De karyotype Het is een foto van de complete set metafasische chromosomen die aspecten van hun aantal en structuur in detail beschrijft. De tak van medische en biologische wetenschappen die zich bezighoudt met de studie van chromosomen en gerelateerde ziekten staat bekend als cytogenetica..
Chromosomen zijn de structuren waarin de genen in deoxyribonucleïnezuur (DNA) -moleculen zijn georganiseerd. In eukaryoten zijn ze samengesteld uit chromatine, een complex van histoneiwitten en DNA dat is verpakt in de kern van alle cellen..
De cellen van elk levend wezen op aarde hebben een bepaald aantal chromosomen. Bacteriën hebben bijvoorbeeld maar één cirkel, terwijl mensen er 46 in 23 paren hebben georganiseerd; en sommige vogelsoorten hebben tot 80 chromosomen.
In tegenstelling tot mensen hebben plantencellen over het algemeen meer dan twee homologe (gelijke) sets chromosomen. Dit fenomeen staat bekend als polyploïdie..
Alle instructies die nodig zijn voor de groei en ontwikkeling van levende wezens, eencellig of meercellig, zijn vervat in de DNA-moleculen die in chromosomen zijn opgerold. Daarom is het belangrijk om de structuur en kenmerken van een soort of een van zijn individuen te kennen..
De term karyotype werd in de jaren twintig voor het eerst gebruikt door Delaunay en Levitsky om de som van de karakteristieke fysische eigenschappen van chromosomen aan te duiden: aantal, grootte en structurele eigenaardigheden hiervan..
Sindsdien wordt het voor hetzelfde doel gebruikt in de context van de moderne wetenschap; en de studie ervan begeleidt vele processen van de klinische diagnose van verschillende ziekten bij de mens.
Artikel index
De set van 46 chromosomen (23 paar) waaruit het menselijk genoom bestaat, staat bekend als een menselijk karyotype en is grafisch gerangschikt volgens kenmerken zoals grootte en bandpatroon, wat duidelijk wordt dankzij het gebruik van speciale kleurtechnieken..
Van de 23 chromosomenparen zijn er slechts 1 tot en met 22 in volgorde van grootte gerangschikt. In somatische cellen, dat wil zeggen in niet-seksuele cellen, worden deze 22 paren aangetroffen en, afhankelijk van het geslacht van het individu, mannelijk of vrouwelijk, wordt een paar X-chromosomen (vrouwen) of het XY-paar (mannen) toegevoegd ..
De paren van 1 tot 22 worden autosomale chromosomen genoemd en zijn hetzelfde bij beide geslachten (mannelijk en vrouwelijk), terwijl de geslachtschromosomen, X en Y, van elkaar verschillen..
Het belangrijkste nut van een karyotype is de gedetailleerde kennis van de chromosomale belasting van een soort en de kenmerken van elk van zijn chromosomen..
Hoewel sommige soorten polymorf en polyploïd zijn in relatie tot hun chromosomen, dat wil zeggen dat ze gedurende hun levenscyclus variabele vormen en aantallen hebben, stelt kennis van het karyotype ons meestal in staat om veel belangrijke informatie over hen af te leiden..
Dankzij het karyotype kunnen "grootschalige" chromosomale veranderingen waarbij grote stukken DNA betrokken zijn, worden gediagnosticeerd. Bij mensen zijn veel verstandelijk gehandicapte ziekten of aandoeningen en andere lichamelijke defecten gerelateerd aan ernstige chromosomale afwijkingen..
Karyotypen worden beschreven volgens de notatie die wordt onderschreven door het International System of Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN). Internationaal systeem van menselijke cytogenetische nomenclatuur.
In dit systeem heeft het nummer dat aan elk chromosoom wordt toegewezen, te maken met de grootte, en ze zijn over het algemeen gerangschikt van groot naar klein. Chromosomen worden in karyotypen gepresenteerd als paren zusterchromatiden met de kleine arm (p) opzoeken.
De soorten karyotypen onderscheiden zich door de technieken die worden gebruikt om ze te verkrijgen. Gewoonlijk zit het verschil in de soorten kleuring of "labeling" die worden gebruikt om het ene chromosoom van het andere te onderscheiden..
