangue o su di altri tessuti. (In certi casi è possibile ricavare il DNA da un campione di saliva. Di solito tuttavia gli scienziati hanno bisogno di una discreta quantità di DNA di

4 4 buona qualità, e per questo si preferisce usare il sangue.) Si preleva il campione dal paziente e lo si spedisce al laboratorio di genetica affinché geni e cromosomi siano analizzati. Solitamente i centri genetici hanno il proprio laboratorio di genetica. Tuttavia, dato che vi sono moltissimi test per molte condizioni diverse, non tutti i laboratori possono effettuare ogni singolo test. Questo è il caso specifico di test per condizioni genetiche più rare. Perciò, il campione potrebbe essere inviato ad un altro laboratorio, specializzato in quel determinato tipo di test che il dottore vuole che sia effettuato. Serve inoltre ricordare che un test genetico di solito fornisce informazioni che riguardano unicamente la malattia per cui è stato effettuato. Non esiste un test generale per tutte le malattie genetiche. L obbiettivo di un generico test effettuato in un centro di genetica è di fornire informazioni riguardo la salute dell individuo o della famiglia. Solitamente i centri di genetica non richiedono test per altre situazioni, quali ad esempio un controllo della paternità, sebbene possano essere rivelate informazioni che riguardano questo argomento. Sezione 2. I laboratori di genetica Ci sono due tipi principali di laboratori di genetica: uno è specializzato nell analisi dei geni ed uno nell analisi dei cromosomi. 1) Citogenetica Se un dottore ha il sospetto che la malattia genetica sia causata da un problema su uno dei cromosomi chiederà ad un laboratorio di citogenetica di esaminare i cromosomi del paziente. Per questo possono 9 mutazione è causa di una malattia no. Questo potrebbe essere causato dal fatto che il cambiamento nel codice del DNA è quasi impercettibile. Queste mutazioni vengono definite varianti inclassificate, e ricevere un risultato del genere può rivelarsi frustrante per tutte le persone coinvolte. Tuttavia, è di estrema importanza che un laboratorio non affermi che una mutazione sia dannosa quando potrebbe non esserlo in quanto ciò potrebbe portare al fatto che ad una persona venga fatta una diagnosi sbagliata. I laboratori possono sempre trovare le mutazioni? In alcune situazioni anche se viene effettuato un test non viene trovata una mutazione. Ci sono svariate ragioni perché ciò accade: A volte un test viene effettuato solo per le mutazioni più comuni che causano una particolare malattia. Se il paziente presenta una mutazione molto insolita il laboratorio potrebbe non trovarla. Gli scienziati non hanno identificato tutti i geni che causano la malattia genetica. Il paziente potrebbe non presentare la malattia che sembra avere, e quindi i ricercatori potrebbero non studiare il gene giusto. É importante ricordare che le tecniche per effettuare i test genetici e la nostra conoscenza della genetica sta progredendo rapidamente. Perciò, anche se una mutazione può non essere nota attualmente c è pur sempre una possibilità che nuove tecniche permettano agli scienziati di scoprirla in futuro.

