Badania cytogenetyczne

Badania cytogenetyczne polegające na ocenie kariotypu pozwalają wykryć szereg aberracji chromosomowych, które mogą być przyczyną wad genetycznych lub chorób. Cytogenetyka zajmuje się analizą chromosomów, a ilościowe i jakościowe testy cytogenetyczne znajdują szerokie zastosowania w medycynie. Są wykorzystywane do wykrywania wad rozwojowych u płodów, odgrywają również kluczową rolę w profilaktyce, diagnostyce i leczeniu nowotworów. Analizę kariotypu przeprowadza się też przy badaniach genetycznych przyczyn niepłodności.

Badanie kariotypu

Kariotyp to zestaw chromosomów charakterystyczny dla każdego gatunku – w przypadku człowieka, składają się na niego 22 pary autosomów, a także dwa chromosomy płci. Chromosomy zbudowane są z nici DNA – materiału genetycznego, który zawiera informacje zarówno o wyglądzie, jak i funkcjonowaniu organizmu, w tym skłonnościach do pewnych chorób czy dysfunkcji. Z tego względu badanie kariotypu może stanowić wartościowe narzędzie diagnostyczne pozwalające na wczesne wykrycie schorzeń i wad oraz wdrożenie odpowiedniej terapii. Pozwala ono na ocenę struktury i liczby chromosomów w komórkach organizmu.

Aberracje chromosomowe, które można wykryć przy pomocy badań cytogenetycznych

Aberracje to odchylenia od normalnej liczby lub struktury chromosomów w komórkach organizmu. Aberracje strukturalne polegają na zmianie położenia genów w obrębie chromosomu. Do najczęściej występujących należą:

• delecje polegające na utracie fragmentu chromosomu;
• inwersje, które są skutkiem pęknięcia chromosomu w dwóch miejscach i ponownego wstawienia fragmentu odwróconego o 180 stopni;
• translokacje – przeniesienie fragmentu chromosomu na inny chromosom; czasem jest to wymiana fragmentów między dwoma różnymi chromosomami;
• duplikacje, czyli podwojenia odcinka chromosomu.

Aberracje liczbowe polegają na nieprawidłowej liczbie chromosomów. Najczęściej występującymi aberracjami liczbowymi są trisomie niektórych chromosomów, związane z obecnością dodatkowego chromosomu danej pary oraz nieprawidłowości w obrębie chromosomów płciowych.

Mutacje liczbowe najczęściej wykrywane podczas analizy kariotypu

Mutacje liczbowe, które można wykryć podczas badania kariotypu to głównie obecność dodatkowego chromosomu, m.in.

• trisomia 21 chromosomu (obecność dodatkowego chromosomu w parze 21), czyli zespół Downa;
• trisomia 13 chromosomu, czyli zespół Patau;
• trisomia 18 chromosomu, czyli zespół Edwardsa.

Mogą one skutkować niepełnosprawnością intelektualną, wadami serca, nieprawidłowościami w obrębie szkieletu, układu nerwowego i wieloma innymi problemami zdrowotnymi. Nieprawidłowości w zakresie liczby chromosomów płciowych zazwyczaj nie mają tak poważnych konsekwencji.

Metody badania kariotypu

Klasyczna analiza kariotypu polega na pobraniu próbki tkanki (np. krwi obwodowej), a następnie jej hodowli w laboratorium. Podczas niej komórki przechodzą przez proces podziału, który jest zatrzymywany na etapie zwanym metafazą. Wówczas można najlepiej zaobserwować strukturę chromosomów. Chromosomy są barwione specjalnymi barwnikami, aby uwydatnić występujące na nich prążki, które są analizowane przy pomocy mikroskopu świetlnego. Na podstawie wyniku badania można uzyskać informacje o liczbie chromosomów oraz ewentualnych nieprawidłowościach ich struktury.

Inną metodą wykorzystywaną do analizy kariotypu jest FISH – fluorescencyjna hybrydyzacja in situ. Technikę tą stosuje się m.in. przy oznaczaniu płci poronionego płodu. W metodzie FISH również prowadzi się hodowlę tkankową, jednak chromosomy nie są barwione barwnikami, a są inkubowane z tzw. sondami molekularnymi. Sondy są to specjalnie wyznakowane (na przykład połączone ze znacznikiem fluorescencyjnym) syntetyczne fragmenty DNA, które łączą się z określonymi odcinkami chromosomów. Wyznakowanie sond pozwala na zaobserwowanie miejsc, w których przyłączyły się one do DNA badanej osoby. Taka metoda analizy chromosomów jest bardzo dokładna i pozwala na wykrycie nieprawidłowości w zakresie ich liczby lub struktury. Dzięki niej możliwe jest m.in. wykrycie mikroaberracji, czyli drobnych zmian w strukturze chromosomów, co nie jest możliwe w zwykłej metodzie barwienia chromosomów bez użycia sond. Analiza chromosomów w metodzie FISH wykonywana jest przy użyciu mikroskopu fluorescencyjnego, połączonego ze specjalnym oprogramowaniem komputerowym, pomagającym w analizie chromosomów.