Chimerismo nell'uomo

La presenza simultanea di cellule con genotipi diversi nell'organismo è definita chimerismo. Negli esseri umani, si presenta in diverse forme e cause; analizziamolo più in dettaglio.

Nella mitologia greca, la chimera è un mostro con corpo di capra, testa e collo di leone e coda di serpente. Ad oggi, sono noti circa 100 casi di chimerismo umano. Non ha alcun legame con la mitologia e si basa su una specifica mutazione genetica durante il concepimento e lo sviluppo embrionale. Questa condizione patologica presenta diverse tipologie e forme, che differiscono nelle cause della sua insorgenza.

Chimere biologiche possono verificarsi quando due razze diverse si incrociano. Molto spesso, questo si manifesta con una diversa distribuzione della pigmentazione sul corpo. Se si verifica una fusione completa, ciò indica una patologia del sangue, quando il bambino presenta due filamenti di DNA. Oppure, gemelli cresciuti nello stesso utero presentano tolleranza reciproca al gruppo sanguigno dell'altro. Un difetto simile si verifica durante il trapianto di organi e persino durante la trasfusione di sangue.

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Le cause del chimerismo nell'uomo

Da un punto di vista genetico, le mutazioni si verificano a causa della presenza di due o più filamenti cellulari in una persona, che si sviluppano da zigoti diversi. Le cause del chimerismo sono varie, ma il più delle volte è la mescolanza del sangue. Questa patologia provoca la comparsa del cariotipo 46,XX/46,XY. Il difetto può essere associato alla mescolanza di cellule di un gemello vivente e di uno deceduto nell'utero materno o alla fusione di due zigoti in un unico embrione.

Le principali cause del chimerismo negli esseri umani:

• Tetragametico: due ovuli si fondono in uno, ma ognuno di essi viene fecondato da uno spermatozoo diverso. Questo accade quando, nelle prime fasi della formazione, uno degli embrioni assorbe l'altro. Per questo motivo, gli organi e le cellule di un organismo hanno un corredo cromosomico diverso.
• Microchimerismo: le cellule fetali penetrano nel flusso sanguigno materno e attecchiscono nei suoi tessuti. Sono noti casi in cui le cellule immunitarie dell'embrione hanno guarito la donna incinta da gravi malattie e aumentato la sua resistenza alle patologie oncologiche. Questo processo funziona anche al contrario, ovvero le cellule materne vengono integrate nell'embrione attraverso la barriera placentare. Il principale pericolo di questa patologia è che il bambino possa contrarre malattie materne mentre è ancora nell'utero.
• La gemellarità è la fusione dei vasi sanguigni. Gli embrioni gemelli eterozigoti si trasmettono parti delle loro cellule. Questo fa sì che il bambino abbia due filamenti di DNA.
• Post-trapianto – si verifica a seguito di una trasfusione di sangue o di un trapianto di organi. Le cellule del corpo umano coesistono simultaneamente con quelle del donatore. In alcuni casi, le cellule del donatore sono completamente integrate nell'organismo trapiantato.
• Trapianto di midollo osseo: la procedura in sé mira alla trasformazione genetica del corpo del paziente. Utilizzando radiazioni e farmaci, il midollo osseo del paziente viene distrutto. Al suo posto vengono introdotte cellule del donatore. Se i risultati del test rilevano il chimerismo del donatore, il trapianto ha avuto successo.

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Patogenesi

Il meccanismo di sviluppo del chimerismo dipende dai fattori che lo hanno provocato. La patogenesi è classificata nei seguenti tipi:

1. Chimere da trapianto (iatrogene)
2. Chimerismo primario

• Embrionale
• Incerto

3. Mutazioni secondarie

• Chimere feto-fetali ("feto - feto")
• Mutazioni madre-feto
• Chimere del tipo "feto-madre"

Gli scienziati sono riusciti a diagnosticare un disturbo tetragametico, ovvero la fusione di due ovuli fecondati da spermatozoi diversi. Il meccanismo di sviluppo di questa condizione indica la presenza di due filamenti di DNA in un embrione (sopravvissuto). La patogenesi del microchimerismo indica la penetrazione delle cellule del bambino nel sistema emopoietico della madre o delle cellule della madre nel corpo del feto.

Un'altra variante dello sviluppo di difetti è la fusione dei vasi sanguigni di gemelli eterozigoti che si trasmettono reciprocamente i propri dati genetici. Il post-trapianto si verifica durante il trapianto di midollo osseo, di organi emopoietici e durante la trasfusione di sangue. Sono noti anche casi di mutazioni di laboratorio (sono stati condotti esperimenti su animali e piante) secondo il meccanismo di chimerizzazione sviluppato dagli scienziati.

