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Mosaicismo cromossómico foi originalmente definido como a presença de células diferentes em relação ao seu complemento cromossómico no mesmo indivíduo . Embora o mosaicismo cromossômico seja registrado repetidamente durante a análise citogenética, um dos testes genéticos mais comuns em genética médica , sua importância permanece geralmente subvalorizada. No entanto, durante a última década, uma quantidade crescente de estudos tem demonstrado que o mosaicismo cromossômico contribui para a diversidade humana, doenças, desenvolvimento cerebral pré-natal precoce e envelhecimento. Entretanto, o real significado biomédico do mosaicismo cromossômico em humanos é pouco conhecido.

Um dos estudos anteriores publicados na Molecular Cytogenetics trouxe evidências de que o mosaicismo cromossômico desempenha um papel na geração da aneuploidia meiótica conhecida como a principal causa genética de morte pré-natal humana e malformações congênitas/dificuldades de aprendizagem . Ao estudar o cromossoma 21 em células ovarianas de fetos femininos normais, o Prof. Maj Hulten e seus colegas foram capazes de dar suporte experimental à sua hipótese original de sugerir que a aneuploidia meiótica em concepções humanas é o resultado do mosaicismo da linha germinal do ovário que é produzido durante o desenvolvimento pré-natal normal. Os dados se encaixam bem nos conceitos atuais em biologia da aneuploidia, essencialmente extraídos de estudos da trissomia do cromossomo 21 (síndrome de Down) . Mais especificamente, estes achados têm o potencial de explicar o efeito da idade materna, a recorrência da aneuploidia nas concepções subsequentes e padrões anormais de recombinação materna previamente encontrados através de análises de ligação . Embora a idéia apresentada neste artigo tenha revolucionado nosso pensamento sobre a aneuploidia meiótica materna sugerindo que a aneuploidia mitótica esteja na origem da aneuploidia meiótica, houve um forte background experimental para esta hipótese. Em primeiro lugar, notou-se recentemente que o mosaicismo cromossômico é freqüente entre os fetos humanos, atingindo a taxa de 25% em abortos espontâneos. Além disso, o confinamento do mosaicismo cromossômico ao tecido específico é um fenômeno conhecido. Já em 1983, Kalousek e Dill descreveram a existência do mosaicismo cromossômico exclusivamente confinado à placenta (mosaicismo placentário confinado). Há cerca de um ano, foi demonstrado que o mosaicismo cromossômico somático confina ao cérebro humano em desenvolvimento em uma proporção significativa das concepções humanas normais. Além disso, foi estabelecido que o aumento da aneuploidia do mosaico no cérebro humano em desenvolvimento é um componente integral do desenvolvimento do sistema nervoso central pré-natal humano .

Por isso, pode-se concluir: (i) o mosaicismo cromossômico é extremamente freqüente em fetos humanos; (ii) o mosaicismo cromossômico limita-se aos tecidos extraembrionários (placenta) e aos tecidos embrionários (sistema nervoso central e tecido ovariano). É razoável suspeitar que esta última pode ser uma das principais fontes de patologia específica dos tecidos humanos ou de doenças multissistémicas (incluindo as que surgem devido a erros meióticos), como exemplificado por M. Hulten e colegas, bem como por publicações anteriores. Para entender se o mosaicismo cromossômico tem o potencial de mediar a diversidade intercelular (variações somáticas do genoma em indivíduos não afetados), deve-se abordar estudos realizados para revelar a taxa real de variabilidade do número cromossômico célula a célula em tecidos humanos não afetados (Tabela (Tabela 1).1). É de se notar que quase todos os tecidos, se analisados exaustivamente por uma técnica citogenética molecular, exibem células aneuplóides. Assim, podemos destacar a maior dificuldade para estudos que visem revelar os efeitos do mosaicismo cromossômico, referentes à definição de nível não patogênico de aneuploidia em um tecido. Therefore, an association between chromosomal mosaicism and an alteration to cellular/tissular physiology requires thorough control study of unaffected individuals (tissues).