Hier is een korte samenvatting van enkele van de tot nu toe bekende technieken:
Hierin worden kleurstoffen zoals Giemsa en orceïne gebruikt om de chromosomen gelijkmatig te kleuren. Het werd op grote schaal gebruikt tot het begin van de jaren zeventig, omdat dit de enige bekende kleurstoffen voor die tijd waren..
Het is de meest gebruikte techniek in de klassieke cytogenetica. De chromosomen zijn eerder verteerd met trypsine en vervolgens gekleurd. Het patroon van banden dat na kleuring wordt verkregen, is specifiek voor elk chromosoom en maakt gedetailleerde studies van de structuur ervan mogelijk..
Er zijn alternatieve methoden voor Giemsa-kleuring, maar ze geven zeer vergelijkbare resultaten, zoals Q-banding en omgekeerde R-banding (waarbij de waargenomen donkere banden de lichte banden zijn die worden verkregen met G-banding)..
Het kleurt specifiek heterochromatine, vooral dat in de centromeren. Het kleurt ook wat materiaal in de korte armen van de acrocentrische chromosomen en het distale gebied van de lange arm van het Y-chromosoom..
Het wordt gebruikt om het inactieve X-chromosoom te identificeren en omvat de toevoeging van een nucleotide-analoog (BrdU).
Het is historisch gebruikt om regio's van nucleolaire organisatie te identificeren die veel kopieën van ribosomaal RNA bevatten en die worden aangetroffen in de centromere regio's..
Het is een fluorescerende kleuringstechniek die heterochromatine onderscheidt van chromosomen 1, 9, 15, 16 en van het Y-chromosoom bij mensen. Het wordt vooral gebruikt om de omgekeerde duplicatie van chromosoom 15 te onderscheiden.
Erkend als de grootste cytogenetische vooruitgang na de jaren negentig, is het een krachtige techniek waarmee submicroscopische deleties kunnen worden onderscheiden. Het maakt gebruik van fluorescerende sondes die specifiek binden aan chromosomale DNA-moleculen, en er zijn meerdere varianten van de techniek.
Het gebruikt ook fluorescerende sondes om DNA differentieel te labelen, maar maakt gebruik van bekende vergelijkingsstandaarden.
Andere modernere technieken hebben niet direct betrekking op de analyse van de chromosomale structuur, maar eerder op de directe studie van de DNA-sequentie. Deze omvatten microarrays, sequentiebepaling en andere technieken op basis van PCR-amplificatie (polymerasekettingreactie)..
Er zijn verschillende technieken om de studie van chromosomen of karyotype uit te voeren. Sommige zijn geavanceerder dan andere, omdat ze de detectie van kleine onmerkbare wijzigingen mogelijk maken met de meest algemeen gebruikte methoden..
Cytogenetische analyses om het karyotype te verkrijgen, worden gewoonlijk uitgevoerd op basis van cellen die aanwezig zijn in het mondslijmvlies of in het bloed (met behulp van lymfocyten). Bij onderzoeken bij pasgeborenen worden monsters genomen uit het vruchtwater (invasieve technieken) of uit foetale bloedcellen (niet-invasieve technieken).
De redenen waarom een karyotype wordt uitgevoerd, zijn divers, maar vaak worden ze gedaan met het oog op het diagnosticeren van ziekten, vruchtbaarheidsonderzoeken of om de oorzaken van terugkerende abortussen of foetale sterfgevallen en kankers te achterhalen, naast andere redenen..
De stappen om een karyotype-test uit te voeren zijn als volgt:
1-Verkrijgen van het monster (ongeacht de bron).
2-celscheiding, een uiterst belangrijke stap, vooral bij bloedmonsters. In veel gevallen is het nodig om delende cellen te scheiden van delende cellen met behulp van speciale chemische reagentia..
3-celgroei. Soms is het nodig om de cellen in een geschikt kweekmedium te laten groeien om een grotere hoeveelheid te verkrijgen. Dit kan meer dan een paar dagen duren, afhankelijk van het type monster..
4-synchronisatie van cellen. Om de gecondenseerde chromosomen in alle cellen die tegelijkertijd worden gekweekt te observeren, is het nodig om ze te 'synchroniseren' door middel van chemische behandelingen die de celdeling stoppen wanneer de chromosomen compacter en dus zichtbaar zijn..
