Analisi del cariotipo: perché si fa e come si esegue

Un cariotipo è un esame visivo del numero e della struttura di tutti i cromosomi umani. Nella pratica clinica, l'analisi del cariotipo si riferisce tipicamente al cariotipo di laboratorio, in cui le cellule vengono coltivate, arrestate nella fase di divisione, colorate ed esaminate al microscopio per vedere tutti i cromosomi come un insieme ordinato. [1]

La maggior parte delle persone ha 46 cromosomi nelle proprie cellule, disposti in 23 coppie. Il cariotipo valuta se tutti i cromosomi sono mancanti, se c'è un cromosoma in più, se i singoli cromosomi sono deformi e se ci sono riarrangiamenti importanti come traslocazioni, inversioni, cromosomi ad anello o cromosomi marcatori. [2]

Da un punto di vista clinico, questo test non è "per tutte le malattie genetiche", ma per le principali alterazioni cromosomiche. È particolarmente utile quando un medico sospetta un'aneuploidia, una delezione o duplicazione di grandi dimensioni, un riarrangiamento bilanciato, un mosaicismo o un clone tumorale con un riarrangiamento cromosomico caratteristico. È in questi scenari che il cariotipo rimane rilevante anche con le nuove tecnologie. [3]

Il cariotipo è particolarmente noto per la diagnosi della sindrome di Down, della sindrome di Turner e della sindrome di Klinefelter, ma il suo ruolo non si limita a queste. L'analisi è utilizzata anche per l'infertilità, le perdite di gravidanza ripetute, alcuni casi di amenorrea primaria, sospette cause cromosomiche di anomalie congenite e in oncoematologia, dove i riarrangiamenti cromosomici influenzano la diagnosi, la prognosi e le opzioni di trattamento. [4]

È inoltre fondamentale comprendere i limiti del metodo. Il cariotipo è uno studio a bassa risoluzione dell'intero genoma. Secondo il National Health Service Education Program in Inghilterra, la sua risoluzione tipica è di circa 5-10 megabasi, quindi questo test spesso non rileva piccole perdite e duplicazioni cromosomiche, e in particolare varianti puntiformi nei geni. [5]

Tabella 1. Cosa rileva tipicamente il cariotipo e cosa potrebbe non rilevare

Cosa rivela in genere il cariotipo?	Ciò che il cariotipo spesso non rivela
Un cromosoma in più o mancante	Piccole microdelezioni e microduplicazioni
Grandi cancellazioni e duplicazioni	Cambiamenti puntuali nei geni
Traslocazioni bilanciate	La maggior parte delle malattie monogeniche
Inversioni	disomia uniparentale
Cromosomi ad anello e marcatori	Parte degli stati a mosaico con una bassa percentuale di cellule anormali
Alcuni casi di mosaicismo	Cambiamenti che si perdono o non crescono nella coltura cellulare

Fonte per la tabella. [6]

Quando è davvero necessaria l'analisi?

L'interpretazione più comune dell'analisi del cariotipo è legata alla pianificazione della gravidanza. E questa è in effetti una delle principali applicazioni del metodo. Fonti mediche indicano che il test viene utilizzato per valutare le cause cromosomiche di infertilità, aborti spontanei ricorrenti, nati morti e il rischio di trasmissione di anomalie cromosomiche al feto. [7]

Tuttavia, l'approccio moderno all'aborto ricorrente è diventato più selettivo. Nelle sue linee guida aggiornate al 2022, la Società Europea di Riproduzione Umana ed Embriologia non raccomanda il cariotipo parentale automatico per tutte le coppie. Suggerisce di farlo dopo una valutazione individuale del rischio, in particolare se ci sono precedenti figli con anomalie congenite in famiglia, se viene rilevata una traslocazione nel tessuto gravidico o se la storia familiare stessa è preoccupante. [8]

Nell'infertilità maschile, il ruolo del cariotipo, d'altra parte, rimane molto chiaro. Le linee guida dell'American Urological Association e dell'American Society for Reproductive Medicine raccomandano il cariotipo e l'analisi delle microdelezioni del cromosoma Y per gli uomini con infertilità primaria, azoospermia o grave oligozoospermia con elevati livelli di ormone follicolo-stimolante, atrofia testicolare o sospetta compromissione della produzione di sperma. Le stesse linee guida raccomandano anche la valutazione del cariotipo per gli uomini con una storia di aborti ricorrenti. [9]

