Det karyotype Det er et fotografi af det komplette sæt metafasiske kromosomer, der beskriver aspekter af deres antal og struktur. Den gren af medicinsk og biologisk videnskab, der beskæftiger sig med undersøgelse af kromosomer og relaterede sygdomme, er kendt som cytogenetik..
Kromosomer er strukturer, hvor generne indeholdt i deoxyribonukleinsyre (DNA) molekyler er organiseret. I eukaryoter er de sammensat af kromatin, et kompleks af histonproteiner og DNA, der er pakket i kernen i alle celler..
Cellerne i enhver levende ting på jorden har et bestemt antal kromosomer. Bakterier har for eksempel kun en cirkulær, mens mennesker har 46 organiseret i 23 par; og nogle fuglearter har op til 80 kromosomer.
I modsætning til mennesker har planteceller generelt mere end to homologe (lige) sæt kromosomer. Dette fænomen er kendt som polyploidi..
Alle instruktioner, der er nødvendige for vækst og udvikling af levende væsener, encellede eller multicellulære, er indeholdt i DNA-molekylerne, der er viklet i kromosomer. Derfor er det vigtigt at kende dets struktur og egenskaber i en art eller hos nogen af dens individer..
Udtrykket karyotype blev brugt for første gang i 1920'erne af Delaunay og Levitsky til at betegne summen af de karakteristiske fysiske egenskaber ved kromosomer: antal, størrelse og strukturelle særegenheder ved disse..
Siden da er det brugt til det samme formål i forbindelse med moderne videnskab; og studiet af det ledsager mange processer til klinisk diagnose af forskellige sygdomme hos mennesker.
Artikelindeks
Sættet med 46 kromosomer (23 par), der udgør det humane genom, er kendt som en human karyotype, og som er arrangeret grafisk i henhold til egenskaber som størrelse og båndmønster, hvilket er tydeligt takket være brugen af specielle farvningsteknikker..
Af de 23 par kromosomer er kun 1 til 22 arrangeret i størrelsesorden. I somatiske celler, dvs. i ikke-seksuelle celler, findes disse 22 par, og afhængigt af individets køn, uanset om det er mand eller kvinde, tilføjes et par X-kromosomer (kvinder) eller XY-par (mænd) ..
Parene fra 1 til 22 kaldes autosomale kromosomer og er de samme i begge køn (mand og kvinde), mens kønskromosomerne, X og Y, er forskellige fra hinanden..
Hovedværdien af en karyotype er den detaljerede viden om en arts kromosombelastning og karakteristika for hver af dens kromosomer.
Selvom nogle arter er polymorfe og polyploide i forhold til deres kromosomer, det vil sige, de har forskellige former og antal af disse i hele deres livscyklus, giver viden om karyotypen os normalt at udlede en masse vigtig information om dem..
Takket være karyotypen kan "store" kromosomale ændringer, der involverer store stykker DNA, diagnosticeres. Hos mennesker er mange mentalt handicappede sygdomme eller tilstande og andre fysiske defekter relateret til alvorlige kromosomale abnormiteter..
Karyotyper er beskrevet i henhold til notationen godkendt af det internationale system for human cytogenetisk nomenklatur (ISCN). International System of Human Cytogenetic Nomenclature).
I dette system har antallet tildelt hvert kromosom at gøre med dets størrelse, og de er generelt ordnet fra det største til det mindste. Kromosomer præsenteres i karyotyper som par søsterkromatider med den lille arm (s) kigger op.
Typerne af karyotyper er kendetegnet ved de teknikker, der anvendes til at opnå dem. Normalt ligger forskellen i de typer farvning eller "mærkning", der bruges til at differentiere et kromosom fra et andet..
Her er en kort oversigt over nogle af de teknikker, der hidtil er kendt:
I dette bruges farvestoffer som Giemsa og orcein til at plette kromosomerne jævnt. Det blev meget brugt indtil begyndelsen af 1970'erne, da de var de eneste kendte farvestoffer for tiden..
Det er den mest anvendte teknik inden for klassisk cytogenetik. Kromosomerne fordøjes tidligere med trypsin og farves derefter. Mønsteret for bånd opnået efter farvning er specifikt for hvert kromosom og tillader detaljerede undersøgelser af dets struktur..
Der er alternative metoder til Giemsa-farvning, men de giver meget ens resultater, såsom Q-bånd og reverse R-bånd (hvor de observerede mørke bånd er de lyse bånd opnået med G-bånd)..
