L epigenetica L epigenetica studia le modifiche fenotipiche EREDITABILI nell'espressione del gene

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1 Genetica 6

2 L epigenetica

3 L epigenetica L epigenetica studia le modifiche fenotipiche EREDITABILI nell'espressione del gene causate da meccanismi diversi dai cambiamenti nella sequenza genomica. Un segnale epigenetico è pertanto un qualsiasi cambiamento EREDITABILE che non altera la sequenza nucleotidica di un gene, ma altera la sua attività. Tra i possibili meccanismi che possono provocare effetti epigenetici si annoverano: modificazioni del DNA (metilazione delle citosine da parte delle metiltrasferasi) modificazione delle proteine (modificazioni degli istoni, quali acetilazione, metilazione etc) Questi processi alterano l'accessibilità fisica alle regioni del genoma sulle quali si legano proteine e enzimi deputati all'espressione genica e quindi alterano l'espressione del gene

4 Epigenoma Mentre l informazione genetica è uniforme nelle diverse cellule di organismi complessi, l epigenetica controlla l'espressione differenziale di geni in cellule specifiche. Un sistema per essere considerato epigenetico deve essere ereditabile, autosostenibile, e reversibile Le cellule in un organismo multicellulare hanno sequenze nominalmente identiche di DNA (e quindi gli stessi set di istruzioni genetiche), ma mantengono diversi fenotipi terminali. Questa memoria cellulare non genetica, che registra i cambiamenti ambientali e lo sviluppo dell organismo (cellule staminali -> differenziate) e che è ereditabile, è la base dell epi-(sopra)-genetica.

5 Un processo cruciale per la regolazione dell'espressione genica è la metilazione - l'aggiunta di un gruppo metile alla base citosina che ha l'effetto di spegnere il gene interessato dal legame: la modificazione chimica così ottenuta è detta 5-metil-citosina (5mC). Il genoma contiene tutte le istruzioni che permettono di ottenere oltre 200 differenti tipi cellulari il cui processo di specificazione viene denominato epigenesi. È ora noto che tale processo coinvolge la regolazione differenziale di geni e dei loro prodotti in stretta relazione con l organizzazione fisica del DNA genomico e da come è impacchettato in cromatina. Pertanto, mentre le cellule staminali evolvono verso il loro destino specifico, alcune aree del relativo genoma vengono «spente» da varie modifiche epigenetiche. Al procedere della divisione cellulare, il destino delle singole cellule viene pertanto governato dall'utilizzo selettivo dei geni La regolazione aberrante dei meccanismi epigenetici è stata correlata a malattie croniche, cancro, malattie cardiovascolari, disordini mentali anche in risposta a stimoli ambientali.

6 L'ambiente può anche portare a cambiamenti epigenetici che riguarderanno le generazioni future. Recenti studi di laboratorio su topi inbred (ottenuti cioè mediante accoppiamenti nello stesso ceppo familiare) hanno dimostrato come modifiche alla loro dieta originale possano influenzare la loro progenie. La loro pelliccia può essere marrone, gialla o a chiazze, a seconda di come il gene agouti viene metilato durante la crescita del feto.

7 LA GENETICA DEI TUMORI (Cap 21 Pierce)

8 Popolazione USA 2009: 300 milioni. Tasso di morte annuale negli USA: 8 su su 1000 muoiono di tumore

9 Neoplasia (o tumore) Si definisce Neoplasia: una massa abnorme di tessuto la cui crescita supera quella dei tessuti normali e progredisce anche dopo la cessazione degli stimoli che l hanno evocata. L elemento cruciale di tutte le neoplasie è la refrattarietà agli stimoli predisposti al controllo della crescita.

10 Quando le normali cellule sono danneggiate, esse vengono eliminate mediante apoptosi (morte cellulare programmata). Le cellule cancerogene evitano l'apoptosi e continuano a riprodursi in maniera irregolare.