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Sintomi del chimerismo nell'uomo

Per determinare se una persona è una chimera, è necessario condurre un esame genetico completo. Nella maggior parte dei casi, non ci sono sintomi evidenti di una condizione patologica. Naturalmente, se la mutazione non presenta segni esterni.

Il chimerismo si verifica durante lo sviluppo intrauterino. Si verifica quando due ovuli fecondati si fondono, assorbendo l'uno dall'altro, oppure quando le informazioni genetiche dell'embrione e della madre si mescolano, o come complicazione di procedure trasfusionali.

I sintomi esterni del chimerismo negli esseri umani si manifestano quando razze diverse si incrociano. Si manifestano con colori degli occhi diversi in un bambino o con una colorazione a mosaico della pelle. Ma nella maggior parte dei casi, i sintomi vengono rilevati tramite un esame del sangue completo, che indica la presenza di due linee di DNA.

Ragazzo del Texas

Uno dei casi di chimerismo più sensazionali conosciuti dalla medicina è la storia di una mutazione interrazziale. Il "Texas Baby" - così è stato chiamato l'incidente. La metà destra del bambino era una mulatta, e la metà sinistra era un bambino di colore. Questo è un esempio di vero ermafroditismo con caratteristiche sessuali primarie e secondarie di entrambi i sessi sviluppate geneticamente in un unico corpo. La chimera è stata sottoposta a un'operazione che le ha conferito il sesso maschile, eliminando le caratteristiche esteriori femminili. Naturalmente, geneticamente, il bambino è rimasto bisessuale con due filamenti di DNA.

Un'altra terrificante storia di chimerismo racconta di una bambina cinese di 11 anni. Un fratello gemello, assorbito da lei, si sviluppa dalla sua schiena. Tali mutazioni si verificano durante lo sviluppo intrauterino, quando due zigoti (futuri gemelli) si fondono in un unico organismo. In pratica, due persone con il proprio corredo genetico finiscono in un unico corpo.

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Primi segni

La presenza di due filamenti di DNA in una persona è il primo segno di chimerismo. Nella maggior parte dei casi, la mutazione non si manifesta con sintomi esterni. È possibile stabilire che una persona è una chimera solo attraverso test genetici.

Diamo un'occhiata ad alcuni casi di chimerismo:

• Un'insegnante di Boston aveva bisogno di un trapianto di rene. I suoi tre figli accettarono di essere donatori, ma i test genetici dimostrarono che due di loro non erano figli biologici della madre. Ulteriori test rivelarono che l'insegnante aveva una sorella gemella che si era fusa con il feto sopravvissuto durante lo sviluppo embrionale. In altre parole, l'insegnante era una chimera, poiché possedeva due diversi set di geni che non interferivano tra loro.
• Un altro caso di rilevamento di chimerismo si è verificato durante il trapianto. Secondo i risultati dei test, i figli biologici della donna non erano geneticamente suoi figli. Erano imparentati solo con la nonna. Pertanto, è stata effettuata un'analisi dei capelli, che conteneva materiale genetico diverso, e ha confermato i legami familiari.

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Forme

Per determinare la causa della mutazione, il medico raccoglie l'anamnesi ed esegue una serie di test genetici diagnostici.

Chimerismo genetico

Nelle prime fasi della gravidanza, ovvero durante la formazione dell'embrione, possono verificarsi diverse mutazioni. Il chimerismo genetico si verifica quando due ovociti fecondati si fondono in uno. Ogni zigote contiene un filamento di DNA parentale, ovvero un proprio profilo genetico. Durante l'unione, le cellule mantengono il loro corredo genetico individuale. In altre parole, l'embrione risultante è una combinazione di entrambi. Nella maggior parte dei casi, le persone con tali mutazioni hanno un sistema immunitario tollerante a tutte le popolazioni genetiche presenti nell'organismo.

In sostanza, una tale mutazione umana è gemella di se stessa ed è rara. Per determinarla, viene effettuato un esame genetico completo. Sia i genitori che il bambino vengono sottoposti ad analisi del DNA. Molto spesso, tali studi sono necessari per stabilire una connessione biologica tra figli e genitori, poiché il bambino ha un profilo genetico diverso.

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Chimerismo tetragametico

La medicina conosce casi in cui, durante i test, genitori e figli non presentano alcuna somiglianza genetica, ovvero non sono biologicamente imparentati. Il chimerismo tetragametico si verifica quando due gemelli si uniscono in uno durante lo sviluppo embrionale. Uno dei due figli muore e il sopravvissuto porta con sé il suo DNA.