Il test del cariotipo rimane richiesto nelle donne, ma non per lo screening di massa. È particolarmente appropriato nei casi di amenorrea primaria, sospetta sindrome di Turner, disgenesia gonadica e alcuni tipi di insufficienza ovarica prematura. L'American College of Obstetricians and Gynecologists ha osservato che le adolescenti con amenorrea primaria presentano un'alta percentuale di cariotipi anomali, quindi questo scenario richiede una valutazione genetica, non solo test ormonali. [10]

In pediatria e genetica clinica, il ruolo del cariotipo non è più così universale come un tempo. L'American Academy of Pediatrics (AAP) nel 2025 sottolinea che per i ritardi nello sviluppo del linguaggio e della parola e per le disabilità intellettive, il primo test genetico è spesso l'analisi del microarray cromosomico, a volte in combinazione con il sequenziamento dell'esoma. Tuttavia, se si sospetta un riarrangiamento bilanciato, un cromosoma ad anello o determinate condizioni a mosaico, il cariotipo è ancora necessario. [11]

In oncoematologia, il cariotipo rimane cruciale. Aiuta a identificare i principali riarrangiamenti che modellano un clone tumorale e può determinare la classificazione della malattia, la prognosi e la terapia. Il National Cancer Institute degli Stati Uniti e il National Health Service in Inghilterra sottolineano specificamente l'importanza di tali riarrangiamenti nella leucemia e in altre malattie del sangue, comprese le grandi traslocazioni e le fusioni geniche. [12]

Tabella 2. Principali indicazioni per l'analisi del cariotipo

Situazione clinica	Il ruolo del cariotipo oggi
Infertilità in un uomo con azoospermia o oligozoospermia grave	Spesso mostrato
Aborto ricorrente	Non a tutti, ma dopo la valutazione del rischio
Amenorrea primaria, sospetta sindrome di Turner	Spesso mostrato
Gravidanza ad alto rischio di anomalia cromosomica fetale	È possibile, ma la scelta del metodo dipende dalla situazione.
Un bambino con ritardi nello sviluppo e anomalie congenite	Spesso il primo test sarà un microarray piuttosto che un cariotipo.
Leucemia e altri tumori ematologici	Spesso importante per la diagnosi e la prognosi
Sospetta traslocazione bilanciata	Il cariotipo è particolarmente utile

Fonte per la tabella. [13]

Come viene raccolto il materiale e come viene condotta la ricerca

Il cariotipo non può essere eseguito su alcun biomateriale, ma solo su quelli contenenti cellule nucleate adatte alla coltura. Nella pratica, i campioni più comunemente utilizzati sono il sangue periferico, le cellule cutanee, il midollo osseo, i villi coriali, il liquido amniotico e talvolta il tessuto proveniente da perdite di gravidanza. In oncoematologia, il sangue e il midollo osseo sono i più importanti, mentre in medicina riproduttiva, il sangue dei genitori e il materiale prenatale sono i più importanti. [14]

Durante la gravidanza, la raccolta del campione viene eseguita tramite villocentesi (CVS) o amniocentesi. Secondo MedlinePlus, la CVS viene in genere eseguita tra la 10a e la 13a settimana di gravidanza, mentre l'amniocentesi viene eseguita tra la 15a e la 20a settimana di gravidanza. Il vantaggio della prima è una gravidanza più precoce, mentre il vantaggio della seconda è il ridotto impatto del mosaicismo placentare sull'esito. [15]

Il test di laboratorio in sé prevede diverse fasi. Le cellule devono essere coltivate, stimolate a dividersi, arrestate in metafase, preparate, colorate e quindi devono essere analizzati i pattern di bande sui cromosomi. Questo è il motivo per cui il cariotipo non è un'analisi immediata e dipende dalla qualità della coltura cellulare. [16]

