CNV e mosaicismo durante desenvolvimento somático.

Abel Vieira de CastroDaniane FerrariJúlio SérgioMaria Eugênia ZabanWellington Vali

Brasília, 09 de junho de 2010

Em citogenética a análise do genoma e os mecanismos que envolvem sua estruturação são as grandes incógnitas em termos de características ou de doenças genéticas.

http://www.joaquimchaves.pt/assets_live/36/dna.jpg

CNV copy number variation

• Replicação do DNA, sabe-se que é possível haver tanto ganhos quanto perdas de material genético;

• É possível haver uma carga de cópias a mais ou a menos de um ou mais segmentos de DNA;

• Estas cópias a mais ou a menos no DNA replicado são conhecidas como CNVs.

O que são os CNVs?• São variações no número de

cópias de um mesmo segmento de DNA;

• Em alguns casos correspondem a regiões relativamente grandes do genoma que foram apagados;

• São variantes estruturais, podendo variar de tamanho em humanos a partir de 1Kb de vários Mb. http://www.sanger.ac.uk/humgen/cnv/data/

• Representam fração importante do genoma, dependendo da seqüência;

• Origem meiótica, porém, gêmeos monozigóticos identificaram CNVs, alterações no genoma durante o desenvolvimento somático.

www.gene-quantification.de/cnv.html

Variações no DNA

• As diferenças na seqüência de DNA contribuem para a singularidade de um individuo, uma vez que será geneticamente único em comparação aos outros indivíduos.

Variações nos CNVs

• Contribuem significativamente para as diferenças genéticas entre os indivíduos;

• Reconhecida como um fator causal de doenças humanas com diferentesetiologias.

As causas de CNVs

• Variam desde :

• Deleções; • Translocações; • Inversões; • Duplicações; • Características herdadas; • Até mesmo mutações de Novo, (mutação não herdada).

As causas de CNVs

• Podem estar associadas à susceptibilidade ou a resistência à doenças;

• Tendo sido foco de estudo:– Autismo; – Esquizofrenia, entre outras.

Identificação de CNVs

• FISH(fluorescent in situ hybridization);

• CGH (comparative genome hybridization);

• Cariotipagem virtual com SNP arrays, abordadas na sequência.

FISH

• Técnica de citogenética molecular mais comumente utilizada;

• Utiliza sondas de DNA marcadas com fluorescência para detectar anomalias cromossômicas, como microdeleções e rearranjos cromossômicos complexos.

http://ww.unina2.it/

CGH

• O CGH é baseado na cohibridização de dois DNAs diferentemente marcados;

• Permite a detecção de variação no número de cópias em sequência de DNA.

www.breenlab.org

Mosaicismo

• Presença em um indivíduo ou em um tecido de, pelo menos, duas linhagens celulares que diferem geneticamente, mas que são derivadas de um único zigoto (THOMPSON, 2008).

http://www.lookfordiagnosis.com/images.php?term=Mosaicismo&lang=3&from=48

O conceito do mosaicismo

• O termo mosaicismo vem sendo utilizado desde a antiguidade;

• Implica-se mosaico a presença de mais de uma célula geneticamente distinta em um único organismo.

Importância do mosaicismo

• Explica uma série de observações clínicas incomuns para mutações em genes únicos, tanto nas células somáticas quanto nas germinativas;

• Anomalias estruturais numéricas dos cromossomos e a mutação somática são identificadas como importantes contribuintes para vários tipos de câncer ( THOMPSON, 2008).

Mosaicismo Somático

• Mutação afetando a morfogênese e ocorrendo durante o desenvolvimento embrionário;

• Pode se manifestar como anomalia segmentar ou desigual, dependendo do estágio no qual a mutação ocorreu.

Mosaicismo Somático

• É a presença de organismos geneticamente modificados, populações distintas de células somáticas de um único organismo.

Exemplos de Mosaicismo Somático

• Mutações especificas relacionadas a doenças genéticas e de aberrações cromossômicas;

• Forma fisiológica: Rearranjos de imunoglobulina e de células T receptores de genes nas células do sistema imune;

• Alteração na arquitetura do genoma ao nível subcromossomal : células são desconhecidas em populações aparentemente normais.