Focalização nas doenças associadas ao mosaicismo cromossômico, pode-se notar o amplo espectro da patologia associada a este tipo de variações genômicas somáticas, desde casos de síndromes cromossômicas até doenças neuropsiquiátricas e imunológicas complexas. Hulten e seus colegas acrescentaram à “lista de doenças do mosaicismo cromossômico” as síndromes de aneuploidia de origem meiolítica. Além disso, sugere que a causa genética mais comum de mortes pré-natais também é a do mosaicismo cromossômico. A Tabela 22 resume o conhecimento atual sobre a contribuição do mosaicismo cromossômico à mortalidade pré-natal humana e à morbidade pós-natal. Podemos concluir que o confinamento do mosaicismo cromossômico é provavelmente a razão da disfunção tecidual específica, como exemplificado pelas doenças cerebrais e do cérebro fetal e tecidos ovarianos . Consequentemente, tentativas de identificar o papel do mosaicismo cromossômico na patologia humana devem avaliar diretamente o tecido com disfunção. Infelizmente, devido à disponibilidade limitada da maioria dos tecidos humanos para estudos genéticos extensivos e à complexidade das análises citogenéticas moleculares de baixo nível de aneuploidia, tais avaliações são raras. Até o momento, apenas tecidos neurais e ovarianos foram avaliados por técnicas de citogenética molecular de alta resolução. No entanto, os tecidos (tipos celulares) mais frequentemente utilizados para estudos citogenéticos (linfócitos sanguíneos, fibroblastos cutâneos, vilosidades coriónicas, etc.) também podem fornecer hipóteses de suporte sugerindo que o mosaicismo cromossómico seja um possível mecanismo genético subjacente a diferentes doenças humanas. Além disso, estudos relacionados têm esclarecido a compreensão da natureza de algumas doenças monogênicas que são observadas em homens apesar da letalidade (ou seja, a síndrome de Rett). Independentemente destas realizações, o mosaicismo cromossómico ainda é um fenómeno pouco descrito. Este último é reconhecido como estando relacionado com problemas técnicos encontrados durante as tentativas de detecção do mosaicismo cromossómico . Abordando o lado técnico da análise citogenética molecular das variações do genoma somático, pode-se chegar à conclusão ruinosa de que as conquistas atuais no campo são muito apreciadas, levando, assim, a desacelerar a pesquisa da variação do genoma somático. Olhando para os recentes avanços da citogenética interfásica, é de notar que existe uma base metodológica poderosa para pesquisas de alta resolução do mosaicismo cromossômico. Felizmente, exemplos de tais estudos estão presentes na literatura disponível. Neste contexto, é de mencionar o desenvolvimento de uma técnica citogenética molecular (banda multicolorida interfásica específica de cromossomos) que permite a visualização de todo o cromossomo interfásico em uma célula, exemplificado pela Figura 1.1. Assim, pesquisadores da variação do genoma somático devem prestar atenção a esses desenvolvimentos citogenéticos moleculares.

Aneuploidy in the fetal human brain. Interphase chromosome-specific multicolor banding (ICS-MCB) permitindo a pintura com código de barras de todo o cromossomo 9 em sua integridade; da esquerda para a direita: monossomia, disomia (complemento cromossômico normal) e trissomia (parcialmente reproduzido de Yurov et al. , um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Creative Commons Attribution License).

Tabela 2

A carga do mosaicismo cromossômico à mortalidade pré-natal humana e pós-natal morbidity

Aneuploidia biótica

Condição/doença	Description
Spontaneous abortions	~25% of all spontaneous abortions (~50% of spontaneous abortions with chromosome abnormalities) exhibit chromosomal mosaicism
Chromosomal syndromes	3–18% (depending on chromosome)
Mental retardation and/or multiple congenital malformation	~3.5% in institutionalized children	Vorsanova & Yurov, unpublished observations
Autism	16% in children with autism (~10% X chromosome aneuploidy in male children)
Schizophrenia	Mosaic aneuploidy of chromosomes 1, 18 and X in cells of the schizophrenia brain; mosaic X chromosome aneuploidy in blood lymphocytes
Autoimmune diseases	Monosomy of chromosome X in systemic sclerosis (6.2% of cells) and autoimmune thyroid disease (4.3% of cells)
Alzheimer disease	over 10% in brain cells; aumento da aneuploidia do cromossoma 21 em células mitóticas (fibroblastos cutâneos ou linfócitos sanguíneos)
Cromossomal mosaicismo confinado aos tecidos ovarianos do feto tem potencial para resultar em aneuploidia meiótica em concepções

Desde o mosaicismo cromossômico é mais provável que se manifeste como aneuploidia, parece importante delinear a forma como a aneuploidia ocorre durante a ontogenia ou “caminho da aneuploidização” (Figura (Figura2).2). Dados atuais sugerem a aneuploidização para representar um processo que acompanha o desenvolvimento humano. Sendo uma condição devastadora, a aneuploidia causa morte pré-natal e/ou síndromes cromossômicas associadas a graves atrasos de desenvolvimento dificilmente compatíveis com a vida . O desenvolvimento do sistema nervoso central humano retrata que a aneuploidia deve ser liberada, a menos que uma condição patogênica seja produzida. Portanto, um processo de “antianeuploidização” (ver legenda da Figura 2)2) existe no ser humano, o que é necessário para que uma concepção humana se desenvolva em recém-nascido e, subsequentemente, se desenvolva através do período pós-natal da vida. Entretanto, a “antianeuploidização” parece desacelerar durante o envelhecimento humano, provavelmente associado ao envelhecimento ou à tumorigenese. Esta última é suportada por conceitos atuais na pesquisa do câncer e do envelhecimento. O caminho da aneuploidização parece, portanto, ser uma espécie de cascata universal de processos que levam à doença humana, dependendo do desempenho dos processos de oposição, que temos chamado arbitrariamente de “antianeuploidização”. Ao contrário, um equilíbrio entre aneuploidização e “antianeuploidização” proporciona ao organismo humano um desenvolvimento normal, a menos que a “antianeuploidização” abrande (Figura (Figura2).2). Sugerimos que a aneuploidização de um tecido deve ser o processo chave para produzir a disfunção. Estando confinada à população celular específica, provavelmente causa tumorigenese, enquanto que todo o tecido afetado pela aneuploidia deve se degenerar. Isto é parcialmente apoiado pelos dados sobre doenças cerebrais. Não obstante, tais hipóteses atraentes relativas à aneuploidização, que assumem o mosaicismo cromossômico como associado às doenças humanas, devem ser testadas.