I tempi di risposta dipendono anche dal materiale. Il Programma Educativo del Servizio Sanitario Nazionale (NHS) per l'Inghilterra indica che le colture di sangue e midollo osseo possono richiedere circa 3 giorni, mentre i campioni cutanei e prenatali spesso richiedono 7-14 giorni. Il tempo di risposta complessivo, secondo lo stesso programma, è in genere di 14-42 giorni, a seconda del motivo del test e della sua urgenza. [17]

La preparazione al test è solitamente minima quando si tratta di cariotipo sanguigno. Per l'amniocentesi e il prelievo dei villi coriali, la preparazione è determinata dall'équipe ostetrica. I rischi del prelievo di sangue di routine sono minimi e, per i test prenatali invasivi, MedlinePlus segnala un piccolo rischio di crampi, disagio e perdita di gravidanza, pertanto tali procedure vengono eseguite solo quando indicato dopo una consulenza genetica. [18]

Tabella 3. Quale materiale viene utilizzato per realizzare un cariotipo?

Materiale	Quando viene utilizzato più spesso?	Peculiarità
Sangue periferico	Infertilità, amenorrea, sospetta anomalia cromosomica costituzionale	La variante più comune al di fuori della gravidanza
Midollo osseo	Leucemia, sindromi mielodisplastiche e altre malattie del sangue	Importante per la citogenetica dei tumori
Villi coriali	Diagnosi prenatale precoce	Di solito 10-13 settimane di gravidanza
liquido amniotico	Diagnosi prenatale nel secondo trimestre	Di solito 15-20 settimane di gravidanza
Pelle	Per alcune condizioni di mosaico e compiti speciali	È necessaria la coltura cellulare
Tessuto dopo la perdita della gravidanza	Ricerca della causa cromosomica della perdita	L'interpretazione dipende dalla qualità del materiale

Fonte per la tabella. [19]

Come leggere il risultato

Il risultato del cariotipo di solito appare come una formula breve, ma contiene una grande quantità di informazioni. Un cariotipo femminile normale è scritto come 46,XX, un cariotipo maschile normale come 46,XY. La presenza di un cromosoma 21 in più nella sindrome di Down è scritta come 47,XX,+21 o 47,XY,+21, l'assenza di un cromosoma X nella sindrome di Turner è scritta come 45,X, e un cromosoma X in più in un uomo con sindrome di Klinefelter è scritto come 47,XXY. [20]

Un risultato normale significa che sono stati rilevati 46 cromosomi nelle cellule esaminate, senza alterazioni strutturali evidenti. Tuttavia, clinicamente, ciò non esclude automaticamente una malattia genetica. Un cariotipo normale non esclude lievi alterazioni del numero di copie, malattie monogeniche, anomalie epigenetiche, alcuni mosaicismi e varianti non presenti nel tessuto esaminato o perse durante la coltura cellulare. [21]

Un risultato anomalo può essere numerico o strutturale. Le alterazioni numeriche includono trisomie e monosomie, mentre le alterazioni strutturali includono traslocazioni, inversioni, cromosomi ad anello, grandi delezioni e duplicazioni. Alcune di queste alterazioni sono bilanciate, il che significa che il portatore non perde o acquisisce materiale cromosomico visibile, ma il rischio per la prole può essere aumentato. Questo è il motivo per cui un adulto apparentemente sano può essere portatore di un riarrangiamento che influisce sulla fertilità o sugli esiti della gravidanza. [22]

Una complicazione particolare è il mosaicismo. Il cariotipo può rilevare linee cellulari a mosaico, che è uno dei suoi vantaggi, ma la sensibilità dipende dalla proporzione di cellule anomale, dal tessuto e dalle caratteristiche della coltura. Il Servizio Sanitario Nazionale in Inghilterra osserva che alcune varianti potrebbero non essere rilevate in coltura perché le cellule anomale sono meno ben conservate o vengono perse durante la crescita. [23]

Nella diagnosi prenatale, l'interpretazione richiede ancora maggiore cautela. Il prelievo dei villi coriali analizza il tessuto placentare e la placenta non sempre riflette completamente la composizione cromosomica fetale. I Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) affermano che la trisomia a mosaico rilevata nel prelievo dei villi coriali richiede la conferma con un campione postnatale perché il mosaicismo può essere limitato alla placenta. [24]

