Cytogenetyka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Cytogenetyka – dział genetyki zajmujący się badaniem chromosomów. Cytogenetyka koncentruje się zarówno na kształcie jak i liczbie chromosomów, jak również na ich dziedziczeniu. W ostatnich latach rozwinęła się cytogenetyka molekularna, umożliwiająca badanie materiału genetycznego w stadium interfazy, bez uformowanych chromosomów.

Schematyczne przedstawienie wzoru prążkowego chromosomu 1

Klasyczne badanie cytogenetyczne[edytuj | edytuj kod]

Klasyczne badanie cytogenetyczne opiera się na analizie chromosomów w stadium metafazy, po ich ewentualnym uprzednim wytrawieniu trypsyną i zabarwieniu. W wyniku barwienia uzyskuje się obraz ciemniejszych i jaśniejszych prążków, charakterystyczny dla danego chromosomu. Do najczęściej stosowanych metod barwienia należą:

  • Prążki Q – uwidaczniane są w mikroskopie fluorescencyjnym, po wybarwieniu chromosomów roztworem fluorochromu - kwinakryny.
  • Prążki G – powstają w wyniku potraktowania badanego materiału barwnikiem Giemsy
  • Prążki R – obraz tych prążków jest odwrotny do uzyskanego w wyniku barwienia odczynnikiem Giemsy
  • Prążki C – uwidacznia heterochromatynę konstytutywną
  • Prążki T – uwidacznia telomery
  • NOR – pozwala na analizę organizatorów jąderka.

W przypadku, gdy chromosomy barwione są technikami nie pozwalającymi na uzyskanie wzoru prążkowego, ich analiza opiera się na klasyfikacji do jednej z 7 grup, na podstawie długości i położenia centromeru [1].

  • Grupa A (chromosomy 1 – 3): duże chromosomy metacentryczne
  • Grupa B (4 – 5): duże chromosomy submetacentryczne
  • Grupa C (6 – 12, X): chromosomy metacentryczne lub submetacentryczne, pośredniej długości
  • Grupa D (13 – 15): pośredniej długości chromosomy akrocentryczne z satelitami
  • Grupa E (16 – 18): krótkie chromosomy metacentryczne lub submetacentryczne
  • Grupa F (19 – 20): bardzo krótkie chromosomy metacentryczne
  • Grupa G (21 – 22, Y): krótkie chromosomy akrocentryczne; 21 i 22 posiadają satelity

Nazewnictwo prążków[edytuj | edytuj kod]

Wszelkie nazewnictwo cytogenetyczne regulowane jest przez Międzynarodowy System Nazewnictwa Cytogenetycznego (International System for Human Cytogenetic Nomenclature)[1]. Określenie pozycji w obrębie prążka na chromosomie wymaga podania numeru chromosomu, następnie ramienia (p - ramię krótkie (z fr. petit - mały)[2] lub q - ramię długie (następna litera alfabetu po p)), numeru regionu i numeru prążka. Regiony leżące najbliżej centromeru noszą numer 1, oddalające się w kierunku telomerów – kolejne numery. Dla przykładu zapis 4q31 oznacza chromosom 4, ramię długie, region 3 i prążek 1. Dokładniejsze pozycje podaje się po kropce, np. 4q31.1, 4q31.2, 4q31.3.

Prawidłowy kariotyp męski

Zapis kariotypu[edytuj | edytuj kod]

Klasyczne badanie cytogenetyczne kończy się zapisaniem kariotypu. Prawidłowy kariotyp żeński to 46,XX, kariotyp męski 46,XY. Wszelkie odchylenia od wyników prawidłowych zapisywane są przy użyciu szeregu skrótów, np. t (translokacja), del (delecja), inv (inwersja). Przykładowo, 46,XX,t(2;10)(p21;q24) oznacza kobietę z translokacją zrównoważoną pomiędzy krótkim ramieniem chromosomu 2 (miejsce pęknięcia p21), a długim ramieniem chromosomu 10 (pęknięcie w miejscu q24). Dodatkowe chromosomy w kariotypie podaje się po znaku +, np. 47,XY,+21 oznacza osobnika płci męskiej z dodatkowym chromosomem 21 (trisomia 21, zespół Downa).