11 La cellula neoplastica Trasformazione: salto da normale a maligno -passaggi intermedi non identificabili- Il fenotipo maligno può essere caratterizzato da: 1) Comportamento in coltura Immortalità: crescono in modo indefinito in netto contrasto con le cellule normali che possono replicarsi esclusivamente un numero finito e definito di volte (40-60, numero di Hayflick) e poi entrano nella fase di senescenza. Cellule HeLa (Henrietta Lacks morta nel 1951 di carcinoma cervicale) crescono ancora in coltura. Perdita della dipendenza dall ancoraggio: le cellule normali crescono se ancorate ad una superficie; le cellule trasformate crescono bene anche in un mezzo semifluido come l agar molle Perdita della inibizione da contatto: le cellule normali crescono fino a formare un monostrato compatto. Le cellule trasformate continuano a crescere le une sulle altre in maniera del tutto disordinata. Perdita dell orientamento dipendente dal substrato: le cellule maligne che crescono su un substrato dotato di una trama hanno perso in parte almeno la capacità di allinearsi seguendo la trama. Diminuita necessità di fattori di crescita: generalmente se li producono da sole

12 Comportamento in coltura Dr.ssa Elisabetta Rovida Università di Firenze I fibroblasti sono cellule tipiche e più numerose del tessuto connettivo, in grado di produrre le componenti della matrice extracellulare. I fibroblasti possono dare origine ad altre cellule come le cellule ossee, gli adipociti e cellule muscolari, tutte di origine mesodermica. Si trovano anche nel tessuto cicatriziale, possiedono una modesta capacità migrante e possono intervenire nella cicatrizzazione.

13 2) Differenze strutturali Mancata differenziazione: le specifiche caratteristiche della cellula normale sono espresse in modo incompiuto - si parla di anaplasia, sdifferenziazione o dedifferenziazione. La cellula tumorale non diventa matura dedifferenziandosi, ma nasce già come cellula poco differenziata e non differenzia o differenzia poco. Crescita rapida: - aumento della basofilia citoplasmatica (più RNA -> più proteine) - mitosi numerose e anomale (numero di mitosi proporzionale alla velocità di crescita) Caratteristiche bizzarre: (importante perché l atipia tende ad essere proporzionale al grado di aggressività) dimensioni e forma delle cellule anomale (la cellula maligna è di solito tondeggiante e irregolare) - il nucleo è grosso (aumento del rapporto nucleo/citoplasma; alterazioni cromosomiche) - superficie della cellula spesso pullula di microvilli - Secrezioni diventano disordinate (cellule ad anello con castone di adenocarcinoma mucoso) (adenocarcinoma: neoplasia indifferenziata e quindi maligna del tessuto epiteliale, che prende origine dall'epitelio ghiandolare) Anomalie più disparate: La cellula neoplastica comparsa di nuove strutture (complesso ribosoma lamella nella leucemia a cellule capellute; corpo di Auer nella leucemia mieloide acuta).

14 3) Comportamento dopo il trapianto Impiegando animali opportuni che non rigettino il trapianto, le cellule trasformate se iniettate sotto cute danno luogo a tumori; mentre le cellule normali muoiono o sopravvivono senza crescere. 4) Alterazioni funzionali e biochimiche Motilità e chemiotassi: le cellule trasformate sono più mobili di quelle normali, che di solito stanno ferme. Questa caratteristica spiega l invasività (più sono mobili e più sono invasive) Alterazioni relative alla superficie cellulare: - ridotta adesione intracellulare (invasività) - comunicazioni intracellulari compromesse (gap junction) - aumentata sensibilità all agglutinazione mediata da lectine (usato in laboratorio) - tendenza a rilasciare molecole di superficie (enzimi per farsi strada nella matrice extracellulare, coagulazione)-marcatori tumorali Alterazioni biochimiche: La cellula neoplastica - aumentato fabbisogno di asparagina - anomalie legate alla eccessiva crescita e immaturità - teoria di Warburg (i tumori fanno glicolisi con produzione di acido lattico anche in aerobiosi)