Tabella 4. Esempi di tipici record di cariotipo

Registrazione	Cosa significa?
46,XX	Cariotipo femminile normale
46,XY	Cariotipo maschile normale
47,XX,+21	Cariotipo femminile con trisomia 21
45,X	Cariotipo compatibile con la sindrome di Turner
47,XXY	Cariotipo compatibile con la sindrome di Klinefelter
46,XX,t(14;21)	Traslocazione bilanciata tra i cromosomi 14 e 21
mesi 45,X[10] 46,XX[20]	Mosaicismo con 2 linee cellulari

Fonte per la tabella. [25]

In che modo il cariotipo differisce dall'analisi microarray, dal sequenziamento e da altri test?

La moderna diagnostica genetica ha ormai smesso di limitarsi a un singolo test. In alcune situazioni è necessario un cariotipo, in altre un'analisi microarray cromosomica e in altre ancora il sequenziamento dell'esoma o del genoma. La scelta giusta non è determinata dalle ultime tendenze tecnologiche, ma dai cambiamenti specifici che il medico sta cercando. [26]

Il principale vantaggio del cariotipo rispetto all'analisi del microarray cromosomico è che rivela la posizione del materiale cromosomico e può rilevare traslocazioni e inversioni bilanciate. L'analisi del microarray esamina principalmente la quantità di materiale cromosomico, non la sua posizione, e quindi in genere non riesce a identificare i portatori di riarrangiamenti bilanciati. Per questo motivo, il cariotipo rimane particolarmente prezioso nei casi di infertilità e aborti ricorrenti. [27]

Il vantaggio dell'analisi microarray cromosomica rispetto al cariotipo è la sua risoluzione molto più elevata. Il Servizio Sanitario Nazionale in Inghilterra afferma che l'analisi microarray rileva varianti del numero di copie nell'intervallo di circa 50-200 kilobasi, mentre un cariotipo è in genere limitato a variazioni di 5 megabasi o più. Pertanto, in caso di ritardo dello sviluppo, disabilità intellettive, autismo, epilessia e anomalie congenite multiple, l'analisi microarray è spesso il primo test. [28]

Anche in medicina prenatale, la distinzione è fondamentale. L'American College of Obstetricians and Gynecologists raccomanda l'analisi prenatale con microarray cromosomico se il feto presenta una o più anomalie strutturali importanti all'esame ecografico. Le linee guida dello stesso college sottolineano che nei nati morti, l'analisi con microarray fornisce una resa diagnostica maggiore rispetto al cariotipo, in particolare per dismorfismi, disturbi della crescita, anomalie e idrope fetale. [29]

Il sequenziamento dell'esoma o del genoma affronta una sfida diversa: identificare i cambiamenti a livello genico. Nel 2025, l'American Academy of Pediatrics ha osservato che il sequenziamento dell'esoma, insieme all'analisi del microarray cromosomico, è diventato uno strumento diagnostico di prima linea per i ritardi dello sviluppo e le disabilità intellettive. Tuttavia, il sequenziamento ha i suoi limiti: non sostituisce il cariotipo laddove siano necessari riarrangiamenti cromosomici bilanciati. [30]

I metodi citogenetici mirati occupano una posizione intermedia. Non sostituiscono un cariotipo completo, ma consentono una rapida conferma o chiarimento di uno specifico riarrangiamento, la valutazione della posizione di una duplicazione o la verifica di un sospetto riarrangiamento tumorale. In oncoematologia, tali metodi sono spesso utilizzati in combinazione con il cariotipo e i test molecolari, piuttosto che al loro posto. [31]

Tabella 5. Cariotipo e altri metodi genetici

Metodo	Cosa vede meglio?	Vantaggi principali	Principali limitazioni
Cariotipo	Numero di cromosomi, riarrangiamenti principali, traslocazioni bilanciate, parte del mosaicismo	Vede la posizione del materiale cromosomico	Bassa risoluzione, è richiesta la coltura cellulare
Analisi del microarray cromosomico	Piccole delezioni e duplicazioni in tutto il genoma	Alta risoluzione	Di solito non si vedono traslocazioni e inversioni bilanciate
Sequenziamento dell'esoma o genomico	Cambiamenti nei geni	Alto valore nelle malattie monogeniche	Non sostituisce il cariotipo in caso di riarrangiamenti bilanciati
Test citogenetico mirato	Regioni cromosomiche specifiche e riarrangiamenti	Rapido perfezionamento della ricerca del bersaglio	Non si tratta di una panoramica completa dell'intero genoma.