Skróty stosowane w cytogenetyce przy opisie kariotypu
Skrót Opis
p Ramię krótkie
q Ramię długie
pter Koniec krótkiego ramienia chromosomu
qter Koniec długiego ramienia chromosomu
cen Centromer
h Heteromorfizm
del Delecja
der Wynik rearanżacji chromosomalnej
dic Dicentryczny
dup Duplikacja
i Izochromosom
ins Insercja
inv Inwersja
mat Pochodzenia matczynego
pat Pochodzenia ojcowskiego
r Chromosom pierścieniowy
t Translokacja
:: Połączone złamanie
/ Mozaicyzm
+ Przed oznaczeniem chromosomu oznacza dodatkowy chromosom
- Przed oznaczeniem chromosomu oznacza brak chromosomu

Zastosowanie klasycznych badań cytogenetycznych[edytuj | edytuj kod]

Badanie chromosomów metafazowych przeprowadza się m.in. w przypadkach:

  • podejrzenia wystąpienia u dziecka choroby genetycznej, której podłożem mogłoby być zaburzenie w liczbie lub strukturze chromosomów – w takim przypadku konieczne jest również przebadanie najbliższych członków rodziny, celem potwierdzenia lub wykluczenia nosicielstwa np. translokacji
  • niepowodzeń rozrodu – nieprawidłowy kariotyp któregoś z rodziców może być przyczyną nawykowych poronień
  • badań prenatalnych – wiek matki (po 37 roku życia) może predysponować do wystąpienia aneuploidii u dziecka (np. zespołu Downa)
  • wystąpienia niektórych chorób nowotworowych – nieprawidłowy kariotyp w komórkach guza może ułatwić jego identyfikację i leczenie (cytogenetyka onkologiczna)

Technika wykonania badań[edytuj | edytuj kod]

Wykonanie badania cytogenetycznego opiera się na przeprowadzeniu hodowli in vitro komórek, których chromosomy będą następnie poddane badaniu. Najczęściej są to limfocyty krwi obwodowej, amniocyty, komórki guza, rzadziej fibroblasty. W celu zatrzymania podziałów komórkowych na etapie metafazy do hodowli dodaje się kolchicynę, bądź jej pochodne. Powoduje to zahamowanie tworzenia wrzeciona kariokinetycznego. Następnie komórki są utrwalane, barwione w formie preparatu na szkiełku mikroskopowym i poddawane analizie mikroskopowej.

Interfazowe jądro komórkowe limfocytu poddane badaniu FISH

Cytogenetyka molekularna[edytuj | edytuj kod]

Cytogenetyka molekularna opiera się na technikach porównawczej hybrydyzacji genomowej (CGH) i fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH). CGH wykrywa obecność dodatkowego bądź też brak materiału genetycznego. Metoda ta stosowana jest przede wszystkim w cytogenetyce onkologicznej. Technika FISH pozwala na badanie jąder komórkowych w stadium metafazy jak i interfazy. Znajduje zastosowanie w detekcji konkretnych mutacji, miejsc pęknięć, czy dokładnej analizie translokacji. Badanie techniką FISH jąder interfazowych ma miejsce przy badaniach prenatalnych i diagnostyce preimplantacyjnej. W obu przypadkach FISH pozwala na wykrycie anomalii liczbowych i strukturalnych w obrębie genomu.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 ISCN 2005. An International System for Human Cytogenetic Nomenclature. Lisa G. Shaffer, Niels Tommerup (ed.). Karger, 2005.
  2. p arm of chromosomes definition - MedicineNet.com

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Michael Connor, Malcolm Ferguson-Smith: Podstawy genetyki medycznej. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 1997. ISBN 83-200-2250-9.