Rearranjos cromossomos complexos em embriões

O primeiro cariótipo humano correto foi reportado em 1956, pelos trabalhos de Joe Hin Tjio, que havia conseguido aprimorar as técnicas de preparo, contornando as limitações vistas por pesquisas prévias. Logo depois, o médico, Jérôme Lejeune usou o método para estudar um grupo de pacientes com síndrome de Down, encontrando a trissomia do cromossomo 21 como causa. Nos anos seguintes, alterações cromossômicas foram descritas para síndromes diversas, como de Edwards, Patau e outras. Melhorias nos processos, como a introdução da técnica de banda G, na década de 70, permitiram refinar os achados genéticos e o estudo do cariótipo se tornou uma etapa importante na investigação de alterações genéticas em centros de pesquisa e diagnóstico no mundo todo.
Os Rearranjos Cromossômicos Complexos (CCRs, do inglês Complex Chromosomal Rearrangements) foram documentados pela primeira vez em 1968, quando foi descrito um caso de translocação envolvendo três cromossomos em uma criança com deficiência intelectual e traços dismórficos (Nuzzo et al, 1968). Em 1980, o médico Gurpur Pai e colaboradores estavam investigando o caso de uma criança de 19 meses com deficiência intelectual, dismorfismos faciais, malformações em mãos e pés, hipotonia e outras características. Ao realizar a análise citogenética, encontraram alterações nos cromossomos 3, 7, 21 e X. Sete pontos de quebra foram mapeados. Os autores reportaram como uma “aparente translocação balanceada complexa”, considerando que havia limitações da técnica, e que possivelmente não estariam enxergando todos os pontos de quebra (Pai et al, 1980).
Da década de 70 para cá, outros casos foram reportados, mostrando também rearranjos complexos desbalanceados, com aneuploidias. Com o avanço das técnicas de genética molecular, nossa compreensão sobre as anormalidades estruturais cromossômicas se aprofundou. O FISH, por exemplo, pôde ser usado no mapeamento de quebras. A introdução do CGH array permitiu a análise de variações no número de cópias em maior resolução, superando as limitações do cariótipo convencional. Posteriormente, os SNP arrays ampliaram essa capacidade, possibilitando também a identificação de regiões de perda de heterozigosidade e dissomia uniparental. E já há protocolos para mapear alterações estruturais a partir do sequenciamento do genoma completo.
A definição de CCRs foi expandida para abranger casos em que há pelo menos três pontos de quebra (breakpoints) em um ou mais cromossomos. A presença de CCR em embriões pode comprometer sua viabilidade, pois rearranjos cromossômicos instáveis muitas vezes levam a falhas na implantação ou abortos espontâneos precoces. Por isso, a identificação desse fenômeno é essencial na medicina reprodutiva. O diagnóstico genético pré-implantacional (PGT) pode ter um papel
significativo na seleção de embriões durante procedimentos de fertilização in vitro (FIV), principalmente para ptogenitoreis que tenham alterações cromossômicas.
Entre os fenômenos que podem gerar CCRs, temos os eventos de rearranjos sequenciais independentes e a cromotripsia. Esse último evento é um fenômeno genômico caracterizado pela fragmentação maciça de cromossomos, seguida de um rearranjo caótico dos fragmentos resultantes. Embora inicialmente associada a células tumorais (Stephens et al, 2010), estudos recentes indicam que a cromotripsia também pode ocorrer em células de embriões, levando a rearranjos cromossômicos complexos que podem impactar o desenvolvimento (Koltsolva et al, 2019).
Durante a divisão celular, erros na segregação cromossômica podem levar à formação de cromossomos instáveis, como cromossomos dicêntricos. Quando esses cromossomos passam por mitose nas primeiras divisões embrionárias, podem sofrer fragmentação e serem reorganizados de maneira aleatória, um padrão característico da cromotripsia. Outra possibilidade é a falha na segregação de cromossomos, levando à formação de micronúcleos, onde também haverá a fragmentação e posterior rearranjo caótico dos fragmentos. A cromotripsia pode ocorrer também durante a espermatogênese (Pellestor, 2014).

O estudo de CCR em embriões não apenas amplia nosso conhecimento sobre doenças genéticas e falhas reprodutivas, mas também fornece novas perspectivas sobre os mecanismos evolutivos que moldaram a diversidade das espécies ao longo do tempo. À medida que a tecnologia genética avança, a detecção de CCRs se torna mais precisa, com maior resolução e pode ser usada como aliada dentro da Medicina Reprodutiva.
Referências
Koltsova, A. S., Pendina, A. A., Efimova, O. A., Chiryaeva, O. G., Kuznetzova, T. V., & Baranov, V. S. (2019). On the complexity of mechanisms and consequences of chromothripsis: an update. Frontiers in genetics, 10, 393.
Nuzzo F., Marini A., Baglioni C., Ford C. E., De Carli L., Piceni Sereni L. (1968). A case of multiple chromosomal rearrangements with persistence of foetal haemoglobin. Cytogenetics 7 169–182. 10.1159/000129981
Pai G. S., Thomas G. H., Mahoney W., Migeon B. R. (1980). Complex chromosome rearrangements. Report of a new case and literature review. Clin. Genet. 18 436–444. 10.1111/j.1399-0004.1980.tb01790.
Pellestor F. Chromothripsis: how does such a catastrophic event impact human reproduction? Hum Reprod. 2014;29:388–393. doi: 10.1093/humrep/deu003
Stephens P. J., Greenman C. D., Fu B., Yang F., Bignell G. R., Mudie L. J., et al. (2011). Massive genomic rearrangement acquired in a single catastrophic event during cancer development. Cell 144 27–40. 10.1016/j.cell.2010.11.055

Autora Carla Pelegrino

Profissional atuante na área da genética, com experiência em inovação e desenvolvimento de testes genéticos. Com vivências em grandes centros de saúde do país. No momento, ocupa uma posição de gerente de estratégia e inovação e head da Bioma Academy, na Bioma Genetics. Karla possui MBA Executivo em Gestão de Saúde, com graduação, mestrado e doutorado pela Universidade de São Paulo (USP-SP).