Pruebas Cromosómicas

Las pruebas cromosómicas se pueden lograr usando varias técnicas, las cuales pueden identificar anomalías cromosómicas. El cariotipo (una técnica que involucra la tinción, organización y visualización de los cromosomas), que se utiliza para identificar aneuploidias y cambios estructurales importantes. El cariotipo no es sensible para identificar anomalías pequeñas y es un proceso laborioso. El análisis de microarray cromosómico es una técnica comparativa que utiliza fluorescencia para identificar y cuantificar secuencias genéticas específicas y es mucho más sensible para identificar variantes en el número de copias, como microdeleciones o microduplicaciones. Sin embargo, el análisis de microarray cromosómico no es útil para identificar ciertas variaciones, como las translocaciones equilibradas. La hibridación fluorescente in situ utiliza sondas fluorescentes para identificar y localizar genes específicos en los cromosomas. En comparación con el cariotipo, la hibridación fluorescente in situ es mucho más sensible y específica para determinar varias anomalías (excepto las mutaciones puntuales), pero está limitada por las sondas genéticas disponibles en la actualidad.

Última actualización: Sep 1, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contenido

Descripción General

Cariotipo

Análisis de Microarray Cromosómico

Hibridación Fluorescente In Situ

Referencias

Descripción General

Revisión de la terminología utilizada en genética médica

Aberraciones cromosómicas numéricas:

Aneuploidía: número incorrecto de cromosomas individuales
Poliploidría: múltiples conjuntos de cromosomas
Mosaicismo: la presencia de ≥ 2 poblaciones de células dentro de un organismo, cada una con genomas diferentes

Aberraciones cromosómicas estructurales:

Deleciones: la pérdida de una sección específica del cromosoma
Duplicaciones: multiplicación de secciones de cromosomas individuales
Inversiones: rotación de 180° de una sección cromosómica y posterior reintegración en el cromosoma original
Translocaciones:
- Intercambio de fragmentos entre cromosomas no homólogos
- Puede ser equilibrado (igual) o desequilibrado (desigual)

Pruebas citogenéticas

Análisis de una muestra para cambios/anomalías cromosómicas
Más comúnmente utilizado para:
- Tamizaje prenatal y diagnóstico de alteraciones cromosómicas
- Identificación de anomalías cromosómicas relacionadas con malignidad
Incluyen:
- Cariotipo
- Análisis de microarray cromosómico
- Hibridación fluorescente in situ

Videos relevantes

02:41

Chromosomal Mutations

Cariotipo

Definición

El cariotipo, también conocido como análisis cromosómico, es un método común para producir una imagen de los cromosomas de un individuo para detectar:

Grandes cambios estructurales en los cromosomas
Aneuploidía
Poliploidía

Procedimiento

El cariotipo se puede realizar utilizando varios tipos de muestras, incluyendo:
- Sangre
- Médula ósea
- Líquido amniótico
- Tejido placentario
Método:
- Las células de una muestra se cultivan y estimulan para que se dividan.
- Se agrega colchicina a las células cultivadas → detiene el ciclo celular en la metafase → los cromosomas se contraen al máximo (es más fácil reconocer los patrones de bandas)
- Los cromosomas son entonces:
  - Teñidos (permite la visualización de patrones de bandas e identificación de cromosomas)
  - Ordenados
  - Numerados (23 pares)
- Los cromosomas se analizan según:
  - Morfología
  - Tamaño
  - Relación de longitud de brazo
  - Patrones de bandas

Mitosis — Resumen de los estadios de la mitosis: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase: durante la determinación del cariotipo, el ciclo celular se detiene en la metafase, generalmente mediante la adición de un agente como la colchicina (que inhibe la polimerización de los microtúbulos para detener la mitosis).
Imagen por Lecturio.

Usos

El cariotipo es útil para identificar y diagnosticar:

Trisomías y monosomías (e.g., síndrome de Down/trisomía 21)
Trastornos de los cromosomas sexuales (e.g., síndrome de Klinefelter/47, XXY)
Anomalías estructurales en los cromosomas (e.g., cromosoma Filadelfia/translocación recíproca (9;22)(q34;q11))

Nhgri human male karyotype — Cariotipo de un varón humano normal: un cariotipo es una técnica de laboratorio mediante la cual se emparejan y fotografían los cromosomas de un individuo.
Imagen: *“NHGRI human male karyotype” por National Human Genome Research Institute*. Licencia: Dominio Público

21 trisomy - down syndrome — Cariotipo de un varón humano normal: un cariotipo es una técnica de laboratorio mediante la cual se emparejan y fotografían los cromosomas de un individuo.
Imagen: *“NHGRI human male karyotype” por National Human Genome Research Institute*. Licencia: Dominio Público

Ventajas

El genoma completo se puede visualizar a la vez.
Buena sensibilidad y especificidad para afecciones específicas
Se puede utilizar una amplia gama de tipos de muestras.

Desventajas

Solo puede detectar anomalías importantes y no pequeños cambios
La interpretación depende del operador.
Proceso laborioso

Análisis de Microarray Cromosómico

Definición

El análisis de microarray cromosómico es una técnica de alta resolución que utiliza etiquetas fluorescentes para identificar pequeños desequilibrios cromosómicos.