Tali casi di chimerismo possono essere identificati da diversi segni:

• Ermafroditismo
• Popolazione di globuli rossi
• Colorazione della pelle a mosaico
• Diversi colori degli occhi

Gli scienziati hanno descritto un caso in cui, durante il concepimento, l'informazione genetica del bambino è stata trasferita non dal padre, ma dal fratello gemello deceduto e assorbito nell'utero. Da un punto di vista genetico, quindi, il genitore è il fratello gemello deceduto. Studiando questo caso, si è scoperto che il codice genetico del bambino e del padre coincide per il 10%.

Chimerismo biologico

Uno dei fenomeni misteriosi noti alla medicina è la combinazione di diversi genomi in un unico corpo. Il chimerismo biologico si verifica negli esseri umani, negli animali e nelle piante. Se consideriamo questa mutazione nell'uomo, si verifica nei seguenti casi:

• La fusione di due ovuli fecondati in uno durante lo sviluppo embrionale.
• Trapianto di organi, trapianto di midollo osseo, trasfusione di sangue.
• Incesto tra razze diverse.

La fusione completa è possibile quando due feti che crescono nello stesso utero utilizzano la stessa placenta e sono reciprocamente tolleranti al sangue dell'altro. Ciò significa che, se necessario, possono ricevere una trasfusione del sangue dell'altro, poiché la reazione di rigetto è soppressa a livello genetico. Esternamente, una mutazione biologica si manifesta con iridi di colore diverso in una persona o con una combinazione di diversi colori della pelle (di solito con una disposizione a mosaico).

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Chimerismo del sangue

Un altro fenomeno sorprendente in medicina è la presenza di due gruppi sanguigni nella stessa persona. Il chimerismo sanguigno si verifica a causa di una mutazione genetica durante lo sviluppo intrauterino. In natura, esistono gruppi sanguigni di questo tipo: 0 (I), A (II), B (III) e AB (IV).

• Il gruppo sanguigno A trasporta l'antigene (che stimola il corpo a produrre anticorpi) A e gli anticorpi B.
• Il gruppo sanguigno B trasporta l'antigene B e l'anticorpo A.
• Il gruppo AB contiene entrambi i tipi di antigeni ma non ha anticorpi.
• Il gruppo A ha entrambi i tipi di anticorpi ma nessun antigene.

In base a ciò, il gruppo A è compatibile con A e O, il B con B e O. I riceventi unici sono quelli con AB, poiché il loro fluido biologico è compatibile con tutti i gruppi esistenti. Il gruppo O agisce da donatore universale, ma è compatibile solo con lo stesso gruppo O.

In base al corso di anatomia, è noto che un organismo vivente può avere solo uno di questi tipi. Questo perché le cellule immunitarie non accettano sangue estraneo, causando una reazione di rigetto durante la trasfusione. Un'eccezione a questa regola sono le chimere del sangue. Queste persone hanno due diversi tipi di sangue e tessuti che producono cellule del sangue di entrambi i tipi. Questa patologia si verifica sia negli esseri umani che negli animali. Tutte le chimere conosciute sono gemellari. Il sangue viene diviso tra due embrioni, i quali si scambiano i tessuti che producono sangue e la reazione di rigetto viene soppressa.

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Chimerismo incompleto dei globuli rossi

Esistono fattori naturali e artificiali che provocano la comparsa del chimerismo eritrocitario incompleto:

• Nei gemelli dizigoti le mutazioni naturali si verificano a causa dello scambio di cellule emopoietiche attraverso anastomosi vascolari.
• Il chimerismo artificiale si verifica durante il trapianto allogenico di midollo osseo e dopo la trasfusione di sangue. Ciò si verifica a causa dell'eliminazione dei globuli rossi del donatore e del ritorno al gruppo sanguigno originale. Durante il trapianto di organi o di midollo osseo, i globuli rossi del paziente vengono sostituiti da quelli del donatore.

Il chimerismo incompleto è caratterizzato dalla presenza di globuli rossi del donatore e di globuli rossi autologhi nel ricevente. Questo tipo di chimerismo consiste in una circolazione transitoria di globuli rossi del donatore che hanno iniziato a ripopolare il midollo osseo o che vengono trasfusi passivamente con esso.

Questa condizione patologica è allarmante. È associata a cambiamenti fisici non specificati nel corpo del ricevente. Inoltre, il chimerismo può causare problemi psicologici, poiché non tutti i pazienti sono pronti ad accettare la loro anatomia e fisiologia alterate.