Fonte per la tabella. [32]

Limitazioni, rischi e cosa fare dopo i risultati

Il primo e più importante limite del metodo è la sua bassa risoluzione. Il cariotipo funziona bene per grandi alterazioni cromosomiche, ma è significativamente inferiore all'analisi microarray nel rilevare piccole delezioni e duplicazioni. Pertanto, quando si prescrive un cariotipo, un medico dovrebbe sempre essere certo che questa classe di anomalie sia la più probabile. [33]

Il secondo problema è la necessità di dividere le cellule e di effettuare colture cellulari. Ciò rallenta il test e crea il rischio di artefatti di coltura, ovvero cambiamenti che non si verificano nel corpo del paziente, ma durante la crescita cellulare in laboratorio. Il Servizio Sanitario Nazionale in Inghilterra osserva inoltre che alcune varianti vere e proprie potrebbero, al contrario, andare perse nella coltura e non essere incluse nel risultato finale. [34]

Il terzo limite è che un risultato negativo non può essere interpretato come un divieto assoluto di ulteriori accertamenti diagnostici. Se il quadro clinico indica in modo convincente una causa genetica, ma il cariotipo è normale, il passo successivo è spesso l'analisi microarray cromosomica, seguita dal sequenziamento. Ciò è particolarmente rilevante nei bambini con ritardi dello sviluppo, anomalie congenite e sviluppo neurologico anomalo. [35]

Dopo aver ricevuto un risultato patologico, è quasi sempre necessaria una consulenza genetica. Questa è necessaria non solo per interpretare la trascrizione, ma anche per la prognosi, valutare il rischio di recidiva in famiglia, scegliere strategie prenatali per future gravidanze e decidere se testare i genitori, i fratelli o i figli. Ciò è particolarmente importante per le traslocazioni bilanciate, il mosaicismo e i riarrangiamenti incidentali dei cromosomi sessuali. [36]

Nella diagnosi prenatale, a seguito di uno screening positivo, è necessario tenere presente un'ulteriore regola: lo screening non equivale alla diagnosi. L'American College of Obstetricians and Gynecologists sottolinea che se il risultato di uno screening prenatale acellulare è positivo, la conferma dovrebbe essere ottenuta mediante un test diagnostico, come il prelievo dei villi coriali o l'amniocentesi. Una volta ottenuto il materiale diagnostico, si decide se siano necessari un cariotipo, un'analisi microarray o entrambi. [37]

Tabella 6. Principali vantaggi e limiti del cariotipo

Vantaggi	Restrizioni
Vede traslocazioni e inversioni bilanciate	Bassa risoluzione rispetto all'analisi microarray
Fornisce un'immagine di tutti i cromosomi contemporaneamente	Non vede la maggior parte delle modifiche minori alla copia
Può rilevare alcuni stati di mosaico	Richiede la divisione delle cellule e la coltivazione
Utile per l'infertilità e l'oncoematologia	Più lento di molti metodi moderni
Fornisce informazioni strutturali e posizionali	Un risultato normale non esclude una malattia genetica.

Fonte per la tabella. [38]

Domande frequenti

Cos'è l'analisi del cariotipo in termini semplici?
È un test in cui un medico e un laboratorio valutano il numero e la struttura dei cromosomi. Questo metodo aiuta a identificare le principali alterazioni cromosomiche che possono causare sindromi congenite, infertilità, aborti ricorrenti o alcune malattie del sangue. [39]

Il cariotipo e l'analisi del microarray cromosomico sono la stessa cosa?
No. Il cariotipo è più efficace nel rilevare grandi riarrangiamenti e traslocazioni bilanciate. L'analisi del microarray cromosomico è significativamente più sensibile a piccole delezioni e duplicazioni, ma di solito non rileva riarrangiamenti bilanciati. [40]