Procedimiento

Puede cubrir todo el genoma o puede tener objetivos específicos (e.g., para enfermedades conocidas)
Una rejilla de vidrio o silicona es cubierta con miles de secuencias específicas de ácidos nucleicos (sondas).
El ADN de muestra y de control (o comparativo) son:
- Cortados en fragmentos
- Marcados con diferentes etiquetas fluorescentes
- Agregados al portaobjetos
Las sondas y la muestra pueden hibridarse mediante unión complementaria con las sondas
Un escáner detecta la expresión génica relativa en función del color y la intensidad de la fluorescencia (↑ expresión → ↑ intensidad).

Usos

El análisis de microarray cromosómico proporciona pruebas genéticas integrales para anomalías no detectadas durante el cariotipo:
- Copiar variantes numéricas:
  - Microdeleciones (e.g., síndrome de DiGeorge/microdeleción de 22q11.2)
  - Microduplicaciones
  - Translocaciones desequilibradas
- Polimorfismos de un solo nucleótido
También puede detectar aneuploidía
Usado para:
- Tamizaje prenatal
- Diagnóstico de afecciones genéticas
- Análisis forense
- Estudiar enfermedades y terapias

Ventajas

Puede perfilar la expresión de miles de genes simultáneamente
Puede detectar anomalías cromosómicas muy pequeñas

Desventajas

No se pueden detectar translocaciones, inversiones e inserciones equilibradas.
El mosaicismo puede afectar la detección.
Costoso

Videos relevantes

06:26

Microarray Analysis – Analytical Techniques in Biotechnology

Hibridación Fluorescente In Situ

Definición

Técnica en la que se utiliza una sonda fluorescente de ADN (o ARN) para identificar y localizar genes específicos en los cromosomas

Procedimiento

Se utiliza una sonda de ADN monocatenario con un tinte fluorescente para unirse a un sitio de gen específico.
Las sondas se hibridan con cromosomas de muestra en un portaobjetos.
La microscopía de fluorescencia se utiliza para detectar señales.

Cromosomasalupeces — Cariotipo humano femenino sometido a hibridación fluorescente *in situ* con una sonda a la secuencia Alu (verde) y contrateñido para ADN (rojo)
Imagen: “ChromosomesAluFish” por Dietzel65. Licencia: CC BY 2.5

Usos

La hibridación fluorescente in situ puede ayudar a visualizar directamente varias anomalías cromosómicas, que incluyen:
- Aneuploidía
- Inserciones
- Translocaciones
- Microdeleciones (e.g., síndrome de cri du chat/microdeleciones en el brazo corto del cromosoma 5)
- Microduplicaciones
Para detectar genes asociados con malignidad (e.g., HER2 en cáncer de mama)

Ventajas

Sensibilidad y especificidad mejoradas en comparación con el cariotipo clásico
Se puede utilizar tanto para células en división como para células que no se dividen
Se pueden utilizar múltiples sondas.

Desventajas

No se pueden detectar mutaciones puntuales o anomalías muy pequeñas
No todas las regiones cromosómicas tienen una sonda disponible (en este momento).
Se debe elegir la sonda correcta para el diagnóstico.

Referencias

The New York-Mid-Atlantic Consortium for Genetic and Newborn Screening Services. (2009). Understanding Genetics: A New York, Mid-Atlantic Guide for Patients and Health Professionals. Genetic Alliance; Washington (DC). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23304754
Gonzales, P.R., Carroll, A.J., Korf, B.R. (2016). Overview of Clinical Cytogenetics. Curr Protoc Hum Genet. 89, 8.1.1-8.1.13. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27037488
Berisha, S.Z., Shetty, S., Prior, T.W., Mitchell, A.L. (2020). Cytogenetic and molecular diagnostic testing associated with prenatal and postnatal birth defects. Birth Defects Res. 112(4), 293-306. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32115903
Wan, T.S. (2917). Cancer Cytogenetics: An Introduction. Methods Mol Biol. 1541, 1-10. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27910009
Miller, D.T., et al. (2010). Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet. 86(5), 749-64. Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20466091
Ajitkumar, A., Jamil, R.T., Mathai, J.K. (2020). Cri Du Chat Syndrome. StatPearls. Jan. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482460/
Corbitt, H., Morris, S.A., Gravholt, C.H., et al. (2018). TIMP3 and TIMP1 are risk genes for bicuspid aortic valve and aortopathy in Turner syndrome. PLos Genet. 14(10), e1007692. Retrieved from https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1007692
Silberbach, M., Roos-Hesselink, J.W., Andersen, N.H., et al. (2018). Cardiovascular Health in Turner Syndrome: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circ Genom Precis Med. 11(10), e000048. Retrieved from https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/HCG.0000000000000048
Schrijver, I., Zehnder, J.L. (2021). Tools for genetics and genomics: Cytogenetics and molecular genetics. In Tirnauer, J.S. (Ed.), UpToDate. Retrieved December 5, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/tools-for-genetics-and-genomics-cytogenetics-and-molecular-genetics
Ishida, C., Gupta, V. (2021). Genetics, molecular testing. [online] StatPearls. Retrieved December 5, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK560712/

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