Det pletter specifikt heterochromatin, især det, der findes i centromerer. Det pletter også noget materiale i de korte arme på de acentriske kromosomer og den distale region af Y-kromosomets lange arm..
Det bruges til at identificere det inaktive X-kromosom og involverer tilsætning af en nukleotidanalog (BrdU).
Det er blevet brugt historisk til at identificere regioner i nukleolær organisation, der indeholder mange kopier af ribosomalt RNA, og som findes i de centromere regioner..
Det er en fluorescerende farvningsteknik, der adskiller heterochromatin fra kromosomer 1, 9, 15, 16 og fra Y-kromosomet hos mennesker. Det bruges især til at skelne mellem den omvendte duplikering af kromosom 15.
Anerkendt som det største cytogenetiske fremskridt efter 1990'erne, er det en kraftfuld teknik, hvor man kan skelne mellem submikroskopiske sletninger. Det bruger fluorescerende prober, der specifikt binder til kromosomale DNA-molekyler, og der er flere varianter af teknikken.
Det bruger også fluorescerende sonder til differentielt mærkning af DNA, men bruger kendte sammenligningsstandarder.
Andre mere moderne teknikker involverer ikke direkte analysen af den kromosomale struktur, men snarere den direkte undersøgelse af DNA-sekvensen. Disse inkluderer mikroarrays, sekventering og andre teknikker baseret på PCR-amplifikation (polymerasekædereaktion)..
Der er forskellige teknikker til at udføre undersøgelsen af kromosomer eller karyotype. Nogle er mere sofistikerede end andre, da de tillader påvisning af små umærkelige ændringer ved hjælp af de mest anvendte metoder..
Cytogenetiske analyser til opnåelse af karyotypen udføres almindeligvis fra celler til stede i mundslimhinden eller i blodet (ved anvendelse af lymfocytter). I tilfælde af undersøgelser udført hos nyfødte udtages prøver fra fostervæsken (invasive teknikker) eller fra føtale blodlegemer (ikke-invasive teknikker).
Årsagerne til, at en karyotype udføres, er forskellige, men mange gange udføres de med henblik på diagnosticering af sygdomme, fertilitetsundersøgelser eller for at finde ud af årsagerne til tilbagevendende aborter eller fosterdødsfald og kræft, blandt andre årsager..
Trinene til at udføre en karyotype-test er som følger:
1-Indhentning af prøven (uanset dens kilde).
2-celleseparation, et meget vigtigt trin, især i blodprøver. I mange tilfælde er det nødvendigt at adskille delende celler fra delende celler ved hjælp af specielle kemiske reagenser..
3-celle vækst. Nogle gange er det nødvendigt at dyrke cellerne i et egnet dyrkningsmedium for at opnå en større mængde af dem. Dette kan tage mere end et par dage afhængigt af typen af prøve..
4-synkronisering af celler. For at observere de kondenserede kromosomer i alle celler, der dyrkes på samme tid, er det nødvendigt at "synkronisere" dem ved hjælp af kemiske behandlinger, der stopper celledeling, når kromosomerne er mere kompakte og derfor synlige.
5-opnåelse af kromosomer fra celler. For at se dem under mikroskopet skal kromosomerne "trækkes" ud af cellerne. Dette opnås normalt ved at behandle disse med opløsninger, der får dem til at sprænge og opløses, hvilket frigør kromosomerne..
6-farvning. Som tidligere fremhævet skal kromosomer farves med en af mange tilgængelige teknikker for at være i stand til at observere dem under mikroskopet og udføre den tilsvarende undersøgelse..
7-analyse og optælling. Kromosomerne observeres detaljeret for at bestemme deres identitet (i tilfælde af at vide det på forhånd), deres morfologiske egenskaber såsom størrelse, placering af centromer og båndmønster, antallet af kromosomer i prøven osv..
8-klassifikation. En af cytogenetikernes mest vanskelige opgaver er klassificeringen af kromosomer ved at sammenligne deres egenskaber, da det er nødvendigt at bestemme, hvilket kromosom der er. Dette skyldes, at da der er mere end en celle i prøven, vil der være mere end et par af det samme kromosom..
Før vi beskriver de forskellige kromosomale ændringer, der kan eksistere, og deres konsekvenser for menneskers sundhed, er det nødvendigt at blive fortrolig med den generelle morfologi af kromosomer.