Chimerismo post-trasfusionale

La trasfusionologia è la scienza che si occupa della gestione dell'organismo attraverso un impatto mirato sulla composizione morfologica del sangue mediante trasfusione. Il chimerismo post-trasfusionale si verifica quando due gruppi sanguigni diversi si mescolano, quando le cellule del donatore sostituiscono completamente o coesistono con il codice genetico del ricevente. Questa patologia può essere definita una complicanza della trasfusione o del trapianto.

Si distinguono i seguenti agenti trasfusionali:

• Sangue e i suoi componenti (eritrociti, leucociti, piastrine, plasma).
• I sostituti del sangue sono soluzioni medicinali utilizzate in caso di disfunzione del sangue, per normalizzarla o sostituirla.
• Trapianto di midollo osseo e di organi emopoietici.

Il chimerismo post-trasfusionale può verificarsi a causa della presenza di leucociti nel sangue del donatore. Se i leucociti vengono rimossi dal fluido biologico o dalla massa eritrocitaria, il rischio di chimerismo post-trasfusionale, alloimmunizzazione e altre complicazioni è minimo.

Complicazioni e conseguenze

Uno dei pericoli del chimerismo risiede nei processi incontrollati nel corpo umano. Le conseguenze della chimerizzazione possono essere associate a procedure post-trasfusionali o a patologie durante lo sviluppo intrauterino.

Il chimerismo mette in discussione anche la validità dei test del DNA e di molti casi giudiziari. Questa anomalia genetica causa molti problemi nell'accertamento della paternità. Esiste anche una certa percentuale di coppie sterili a causa della mutazione.

La presenza di due filamenti di DNA in un organismo può causare diverse complicazioni. Innanzitutto, è associata a patologie fisiche. La scienza conosce diversi casi di bambini nati con colori degli occhi diversi, pigmentazione marmorea o arti aggiuntivi da gemelli acquisiti durante lo sviluppo embrionale.

Un'ulteriore complicazione di questa mutazione è che, quando è necessario un trapianto d'organo e viene selezionato un donatore correlato, si riscontra una discrepanza genetica. Ciò solleva numerosi interrogativi e complica il processo di trapianto. Dopo il trapianto, possono verificarsi alterazioni nella struttura dei capelli, nel gruppo sanguigno e nel fattore Rh.

Esiste un caso noto in cui un paziente affetto da AIDS e linfoma è stato sottoposto a trapianto di midollo osseo. Il donatore era portatore di una mutazione che gli conferiva resistenza al virus. Dopo il trapianto, il ricevente ha trasmesso la mutazione insieme al midollo osseo. Questo ha portato alla completa guarigione del paziente dalle sue malattie.

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Diagnostica del chimerismo nell'uomo

Di norma, il chimerismo viene diagnosticato mediante l'analisi del DNA, ovvero un test per determinare i legami familiari. La scelta di questo studio è spiegata dal fatto che, a livello cellulare, il difetto è una miscela di due genotipi in un unico organismo.

Per l'esame si utilizzano metodi molecolari ad alta tecnologia. In caso di sospetto chimerismo, il paziente verrà sottoposto a una serie di esami, tra cui diagnosi differenziale strumentale e obbligatoria. Il medico apprenderà la storia familiare, ovvero la predisposizione ereditaria alle mutazioni.

Test

L'utilizzo di uno o dell'altro metodo dipende dalla disponibilità di informazioni sul possibile tipo di disturbo. I test per il sospetto chimerismo si basano su test genetici del sangue e del DNA. Vengono utilizzati metodi di screening e di rilevamento di laboratorio, di cui parliamo in dettaglio:

1. Lo screening delle mutazioni viene utilizzato quando la natura della mutazione è sconosciuta, ma l'anamnesi familiare suggerisce la presenza di un riarrangiamento genetico.

• Analisi dei macroriarrangiamenti mediante blotting del DNA.
• Analisi eteroduplex.
• Analisi del polimorfismo conformazionale del DNA a singolo filamento.
• Elettroforesi del DNA a doppio filamento in un gradiente denaturante.
• Cromatografia liquida ad alte prestazioni denaturante.

2. Rilevazione chimica di nucleotidi spaiati: la rilevazione delle mutazioni si basa sulla denaturazione di un campione di controllo con DNA normale. I campioni vengono raffreddati, formando duprex, alcuni dei quali presentano basi spaiate, indice di una mutazione.

• Protezione RNasi.
• Screening.
• Rilevamento delle mutazioni.

Le analisi sopra descritte vengono utilizzate nella ricerca molecolare sul DNA per varie patologie genetiche, mutazioni, compreso il chimerismo.