15 Neoplasia: classificazione Neoplasie Benigne Proliferazione cellulare circoscritta Neoplasie Maligne Proliferazione cellulare incontrollata Invasione del tessuto sano circostante Possibilità di metastatizzare

16 Sarcoma Tumore del tessuto connettivo, vale a dire del tessuto di sostegno dell'organismo. Carcinoma Tumore maligno di origine epiteliale. Teratoma Neoformazione che origina da cellule indifferenziate (embrionali), ancora in possesso della capacità di evolvere verso la formazione di tessuti diversi da quelli dell organo in cui si sviluppano.

17 Caratteristiche delle Neoplasie Invasione Locale: una neoplasia benigna rimane localizzata nella sede di origine, e spesso (nei fibromi e adenomi) si espande lentamente sviluppando una pseudocapsula fibrosa che la separa dal tessuto circostante Metastasi: caratteristica principale per distinguere un tumore maligno (importanti eccezioni: basalioma della cute e la maggior parte dei tumori primitivi del SNC) Generalmente più un tumore è voluminoso e più alta sarà la probabilità che abbia metastatizzato

18 I meccanismi della metastasi Per metastasi si intende l autotrapianto spontaneo delle cellule neoplastiche che, distaccatesi dal tumore primitivo, raggiungono con varie modalità uno o più siti distanti da quello dove ha sede il tumore primario e vi si impiantano dando origine alla formazione di tumori secondari. Le metastasi identificano in modo inequivocabile un tumore come maligno, in quanto le neoplasie benigne non danno metastasi. Con poche eccezioni, tutti i tumori possono metastatizzare (gliomi, carcinoma basocellulare della cute, altamente invasivi ma non metastatizzano) Non è detto che capacità di metastatizzare sia correlata alla capacità di invadere localmente. In generale, più il tumore è aggressivo, cresce rapidamente e presenta elevate dimensioni, più è probabile che metastatizzi o che abbia già metastatizzato. Esistono però numerose eccezioni. Talvolta tumori piccoli, ben differenziati e a lenta crescita danno metastasi diffuse, mentre tumori che crescono rapidamente possono rimanere localizzati per anni

19 I meccanismi della metastasi Vie di diffusione del tumore: Diffusione locale per continuità e contiguità o seguendo la via di minore resistenza Impianto diretto in cavità o superfici del corpo (transcelomatica), peritoneo, pleura, pericardio; es:carcinoma ovarico Disseminazione per via linfatica. La disseminazione delle metastasi ai linfonodi segue le vie naturali del drenaggio linfatico. es carcinomi. Ruolo attivo dei linfonodi contro le cellule del tumore. Disseminazione per via ematica. Es sarcomi I sarcomi sono tumori del tessuto connettivo, vale a dire del tessuto di sostegno dell'organismo

20 I meccanismi della metastasi Le vie della penetrazione in circolo delle cellule neoplastiche: 1. Infiltrazione diretta da parte del tumore 2. Invasione da parte di singole cellule 3. Rilascio all interno di lacune vascolari prive di rivestimento endoteliale 4. Diapedesi inversa 5. Penetrazione nei linfatici diapedesi indica il processo attraverso cui i leucociti migrano, attraversando le pareti dei vasi sanguigni, in risposta a segnali chimici infiammatori.

21 I linfociti I linfociti, sia a cellule B che a cellule T, circolano costantemente nei linfonodi. Vi entrano con la circolazione sanguigna e attraversano la rete di vasi sanguigni grazie ad un processo chiamato diapedesi. I linfociti derivano dalla linea linfoide delle cellule staminali multipotenti presenti nel midollo osseo e a seconda del luogo, all'interno dell'organismo, nel quale avviene la maturazione cellulare, si ottengono due linee linfocitarie ben distinte: i linfociti B (prendono il loro nome da un organo degli uccelli chiamato "borsa di Fabrizio" e dal fatto che nell'uomo essi prendono origine dal midollo osseo - bone marrow -) e i linfociti T (da timo). Il luogo di maturazione dei linfociti risulta appunto diverso a seconda delle caratteristiche che questi hanno; il linfocita T infatti matura pienamente nel timo, mentre i linfociti B e NK (Natural Killer, i nostri linfociti "ancestrali") hanno piena maturazione nel midollo osseo, ovvero dove nascono. I linfociti B, in seguito a stimolazione, sono capaci di proliferare e trasformarsi in cellule effettrici, le plasmacellule, queste ultime capaci di liberare anticorpi.