5 8 Come fa un laboratorio a sapere se una mutazione è dannosa? Questa è una domanda molto importante. I laboratori di genetica hanno un detto che recita: Tutti possono trovare una mutazione, ma non tutti possono interpretarla. Le mutazioni hanno diversi gradi di gravità e sapere l effetto che una mutazione può avere necessita una dettagliata conoscenza della malattia, del gene o cromosoma, e attenzioni ai dettagli. Quindi, come può un laboratorio sapere se una mutazione è buona, dannosa o non ha alcun effetto? 5 essere usati campioni di sangue, pelle o materiale ottenuto dall amniocentesi o dal CVS. Per prima cosa vengono coltivate le cellule. Le cellule sono poi messe su vetrini da microscopio e i cromosomi sono colorati con una soluzione per renderli visibili. Figura 2: I cromosomi come appaiono al microscopio. Per prima cosa è importante che un esperto, come un genetista clinico, esamini il paziente, i suoi familiari e la storia familiare, e forse anche i risultati di altri esami fatti. Questi forniscono elementi al genetista riguardo quale gene o cromosoma investigare. Quindi, per esempio, se il genetista pensa che il paziente abbia la fibrosi cistica perché mostra i sintomi della malattia, e un altro membro della famiglia ha avuto la stessa malattia, sarà prelevato un campione del paziente e sarà mandato al laboratorio per il test. Il laboratorio riceverà le informazioni riguardanti il paziente e la storia familiare per ricercare una delle mutazioni che causano la fibrosi cistica. Se il laboratorio trova una delle mutazioni che è conosciuta per essere una delle cause della fibrosi cistica, allora si ha la conferma che il paziente ha questa malattia. In alcuni casi un bambino è affetto dalla malattia, anche se i genitori non presentano la malattia. In questo caso è possibile che la mutazione sia comparsa per la prima volta al momento del concepimento. Ciò viene denominato de novo (dal latino) o nuova mutazione. In alcuni casi il laboratorio potrebbe non sapere se una Per prima cosa il citogenetista controllerà il numero di cromosomi. Alcune malattie sono causate dal fatto che ci sono dei cromosomi in più. Una delle più comuni è la sindrome di Down. Le persone affette da questa malattia solitamente hanno un cromosoma in più nelle loro cellule. Il citogenetista controllerà anche la struttura dei cromosomi. I cambiamenti nella struttura dei cromosomi avvengono quando il materiale che compone un singolo cromosoma viene spezzato e ricombinato; ciò può causare l aggiunta o la perdita di materiale cromosomico. Questi cambiamenti possono essere così piccoli da essere difficili da essere identificati. A volte per identificare un cambiamento troppo piccolo per essere visto al microscopio o per controllare una mutazione già vista viene utilizzata una tecnica nota come Ibridazione in situ a Fluorescenza (FISH).

6 6 Fig 3: I cromosomi una volta che sono stati disposti in ordine: un cariotipo. 7 molecolare sta quindi nell essere capace di leggere correttamente il codice e scoprirne le mutazioni. Se queste mutazioni causano che il gene non trasmetta al corpo le informazioni corrette, compare una malattia genetica. Diversamente dai cromosomi, il DNA non può essere visto al microscopio. Il genetista molecolare estrae il DNA dalle cellule e lo usa per fare delle specifiche reazioni chimiche per leggere il codice del gene interessato. Per individuare le mutazioni vengono utilizzate molte tecniche diverse. Controllare la sequenza del DNA è un metodo comunemente usato. Fig 4: Una sequenza di DNA: trovate la differenza! I test citogenetici possono richiedere molto tempo. Il laboratorio deve innanzitutto coltivare le cellule e ciò richiede almeno una settimana. Inoltre, può servire circa un altra settimana per preparare i vetrini ed analizzare i cromosomi uno alla volta al microscopio. 2) Genetica Molecolare Sequenza Normale Sequenza del paziente Se un medico sospetta una malattia genetica causata da un cambiamento (mutazione) in un gene, sarà richiesto l esame del DNA di un particolare gene ad un laboratorio di genetica molecolare. Le istruzioni nel DNA sono scritte con un codice di quattro lettere: A, C, G e T. Il laboratorio di genetica molecolare è in grado di esaminare la precisa sequenza del codice in un determinato gene per vedere se ci sono errori, o errori di lettura. Un singolo gene, tuttavia, può essere composto da lettere o più del codice del DNA. L abilità del genetista Qui si può vedere una porzione di codice di un gene. Se potete vedere l immagine a colori vi renderete conto che ogni lettera del DNA viene mostrata con un colore diverso. La figura a sinistra mostra la sequenza normale, mentre quella a destra è di un paziente. Nella figura a sinistra ogni lettera ha un unico picco. Nella figura a destra, invece, è possibile vedere che il paziente ha due picchi nella stessa posizione, una G (linea nera) ed una C (linea blu). Questo è indice che c è una mutazione in questo punto, su uno delle due paia di cromosomi.