Quando è particolarmente utile un cariotipo?
Principalmente, quando si sospetta una traslocazione bilanciata, negli uomini con gravi disturbi della spermatogenesi, in alcuni casi di amenorrea primaria, nella diagnosi prenatale per alcune indicazioni e in oncoematologia, dove i riarrangiamenti cromosomici influenzano la diagnosi e il trattamento. [41]

Tutte le coppie hanno bisogno di un cariotipo dopo due aborti spontanei?
Oggi, l'approccio è diventato più individualizzato. Le linee guida europee non raccomandano l'assegnazione automatica di un cariotipo parentale a tutte le coppie, ma suggeriscono di valutare la storia familiare e altri fattori di rischio. Tuttavia, alcune linee guida riproduttive americane mantengono un ruolo più ampio per il cariotipo negli uomini in coppie con aborti ricorrenti. [42]

Un cariotipo normale può escludere tutte le malattie genetiche?
No. Un cariotipo normale non esclude piccole microdelezioni, microduplicazioni, alterazioni puntiformi nei geni e altri meccanismi genetici di malattia. Quando il sospetto clinico è elevato, spesso sono necessari ulteriori test. [43]

Qual è la scelta migliore per un bambino con ritardo dello sviluppo: il cariotipo o l'analisi microarray?
In molti casi, oggi il primo test è l'analisi microarray cromosomica, a volte combinata con il sequenziamento dell'esoma. Tuttavia, se il medico sospetta un riarrangiamento bilanciato o parte di una condizione a mosaico, il cariotipo rimane prezioso. [44]

In quale fase della gravidanza viene eseguito il cariotipo fetale?
Se il campione viene ottenuto tramite villocentesi, il test è solitamente possibile tra la 10a e la 13a settimana. Se tramite amniocentesi, viene eseguito più spesso tra la 15a e la 20a settimana. Tuttavia, nella pratica clinica, la decisione non riguarda solo l'età gestazionale, ma anche quale metodo di analisi genetica sarà più informativo in una data situazione. [45]

Il prelievo dei villi coriali e l'amniocentesi sono pericolosi?
Entrambe le procedure sono considerate generalmente sicure, ma non sono completamente prive di rischi. MedlinePlus segnala un piccolo rischio di dolore, crampi e perdita di gravidanza, pertanto questi test vengono prescritti solo dopo un'attenta valutazione dei benefici e dei rischi. [46]

Quanto tempo ci vuole per ottenere i risultati?
Dipende dal materiale e dal laboratorio. Le colture di cellule del sangue e del midollo osseo sono solitamente più rapide, mentre i campioni di pelle e quelli prenatali richiedono più tempo. Nel complesso, i risultati spesso richiedono tra 14 e 42 giorni, anche se i tempi locali possono variare. [47]

Il cariotipo è necessario per la leucemia?
Molto spesso sì. In oncoematologia, i riarrangiamenti cromosomici aiutano a chiarire la diagnosi, la biologia del tumore, la prognosi e talvolta le scelte terapeutiche. Ecco perché il cariotipo rimane un test importante per numerose leucemie e altre malattie del midollo osseo. [48]

Conclusione

L'analisi del cariotipo non è un metodo obsoleto, ma non è universale. Il suo principale punto di forza oggi risiede nell'individuazione delle principali anomalie cromosomiche, in particolare riarrangiamenti bilanciati, alcuni stati a mosaico e anomalie citogenetiche tumorali. Occupa ancora un posto importante nella medicina riproduttiva e nell'oncoematologia. [49]

Allo stesso tempo, la pratica clinica moderna richiede una chiara comprensione di quando un cariotipo da solo non è sufficiente. In caso di ritardi dello sviluppo, anomalie congenite multiple e determinati scenari prenatali, l'analisi del microarray cromosomico è più informativa, mentre il sequenziamento è più efficace quando si sospetta una malattia monogenica. Pertanto, l'approccio migliore oggi non è "sottoporsi a un test genetico qualsiasi", ma scegliere un metodo su misura per una specifica esigenza clinica. [50]