22 Sedi di impianto delle metastasi Sede del tumore primario Sede di impianto delle metastasi Mammella e prostata ossa Polmone Ogni distretto, encefalo compreso Colon-retto Fegato-polmone Testicolo Polmone, fegato Ovaio Cavità addominale, peritoneo e diaframma

23 Il Cancro è una Malattia dei geni - le lesioni di particolari geni (proto-oncogeni e geni oncosoppressori) sono causa del cancro; della cellula - il tumore si sviluppa da una singola cellula che inizia a proliferare fuori controllo (processo microevolutivo clonale); dei tessuti - il tumore si sviluppa attraverso vari stadi (progressione neoplastica) che sovvertono gradualmente l organizzazione del tessuto. La malignità coincide con l invasività e la metastasi.

24 Epidemiologia dei tumori Sir Percival Pott è stato il primo che ha collegato l elevata incidenza del cancro dello scroto riscontrato negli spazzacamini con l esposizione cronica alla fuliggine.

25 Ruolo dell attività lavorativa Epidemiologia dei tumori

26 Epidemiologia dei tumori

27 Epidemiologia dei tumori Ruolo del sesso: Incidenza e mortalità riferita alla sede e al sesso dei tumori più frequenti

28 Epidemiologia dei tumori Andamento nel tempo: I tassi di mortalità si sono modificati nel corso degli anni.

29 Epidemiologia dei tumori Ruolo dell età: in generale i tumori aumentano con l aumentare dell età. Alcuni tumori tuttavia sono caratteristici di una fascia di età La maggior parte dei carcinomi si manifesta in età avanzata. Leucemia acuta e tumori cerebrali (neuroblastoma) sono frequenti nell infanzia

30 Epidemiologia dei tumori

31 Neoplasie: Principi generali la maggior parte dei tumori ha uno sviluppo clonale (originante da una singola cellula mutata) una singola mutazione non sembra però essere sufficiente a sviluppare una neoplasia l accumulo di mutazioni nella stessa cellula Progressione Tumorale porta allo sviluppo neoplastico.

32 L evoluzione clonale L inizio di una neoplasia si verifica quando una mutazione determina un accelerazione della divisione cellulare. Attraverso l evoluzione clonale (dovuta al fatto che le cellule mutate si dividono più in fretta), si accumulano mutazioni multiple che consentono alle cellule di diventare sempre più aggressive e di aumentare il potenziale proliferativo Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

33 Progressione tumorale Per progressione s intende: comparsa di modificazioni qualitative stabili ed irreversibili in uno o più caratteri di un tumore in accrescimento. Ogni tipo di tumore analizzato sino ad ora rivela multiple alterazioni genetiche coinvolgendo sia l attivazione di oncogeni che la perdita di geni oncosoppressori.

34 Progressione tumorale

35 Evidenze Genetiche della Cancerogenesi L introduzione di geni (oncogeni attivati) in cellule normali induce la trasformazione delle stesse: perdita di inibizione da contatto e proliferazione incontrollata; Topi transgenici o knock-out sviluppano neoplasie ad elevata incidenza; Aumentato rischio di sviluppare una neoplasia di tipo familiare (mutazione di BRCA-1 e 2 è stata correlata ai tumori della mammella e dell ovaio a caratteristica familiare); Ereditabilità di mutazioni genetiche di un singolo allele predispongono la progenie allo sviluppo della neoplasia (gene Rb nel retinoblastoma).