Diagnostica strumentale

In caso di sospetto chimerismo, il paziente verrà sottoposto a una vasta gamma di procedure diagnostiche. La diagnostica strumentale è necessaria per studiare le condizioni e la struttura degli organi interni e di altre strutture del corpo. È noto che, in caso di chimerismo, gli organi emopoietici (midollo osseo, timo, milza, ghiandole endocrine, ecc.) producono sangue con alleli di DNA diversi.

Il paziente viene sottoposto a esami di screening, TC, risonanza magnetica, ecografie e altre procedure. Nella maggior parte dei casi, una diagnostica strumentale dettagliata è necessaria per il trapianto di organi o la trasfusione di sangue, quando il paziente desidera essere donatore o ricevente.

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Diagnosi differenziale

Una chimera è un organismo combinato originato da più di uno zigote. Esistono diversi casi patologici con origini simili. La diagnosi differenziale è finalizzata a identificarli.

Consideriamo chi sembra una chimera ma non lo è:

1. Ibridi

• Genetico.
• Somatico.

2. Mosaici

• Cromosomico.
• Genetico.
• Epigenetico.

3. Ginandromorfi
4. Effetti teratogeni di diversa gravità causati dall'interruzione di geni responsabili dei processi di sviluppo.
5. Eventi naturali che possono essere accompagnati da mutazioni

• Freemartins.
• Falso ermafroditismo.
• Gravi anomalie congenite.
• Ermafroditismo vero.
• Ovotestis.
• Gemellaggio anomalo.

Durante il processo di differenziazione vengono prese in considerazione tutte le mutazioni genetiche sopra descritte e viene esaminato il DNA del paziente e dei suoi familiari.

Trattamento del chimerismo nell'uomo

Uno degli strumenti della biotecnologia è l'ingegneria genetica. Questa scienza è un complesso di metodi volti a isolare i geni da un organismo, a eseguirne diverse manipolazioni, a introdurli in organismi diversi e a ottenere DNA e RNA ricombinanti. Il trattamento del chimerismo, il suo studio e la sua creazione sono possibili grazie a queste tecnologie genetiche.

Con l'aiuto dell'ingegneria genetica, i medici controllano il processo di chimerizzazione. Questo è possibile durante il trapianto di midollo osseo, di altri organi o durante le trasfusioni di sangue. Si tratta di una sorta di creazione di chimerismo radioattivo in condizioni cliniche.

Per quanto riguarda il trattamento di chimere con manifestazioni esterne, come nel caso del bambino del Texas, con colorazione della pelle a mosaico, colori degli occhi diversi o con arti aggiuntivi da gemelli incarnati nell'utero, la terapia è mirata alla correzione dei difetti esterni. Il trattamento viene effettuato nei primi anni di vita del paziente. Ciò consente di ottenere buoni risultati e di ridurre al minimo le interruzioni del processo di socializzazione. In questo caso, non vengono utilizzate alterazioni genetiche, ovvero la rimozione di uno dei filamenti di DNA.

Prevenzione

Lo studio delle anomalie genetiche nel corpo umano ha lo scopo di prevenire diverse mutazioni. Prevenire il chimerismo causato da fattori naturali è impossibile. Oggi non esistono metodi accessibili e sicuri che consentano di monitorare il processo di sviluppo dell'embrione nell'utero materno.

Ma è possibile prevenire il chimerismo causato da procedure post-trasfusionali (trapianto di midollo osseo, trapianto di organi, trasfusione di sangue). L'ingegneria genetica viene utilizzata dalle coppie ad alto rischio di avere figli con patologie genetiche. In questo caso, per prevenire le mutazioni, vengono impiantate cellule aggiuntive nell'embrione, normalizzando il corredo cromosomico del futuro bambino.

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Previsione

Il chimerismo nell'uomo consiste in un codice genetico diverso in un singolo organismo. La prognosi di tale mutazione dipende dalla causa che l'ha provocata. Se si tratta di chimere del sangue, per tutta la vita una persona potrebbe non sapere mai di avere due sequenze di DNA. Ciò è dovuto al fatto che sono necessari studi specifici per rilevare l'anomalia e nella maggior parte dei casi questo tipo di disturbo non presenta segni esterni. Se la chimerizzazione è associata a metodi artificiali, la sua prognosi è difficile da determinare. Pertanto, durante un trapianto di midollo osseo, il gruppo sanguigno del paziente, il fattore Rh e alcune caratteristiche estetiche (colore degli occhi, capelli) del donatore potrebbero variare.