DNA mitocondriale materno: che cos'è e come si eredita

1. Che cos'è il DNA mitocondriale materno e a cosa serve?
2. Qual è il ruolo del DNA mitocondriale nella salute del bambino?
3. Il DNA mitocondriale materno nella procreazione medicalmente assistita
4. Consulenza genetica e assistenza medica nei programmi FHRG
5. Come si eredita il DNA mitocondriale materno?
6. Differenze tra DNA mitocondriale e DNA nucleare

La scelta dipende dalle indicazioni mediche e dal programma. Per questo è importante capire da dove proviene il patrimonio genetico del bambino.

Il DNA nucleare viene ereditato da entrambi i genitori genetici, mentre il DNA mitocondriale si trasmette attraverso l'ovocita. Quando si ricorre alla donazione di ovociti, quindi, il DNA mitocondriale (mtDNA) proviene dalla donatrice e non dalla donna che porta avanti la gravidanza.

Questa distinzione aiuta a comprendere la trasmissione genetica nella donazione di ovociti e a valutare il rischio di alcune malattie ereditarie durante la pianificazione familiare. Vediamo che cos'è il DNA mitocondriale materno, in cosa differisce da quello nucleare e perché è importante per la salute del bambino.

Che cos'è il DNA mitocondriale materno e a cosa serve?

I mitocondri sono strutture presenti nelle cellule che partecipano alla produzione di energia. Possiedono un piccolo genoma proprio, il DNA mitocondriale. Si tratta di una molecola circolare di circa 16.600 paia di basi, con 37 geni. Tredici di questi codificano proteine coinvolte nella produzione di energia cellulare. Gli altri codificano RNA ribosomiale e RNA di trasporto, necessari per la sintesi delle proteine all'interno dei mitocondri.

L'espressione «DNA mitocondriale materno» non indica un tipo particolare di DNA, ma il modo in cui viene trasmesso. Il funzionamento dei mitocondri dipende infatti anche dai geni presenti nel nucleo della cellula: il loro genoma codifica solo una parte delle proteine necessarie.

Come si eredita il DNA mitocondriale materno?

Il DNA mitocondriale viene trasmesso attraverso l'ovocita ai figli di entrambi i sessi, ma soltanto le figlie lo trasmettono alla generazione successiva. Anche i figli maschi lo ereditano, ma non lo trasmettono ai propri discendenti.

Nella stessa cellula possono coesistere diverse varianti di DNA mitocondriale. Questo fenomeno prende il nome di eteroplasmia. Le proporzioni delle varianti possono cambiare durante la formazione degli ovociti; di conseguenza, figli della stessa madre possono ereditare una mutazione in quantità differenti. Non tutte le variazioni genetiche, tuttavia, provocano una malattia.

Anche gli spermatozoi contengono mitocondri, ma in condizioni normali il DNA mitocondriale paterno non viene trasmesso al bambino.

Differenze tra DNA mitocondriale e DNA nucleare

Per comprendere meglio l'ereditarietà materna è utile confrontare il DNA mitocondriale con quello nucleare. La tabella riassume le principali caratteristiche.

Caratteristica	DNA mitocondriale	DNA nucleare
Funzione principale	Partecipa al metabolismo energetico della cellula	Contiene la maggior parte delle informazioni genetiche ereditarie
Localizzazione	Mitocondri	Nucleo cellulare
Numero di copie	Numerose copie in ogni cellula	Due copie della maggior parte dei cromosomi in ogni cellula
Struttura	Molecola circolare	Molecole lineari organizzate in cromosomi
Trasmissione ereditaria	Attraverso l'ovocita	Da entrambi i genitori
Dimensione approssimativa del genoma	Circa 16.600 paia di basi	Circa 3 miliardi di paia di basi per corredo cromosomico
Numero di geni	37	Circa 20.000

Il DNA mitocondriale permette di ricostruire la linea di discendenza materna. Non rivela però l'intera origine genetica di una persona e non determina la maggior parte delle caratteristiche fisiche del bambino.

Qual è il ruolo del DNA mitocondriale nella salute del bambino?

Questo DNA è importante per la produzione di energia nelle cellule e può essere coinvolto in alcune malattie. I mitocondri producono ATP, mentre i cloroplasti delle cellule vegetali trasformano l'energia luminosa in energia chimica. Cervello, cuore, muscoli e occhi sono particolarmente sensibili ai disturbi del metabolismo energetico.

La salute del bambino dipende comunque anche da altri fattori, tra cui i geni nucleari, l'ambiente e l'andamento della gravidanza. Alcune mutazioni mitocondriali possono causare malattie ereditarie come:

• MERRF, una malattia caratterizzata da epilessia mioclonica e interessamento muscolare;
• neuropatia ottica ereditaria di Leber, che può provocare una perdita della vista;
• MELAS, una sindrome che interessa i muscoli e il sistema nervoso e causa episodi simili all'ictus.

La presenza di una variante patogena non comporta necessariamente la comparsa di sintomi. La loro gravità dipende dalla mutazione e dalla sua proporzione nei diversi tessuti. Inoltre, non tutte le malattie mitocondriali sono legate al mtDNA materno: alcune dipendono da alterazioni di geni nucleari che possono essere ereditati anche dal padre.

Il DNA mitocondriale materno nella procreazione medicalmente assistita

Quando il concepimento naturale non è possibile, si può ricorrere alla fecondazione in vitro (FIVET). Anche in questo caso l'ovocita rimane la fonte del DNA mitocondriale, perché è attraverso l'ovocita che il bambino riceve questo materiale genetico. Se si utilizza l'ovocita della futura madre, il genoma mitocondriale del bambino proviene da lei. Se si utilizza un ovocita donato, il bambino eredita il DNA mitocondriale della donatrice.

È però importante distinguere la donazione di ovociti dalle tecniche di donazione mitocondriale. Queste ultime possono prevedere il trasferimento del materiale genetico nucleare in un ovocita o in un embrione contenente mitocondri di una donatrice.

Nella gestazione per altri, la donna che porta avanti la gravidanza riceve normalmente un embrione creato senza utilizzare i suoi ovociti. In questo caso il DNA mitocondriale del bambino proviene dalla futura madre genetica oppure dalla donatrice di ovociti. La gravidanza di per sé non modifica il genoma mitocondriale dell'embrione. La salute della gestante e le condizioni della gravidanza restano tuttavia molto importanti per lo sviluppo del bambino.

Consulenza genetica e assistenza medica nei programmi FHRG

Se in famiglia si sono verificati casi di malattie mitocondriali, anche nelle generazioni precedenti, è opportuno consultare un genetista clinico prima della creazione degli embrioni. FHRG offre consulenze genetiche nell'ambito dei programmi di procreazione assistita per valutare i rischi e individuare gli esami più appropriati.

Il PGT-A viene utilizzato per analizzare gli embrioni e individuare le aneuploidie, cioè alterazioni del numero dei cromosomi. Questo test valuta il numero dei cromosomi, ma non esclude la presenza di varianti patogene nel DNA mitocondriale materno. Non è incluso in tutti i programmi. Se tali varianti sono sospettate o individuate con esami specifici, è necessaria una valutazione specialistica. Il team FHRG aiuta a scegliere gli accertamenti più indicati in base alla storia familiare e alle caratteristiche del singolo caso.

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