36 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

37 Le Lesioni Genetiche del Cancro Micro-modificazioni: Delezione, sostituzione etc. di una singola base. Macro-modificazioni: Delezione, duplicazione, traslocazione; Attivazione, amplificazione e riarrangiamento genico; Variazione del numero dei cromosomi ed aumento del contenuto nucleare di DNA.

38 Oncogeni I Proto-oncogeni sono geni normali che controllano numerosi processi biologici cellulari quali la crescita, la divisione ed il differenziamento, e che possono diventare oncogenetici a causa di mutazioni o di un aumento dell espressione. I proto-oncogeni codificano per proteine che regolano il ciclo cellulare e il differenziamento. Possono anche essere coinvolti nella trasduzione del segnale di avvio della mitosi. Cioè, gli Oncogeni sono la versione mutata dei proto-oncogeni che codificano per: Fattori di Crescita (e Recettori degli stessi); Trasduttori del Segnale (ras); Fattori di Trascrizione Nucleari (myc); Cicline e Chinasi Cicline-Dipendenti (cdk4).. in pratica tutte le tappe del controllo della proliferazione cellulare!!! I proto-oncogeni sono dominanti in quanto è sufficiente la mutazione di un allele per la trasformazione delle cellule.

39 Geni onco-soppressori I geni onco-soppressori sono geni normali che interrompono la divisione ed il ciclo cellulare agendo in diversi punti chiave di tali processi. Codificano per: Fattori che inibiscono la crescita (e Recettori degli stessi BRCA-1 e suo recettore ad esempio); Molecole che Regolano l Adesione Cellulare (DCC e APC); Regolatori della Trasduzione del Segnale (NF1 come disattivatore di RAS); Regolatori del Ciclo Cellulare (p21, p16 come inibitori delle cicline); Regolatori dell apoptosi (bcl-2 vs. bax e bad) Gli onco-soppressori sono recessivi in quanto è richiesta una doppia mutazione (mutazione in entrambi gli alleli) affinchè si possa perdere la loro funzione oncosoppressoria.

40 Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

41 I geni BRCA1 e BRCA2 garantiscono la stabilità del DNA e aiutano a prevenire la crescita incontrollata delle cellule. Mutazioni di questi geni sono state collegate all insorgenza di tumori al seno ed al cancro ovarico. I nomi BRCA1 e BRCA2 derivano da breast cancer susceptibility gene 1 and breast cancer susceptibility gene 2. Secondo le stime del rischio di vita, circa il 60% delle donne (6 su 10) che hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 o BRCA2 svilupperà il tumore al seno nel corso della propria vita. Per quanto riguarda il tumore dell ovaio, dal 15 al 40% delle donne che hanno ereditato una mutazione dannosa in BRCA1 o BRCA2 svilupperà questo tumore nel corso della propria vita.

42 Leucemia mieloide cronica: traslocazione reciproca fra braccio lungo cromosoma 22 ed estremità braccio lungo cromosoma 9 -> cromosoma 22 più corto (Filadelfia) e fusione c-abl (tirosina kinasi ) con BCR e conseguente maggior attività cancerogena (proliferazione cellulare) della proteina codificata Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

43 Principali effetti di Bcr-Abl Bcr-Abl RAS 1. Stimolo alla proliferazione F-actin Paxillin Abl NUCLEO Ciclo cellulare 2. Diminuzione dell adesione allo stroma emopoietico 3. Ridotta morte apoptotica 4. Diminuzione della funzione di ABL a livello nucleare: instabilità genomica Nelle cellule ematopoietiche l attività perpetua e incontrollata della Bcr-Abl aumenta lo stimolo alla proliferazione, mentre riduce la trasmissione del segnale di apoptosi (morte cellulare programmata) e modifica, riducendola, l adesione cellulare alla matrice del midollo osseo. Courtesy of Novartis Oncology