Conceitos atuais em biologia do mosaicismo cromossômico: via de aneuploidização somático-germinal. O desenvolvimento pré-natal e pós-natal normal é uma hipótese de equilíbrio entre dois processos progressivos: aneuploidização e “antianeuploidização” (esta última é arbitrariamente coberta por tal termo porque ainda não está completamente claro quais os processos subjacentes à depuração de células aneuploidais em humanos). A aneuploidização germinal resulta em morte pré-natal de embriões aneuplóides ou em síndromes cromossômicas em recém-nascidos. A aneuploidização é observada nos tecidos da linha germinal do feto e no cérebro do feto. Esta, se não for eliminada, tem o potencial de produzir mosaicismo cromossômico tecidual específico que pode estar subjacente à patogênese das doenças cerebrais, tanto na infância como na idade adulta. Também pode ser a razão da aneuploidização da linha germinal (mencionada anteriormente). A aneuploidização na idade adulta (em alguns casos, na infância) é sugerida como sendo um processo chave de tumorigenese e envelhecimento. Isto provavelmente tem origem na inibição dos processos de “aneuploidização” dependente da idade/environmento.

O relatório que inspirou esta comunicação aborda o lado básico da pesquisa do mosaicismo cromossômico. Entretanto, a Citogenética Molecular publicou uma série de pesquisas originais, que prestaram atenção ao lado prático do mosaicismo cromossômico. Estas demonstraram que o mosaicismo cromossômico é um fenômeno apreciável frequentemente encontrado em pequenas pesquisas com cromossomos marcadores supranumerários (SMC). Além disso, forneceu evidências de que os rearranjos cromossômicos estruturais dos mosaicos são mais freqüentes do que os reconhecidos anteriormente. À luz do estudo do CMES, deve ser mencionado adicionalmente que o mosaicismo cromossômico pode ser críptico e dinâmico. O primeiro é referido como a ocorrência de mosaicos mais complexos do que os revelados após a cariotipagem . O segundo é a ocorrência de novos desequilíbrios genéticos de uma célula já anormal ou mosaicismo resultante de peculiaridades comportamentais de um cromossomo rearranjado . Estes dois tipos de mosaicismo cromossômico requerem a aplicação de técnicas citogenéticas moleculares de alta resolução, ou seja, subcenM-FISH ou bandagem multicolor (MCB) . Isto nos leva de volta ao lado técnico da detecção do mosaicismo cromossômico e nos obriga a concluir novamente que estudar o mosaicismo cromossômico sem levar em conta novas técnicas de citogenética molecular é quase inútil. Aqui, é para mencionar as abordagens de triagem de genoma de alta resolução baseadas no array-CGH. Tais técnicas de citogenética molecular são extremamente poderosas para delinear pontos de quebra cromossômicos, identificar novas síndromes de microdeleção e descobrir variações genômicas na saúde e na doença. As possibilidades relacionadas tornaram as técnicas baseadas em array-CGH quase as mais populares na genética médica atual. No entanto, as abordagens relacionadas são pouco aplicáveis (ou mesmo completamente inaplicáveis) para descobrir mosaicismos de baixo nível, crípticos e dinâmicos. Portanto, as telas de genoma por array-CGH perdem casos de mosaicismo cromossômico. Este ponto deve ser considerado por pesquisadores que planejam estudar este tipo de variações genômicas intercelulares (somáticas), assim como.

Finalizando nossa visão geral do mosaicismo cromossômico à luz das últimas realizações biomédicas, é para destacar vários pontos: (i) variações intercelulares que se manifestam como o mosiacismo cromossômico são susceptíveis de estar envolvidas na diversidade genética; (ii) proporção significativa das condições patogênicas humanas estão associadas ao mosaicismo cromossômico; (iii) o mosaicismo cromossômico ainda é um fenômeno biomédico subvalorizado que requer avaliações adicionais; (iv) a atual citogenética molecular possui ferramentas suficientemente poderosas para descobrir o papel do mosaicismo cromossômico. Juntos, sugere pesquisas biomédicas futuras para envolver estudos do mosaicismo cromossômico, que têm o potencial de nos dar novos conhecimentos sobre a patologia das doenças humanas e ajudar na nossa compreensão das variações genômicas intercelulares.