Kromosomer er strukturer med et lineært udseende og har to ”arme”, en lille (s) og en større (hvad), der er adskilt fra hinanden af en region kendt som centromeren, et specialiseret DNA-sted, der er involveret i mitotisk spindelforankring under mitotisk celledeling.
Centromeren kan være placeret i midten af de to arme s Y hvad, langt fra centrum eller tæt på en af dets yderpunkter (metacentrisk, submetacentrisk eller acentrisk).
I enderne af de korte og lange arme har kromosomerne "hætter" kendt som telomerer, som er specielle DNA-sekvenser rige på TTAGGG-gentagelser, og som er ansvarlige for at beskytte DNA og forhindre fusion mellem kromosomer..
I begyndelsen af cellecyklussen ses kromosomer som individuelle kromatider, men når cellen replikerer, dannes to søsterkromatider, der deler det samme genetiske materiale. Det er disse kromosomale par, der observeres på fotografierne af karyotyperne..
Kromosomer har forskellige grader af "pakning" eller "kondensation": heterochromatin er den mest kondenserede form og er transkriptionelt inaktiv, mens euchromatin svarer til de løsere regioner og er transkriptionelt aktiv.
I en karyotype skelnes hvert kromosom, som fremhævet ovenfor, ved dets størrelse, placeringen af dets centromer og båndmønsteret, når det farves med forskellige teknikker..
Fra det patologiske synspunkt kan specifikke kromosomale ændringer, der regelmæssigt observeres i menneskelige populationer, specificeres, skønt andre dyr, planter og insekter ikke er undtaget fra disse..
Abnormaliteterne har ofte at gøre med sletninger og duplikationer af regioner i et kromosom eller komplette kromosomer.
Disse defekter er kendt som aneuploidier, som er kromosomale ændringer, der involverer tab eller gevinst af et komplet kromosom eller dele af det. Tabene er kendt som monosomier, og gevinsterne kaldes trisomier, og mange af disse er dødelige for udviklende fostre.
Der kan også være tilfælde af kromosomale inversioner, hvor rækkefølgen af gensekvensen ændres på grund af samtidige pauser og fejlagtige reparationer af et eller andet område af kromosomet..
Translokationer er også kromosomale ændringer, der involverer ændringer i store dele af kromosomer, der udveksles mellem ikke-homologe kromosomer og måske eller måske ikke er gensidige..
Der er også ændringer, der er relateret til direkte skade på sekvensen af gener indeholdt i kromosomalt DNA; og der er endda nogle relaterede til virkningerne af genomiske "mærker", som materiale arvet fra en af de to forældre kan medføre..
Cytogenetisk analyse af kromosomale ændringer før og efter fødslen er afgørende for den omfattende kliniske pleje af spædbørn, uanset hvilken teknik der anvendes til dette formål..
Downs syndrom er en af de hyppigst påviste patologier fra karyotype-undersøgelsen, og det har at gøre med ikke-adskillelsen af kromosom 21, hvorfor det også er kendt som trisomi 21.
Nogle kræftformer påvises ved karyotype-undersøgelse, da de er relateret til kromosomale ændringer, især sletning eller duplikering af gener, der er direkte involveret i onkogene processer..
Visse typer autisme diagnosticeres fra karyotype-analyse, og det er blevet vist, at duplikering af kromosom 15 hos mennesker er involveret i nogle af disse patologier..
Blandt andre patologier forbundet med deletioner i kromosom 15 er Prader-Willi syndrom, som forårsager symptomer som manglende muskeltonus og åndedrætsmangler hos spædbørn..
Det "grædende kat" syndrom (fra fransk cri-du-chat) indebærer tab af den korte arm af kromosom 5, og en af de mest direkte metoder til dens diagnose er gennem den cytogenetiske undersøgelse af karyotypen.
Translokationen af dele mellem kromosomer 9 og 11 karakteriserer patienter, der lider af bipolar lidelse, specifikt relateret til forstyrrelsen af et gen på kromosom 11. Andre defekter på dette kromosom er også blevet observeret i forskellige fødselsdefekter..
Ifølge en undersøgelse udført af Weh et al. I 1993 har mere end 30% af patienterne, der lider af multipelt myelom og plasmacelleleukæmi, karyotyper med kromosomer, hvis strukturer er afvigende eller unormale, især på kromosomer 1, 11 og 14.
Endnu ingen kommentarer