44 L'Imatinib mesilato è un farmaco prodotto dalla Novartis, usato per il trattamento di certi tipi di cancro. Imatinib è stato commercializzato dall'industria farmaceutica Novartis con il nome "Gleevec" negli Stati Uniti e Glivec in Europa. Viene chiamato anche CGP57148B oppure STI571 soprattutto nelle vecchie pubblicazioni. Imatinib è usato nel trattamento di leucemia mieloide cronica (LMC), leucemia linfoblastica acuta (LLA) Ph+, di tumori stromali gastrointestinali (GISTs) e di pochi altri tumori maligni in cui uno dei tre enzimi bloccati da imatinib (ABL, KIT, PDGFR) è coinvolto nell'origine del tumore. Infatti imatinib rappresenta il primo esempio in oncologia ed ematologia di un farmaco ideato razionalmente e diretto specificamente contro la proteina anomala (Bcr- Abl ad esempio, prodotta dal cromosoma Philadelphia o Ph) che causa un tumore umano (la LMC in questo caso). Questo esempio dimostra come la conoscenza delle lesioni genetiche che danno origine ai diversi tumori sia un indispensabile prerequisito per lo sviluppo di terapie efficaci.

45 GLIVEC: Meccanismo d azione ATP Proteina Bcr-Abl Glivec Proteina Bcr-Abl Substrato Substrato P P P Y Y P Y Substrato Effettore Y Substrato Effettore Y = Tirosina P = Fosfato Goldman JM, Milo JV, NEJM 2001; 344: Courtesy of Novartis Oncology

46 BCR-ABL: mutazioni puntiformi La mutazione puntiforme T315I è da consideraesi "famigerata" in quanto nè Imatinib (Glivec) nè Nilotinib (Tasigna) entrambi farmaci di ricerca Novartis, sono in grado di superarla. Fortunatamente interessa un quota piccolissima di tutti in pazienti con Leucemia Mieloide Cronica (si stima un 2-3% circa) Solitamente la T315I interessa il P-Loop che si trova in una zona molto sensibile dell'attacco alla tasca e in generale tutte le mutazioni in quel settore sono critiche e difficilmente superabili Courtesy of Novartis Oncology

47 Traslocazione reciproca fra cromosomi 8 e 14 causa linfoma di Burkitt (tumore cellule B) perché sposta c-myc (stimola divisione cellulare) in una zona dove vengono espressi geni per le immunoglobuline, attivandolo in quelle cellule Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

48 Mutazioni in svariati geni contribuiscono alla progressione del cancro del colon-retto. Progressione lenta, possono essere necessari da 10 a 35 anni per il passaggio da benigno a maligno. Fasi precoci: inattivazione di APC -> aumento velocità divisione cellulare e conseguente formazione di polipo. Proto-oncogene RAS rilascia fattori di crescita che stimolano la divisione cellulare. Ras mutato -> proteina piu efficace. Mutazioni nell oncosoppressore P53 aumentano ancora la proliferazione Pierce, GENETICA, Zanichelli editore S.p.A. Copyright 2005

49 Neoplasie: conclusioni E oggi ampiamente riconosciuto che le neoplasie rappresentano una malattia genetica, sebbene in realtà poche forme vengano ereditate Gran parte dei tumori, infatti, costituisce il risultato di mutazioni somatiche che si accumulano nel corso della vita attraverso mutazioni spontanee oppure in risposta a mutageni ambientali

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52 Le malattie genetiche (per approfondimenti, consultare Genetica 7)

53 Malattie genetiche Comprendono tutte quelle condizioni patologiche a carico del patrimonio genetico. Possono essere ereditarie, e possono essere congenite Malattie ereditarie: Derivano dai genitori, sono trasmesse attraverso le cellule germinali nelle diverse generazioni e sono quindi familiari. Non tutte le malattie ereditarie si manifestano al momento della nascita (ex. Corea di Huntington) Malattie congenite: Significa Nato con. I sintomi sono riscontrabili al momento della nascita. Non tutte le malattie congenite sono ereditarie (ex. Sindrome di Down, raramente lo è) oppure determinate geneticamente (ex. Toxoplasmosi).