CNVs e Gêmeos Monozigóticos

• Gêmeos monozigóticos são um importante recurso em estudos genéticos relacionados ao desenvolvimento normal e na doença;

• Diferença genotípica entre gêmeos derivado do mesmo zigoto destaca um caso irrefutável de variação somática. www.unimed-rio.com.br

CNVs e Gêmeos Monozigóticos

• Foram relatados diferenças epigenéticas entre gêmeos MZ, as mais vistas são principalmente relacionadas com aneuploidias;

• Estudos realizados comparando gêmeos monozigóticos identificaram CNVs; essas alterações também ocorrem no genoma durante o desenvolvimento somático.

Importância dos CNVs

• Está justamente na singularidade que diferenças na sequência do DNA podem proporcionar, inclusive na susceptibilidade a doenças;

• Papel na resposta do organismo a drogas, melhor compreensão do mecanismo de formação destes CNVs entendimento melhor da evolução do genoma humano.

Conclusão

• O estudo de CNVs transformará a área médica e científica em quatro pontos:

• Busca de genes subjacentes comuns entre as doenças;• Mapeamento de CNVs contribuirá para o estudo de

doenças genéticas familiares;• Defeitos graves no desenvolvimento podem ser

causados por rearranjos cromossômicos – o mapeamento de CNVs pode ajudar;

• Os dados gerados podem contribuir para uma correta e completa elucidação do genoma humano.

Conclusão

• Importante impacto que as variações em números de cópia (CNVs) e o mosaicismo tem na genética do organismo questões como susceptibilidade e resistência à doenças possuem uma particular associação com variações genéticas;

• Este tipo de polimorfismo é atualmente foco de estudo em doenças imunológicas, neurológicas e até mesmo o câncer;

• CNVs não são variações que produzam necessariamente conseqüências maléficas à genética do indivíduos Tais mudanças ocorridas nos segmentos de DNA é a natural distinção genética: fornece características singulares para cada indivíduo. A ubiqüidade dos CNVs torna a variabilidade fenotípica interminável;

• Estímulo para estudos: tentativa de mapeamento das seqüências supostamente responsáveis pela propensão de um indivíduo à determinadas doenças;

Conclusão

• Síndrome de Down alvo de estudos no campo do mosaicismo somático, geralmente com um cariótipo formado com a trissomia do 21;

• Técnicas utilizadas para a identificação dessas variações: FISH(fluorescent in situ hybridization), CGH (comparative genome hybridization, aCGH( array comparative genome hybridization) e cariotipagem virtual com SNP arrays, que com suas particularidades técnicas contribuem para a busca e interpretação de variações;

• Grande conclusão: a esperança e um amplo campo de descobertas no campo da citogenética grandes expectativas para futuras elucidações quanto ao mapeamento e funcionalidade,isto é, o impacto de cada variação ou mutação identificada.

Referências Bibliográficas•BECKMANN, Jacques S, Extivill, X., Antonarkis, S. E. (2007) Copy number variants and genetic traits: closer to the resolution of phenotypic to genotypic variability;

•BRUDER, Carl E.G. et alii (2008) Phenotypically Concordant and Discordant Monozygotic Twins Display Different DNA Copy-Number-Variation Profiles;

•LIANG, Qi., et alii (2008) Extensive genomic copy number variation in embryonic stem cells;

•NARVA, Elisa, et alii (2010), High-resolution DNA analysis of human embryonic stem cell lines reveals culture-induced copy number changes and loss of heterozygosity;

•NUSSBAUM, Robert L., (2008) Thompson & Thompson Genética Médica, 7ªed.:pag 139-141;

•PIOTROWKI Arkadiusz, et alii, (2008), Somatic Mosaicism for Copy Number Variation in Differentiated Human Tissues;

•YOUSSOUFIAN, Hagop., PYERITZ, R.E., (2002), Mechanisms and Consequences of Somatic Mosaicism in Humans.