54 Le malattie genetiche sono frequenti Considerations for Determining Prevalence of Managed Care Enrollees with Genetic Risks/Diagnoses Infants and Infant Deaths (Parents would be candidates for a genetic referral): 3-5% of all births result in congenital malformations 0.5% of all newborns have a chromosomal abnormality 7% of all stillborns (aborti) have a chromosomal abnormality 20-30% of all infant deaths are due to genetic disorders 30-50% of post-neonatal deaths are due to congenital malformations Children and Adults (age 1 and above) 11.1% of pediatric hospital admissions are for children with genetic disorders 18.5% of pediatric hospitalizations are for children with congenital malformations 50% of individuals found to have mental retardation have a genetic basis for their disability 12% of adult hospital admissions are for genetic causes 15% of all cancers have an inherited susceptibility 10% of the chronic diseases (heart, diabetes, arthritis) which occur in the adult populations have a significant genetic component

55 Le malattie genetiche sono frequenti Another possibility for estimating members who may benefit from genetic services would be to consider the more common diagnoses, or reasons for referral, and estimate the prevalence of enrollees with, or at risk of, these conditions based on known incidence figures. For example: Down syndrome (1/600 live births and increases with advanced maternal age) Pregnant and age 35 or above (risk of chromosome aneuploidy) Cystic Fibrosis (1/2500 Caucasian Americans) Fragile X syndrome (1/1,000 males and 1/800 female carriers of which 30% will be mentally retarded) Sickle cell disease (1/500 of African American births) Hemophilia - Factor VIII Deficiency (48/100,000 male births) Duchenne muscular dystrophy (200/million male births) Hemochromatosis (1/450 individuals) Breast cancer (1/8 women of which 5-10% of will have a genetic predisposition) One could apply these figures to the enrolled population to generate prevalence estimates for clients enrolled in a managed care plan. For example, assuming an enrolled population of 55,000, and that one half are female members, and recognizing the incidence of breast cancer of 1/8, an estimated 3400 members will develop breast cancer and of these individuals will have a genetic basis for their disease. Their predisposition could be identified through a detailed family history obtained through a genetic evaluation and those high risk families may benefit from genetic testing for the known breast cancer genes

56 Malattie genetiche Mutazioni Genomiche (alterazione n Cromosomi ) Cromosomi Autosomici Cromosomi Sessuali Non sono ereditarie Mutazioni Cromosomiche (Alterazione Struttura Cromosomi) Traslocazioni Delezioni Ereditarie e non ereditarie Mutazioni Geniche Delezioni, Inserzioni, Mutazioni Puntiformi, Espansione di Triplette ) Possono essere EREDITATE in modo : MENDELIANO (singolo gene dominate/recessivo, cromosomi sessuali) NON MENDELIANO (Espansione triplette, mitocondriali)

57 Classificazione delle malattie ereditarie Mendeliane (mutazione di singoli geni con ampio effetto) Multifattoriali (genetici e ambientali) Malattie da singolo gene con trasmissione non mendeliana (ex. espansione da triplette, malattie mitocondriali)

58 Malattie genetiche multifattoriali Risultanti dall interazione fra le condizioni ambientali e un numero di geni partecipanti alla determinazione del fenotipo >1 Il rischio di presentare un fenotipo clinico é proporzionale al numero di geni mutati ereditato Molte delle piú comuni malattie (diabete, ipertensione, celiachia) hanno origine multifattoriale

59 Gli Organismi Geneticamente Modificati (per approfondimenti, consultare Genetica 8)

60 Cosa sono gli OGM Con il termine Organismo Geneticamente Modificato (OGM) si intendono soltanto gli organismi in cui parte del genoma sia stato modificato tramite le moderne tecniche di ingegneria genetica. Sono pertanto definiti OGM anche quegli organismi che risultano da modificazioni che non prevedono l'inserimento di alcun gene aggiuntivo (es. sono OGM anche gli organismi nel cui genoma sono stati «spenti» dei geni), così come gli organismi in cui il materiale genetico inserito proviene da un organismo "donatore" della stessa specie. Non sono considerati OGM tutti quegli organismi il cui patrimonio genetico viene modificato a seguito di processi spontanei o indotti dall'uomo tramite altre tecniche che non sono incluse nella definizione data dalla normativa di riferimento (ad esempio con radiazioni ionizzanti o mutageni chimici).

61 Cosa sono gli OGM? Direttiva 90/220/CE Art. 2 Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o ricombinazione naturale. Nell ambito di tale definizione: Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1 Le tecniche elencate nell allegato 1A, parte 2, non sono considerate tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica Art. 3 Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta con l impiego delle tecniche elencate nell allegato 1B

62 Cosa sono gli OGM? Direttiva EC (entrata in vigore nell Ottobre 2002) Art. 2 Organismo Geneticamente Modificato: un organismo, ad eccezione dell'uomo, il cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o ricombinazione naturale. Nell ambito di tale definizione: Una modificazione genetica è ottenuta almeno mediante l'impiego delle tecniche elencate nell'allegato 1A, parte 1 Le tecniche elencate nell allegato 1A, parte 2, non sono considerate tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica Art. 3 Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta con l impiego delle tecniche elencate nell allegato 1B

63 ALLEGATO 1A Parte 1: Le tecniche considerate tecniche di modificazione genetica, comprendono, tra l'altro: 1) tecniche di ricombinazione dell'acido nucleico che comportano la formazione di nuove combinazioni di materiale genetico mediante inserimento in un virus, in un plasmide batterico o in qualsiasi altro vettore, di molecole di acido nucleico prodotte con qualsiasi meno all'esterno di un organismo, nonche' la loro incorporazione in un organismo ospite nel quale non compaiono per natura, ma nel quale possono replicarsi in maniera continua; 2) tecniche che comportano l'introduzione diretta in un organismo di materiale ereditabile preparato al suo esterno, tra cui la microiniezione, la macroiniezione e il microincapsulamento; 3) fusione cellulare, inclusa la fusione di protoplasti, o tecniche di ibridazione per la costruzione di cellule vive, che presentano nuove combinazioni di materiale genetico ereditabile, mediante la fusione di due o piu' cellule, utilizzando metodi non naturali.

64 ALLEGATO 1A Parte 2 Tecniche che non sono considerate tecniche di modificazione genetica se non comportano il ricorso a molecole di DNA ricombinante o a organismi geneticamente modificati: Fecondazione in vitro Coniugazione, trasduzione, trasformazione o qualsiasi altro processo naturale Induzione della poliploidia

65 Art. 2 Organismo Geneticamente Modificato: organismo il cui materiale genetico è stato modificato in un modo che non avviene in natura mediante incrocio e/o ricombinazione naturale. Nell ambito di tale definizione: Una modificazione genetica e' ottenuta almeno mediante l'impiego delle tecniche elencate nell'allegato IA, parte 1 Le tecniche elencate nell allegato IA, parte 2, non sono considerate tecniche che hanno per effetto una modificazione genetica Art. 3 Il presente decreto non si applica qualora la modificazione genetica sia ottenuta con l impiego delle tecniche elencate nell allegato 1B

66 ALLEGATO 1B Tecniche di modificazione genetica che devono essere ESCLUSE dal campo di applicazione del presente decreto se non comportano il ricorso a organismi geneticamente modificati come organismi riceventi o parentali: Mutagenesi Costruzione e impiego di ibridomi somatici di animali (es. anticorpi monoclonali) Fusione cellulare (compresa la fusione di protoplasti) di cellule di piante che possono essere ottenute mediante metodi tradizionali di riproduzione Autoclonazione di microrganismi non patogeni presenti in natura.