5-Het verkrijgen van chromosomen uit cellen. Om ze onder de microscoop te zien, moeten de chromosomen uit de cellen worden "getrokken". Dit wordt meestal bereikt door deze te behandelen met oplossingen waardoor ze barsten en uiteenvallen, waardoor de chromosomen vrijkomen..
6-kleuring. Zoals eerder opgemerkt, moeten chromosomen worden gekleurd met een van de vele beschikbare technieken om ze onder de microscoop te kunnen observeren en de bijbehorende studie uit te voeren..
7-analyse en tellen. De chromosomen worden in detail geobserveerd om hun identiteit te bepalen (in het geval dat ze dit van tevoren weten), hun morfologische kenmerken zoals grootte, positie van de centromeer en bandpatroon, het aantal chromosomen in het monster, enz..
8-classificatie. Een van de moeilijkste taken van cytogenetici is de classificatie van chromosomen door hun kenmerken te vergelijken, aangezien het noodzakelijk is om te bepalen welk chromosoom welk is. Dit komt omdat, aangezien er meer dan één cel in het monster is, er meer dan één paar van hetzelfde chromosoom zal zijn..
Alvorens de verschillende chromosomale veranderingen die kunnen bestaan en hun gevolgen voor de menselijke gezondheid te beschrijven, is het noodzakelijk om vertrouwd te raken met de algemene morfologie van chromosomen..
Chromosomen zijn structuren met een lineair uiterlijk en hebben twee ‘armen’, een kleine (p) en een grotere (wat) die van elkaar zijn gescheiden door een regio die bekend staat als de centromeer, een gespecialiseerde DNA-site die betrokken is bij mitotische spoelverankering tijdens mitotische celdeling.
De centromeer kan in het midden van de twee armen worden geplaatst p Y wat, ver van het centrum of dichtbij een van de uitersten (metacentrisch, submetacentrisch of acrocentrisch).
Aan de uiteinden van de korte en lange armen hebben de chromosomen "kappen" die telomeren worden genoemd. Dit zijn bepaalde DNA-sequenties die rijk zijn aan TTAGGG-herhalingen en die verantwoordelijk zijn voor het beschermen van DNA en het voorkomen van fusie tussen chromosomen..
Aan het begin van de celcyclus worden chromosomen gezien als individuele chromatiden, maar als de cel repliceert, vormen zich twee zusterchromatiden die hetzelfde genetische materiaal delen. Het zijn deze chromosomale paren die worden waargenomen in de foto's van de karyotypen..
Chromosomen hebben verschillende graden van "pakking" of "condensatie": heterochromatine is de meest gecondenseerde vorm en is transcriptioneel inactief, terwijl euchromatine overeenkomt met de lossere gebieden en transcriptioneel actief is.
In een karyotype onderscheidt elk chromosoom zich, zoals hierboven aangegeven, door zijn grootte, de positie van zijn centromeer en het bandpatroon wanneer het met verschillende technieken wordt gekleurd..
Vanuit pathologisch oogpunt kunnen specifieke chromosomale veranderingen die regelmatig worden waargenomen in menselijke populaties worden gespecificeerd, hoewel andere dieren, planten en insecten hiervan niet zijn vrijgesteld..
De afwijkingen hebben vaak te maken met deleties en duplicaties van regio's van een chromosoom of van complete chromosomen.
Deze defecten staan bekend als aneuploïdie, dit zijn chromosomale veranderingen die het verlies of de winst van een compleet chromosoom of delen ervan met zich meebrengen. De verliezen staan bekend als monosomieën en de winsten staan bekend als trisomieën, en veel hiervan zijn dodelijk voor zich ontwikkelende foetussen.
Er kunnen ook gevallen zijn van chromosomale inversies, waarbij de volgorde van de gensequentie verandert als gevolg van gelijktijdige breuken en foutieve reparaties van een deel van het chromosoom..
Translocaties zijn ook chromosomale veranderingen die veranderingen in grote delen van chromosomen met zich meebrengen die worden uitgewisseld tussen niet-homologe chromosomen en al dan niet wederkerig zijn..
Er zijn ook veranderingen die verband houden met directe schade aan de sequentie van genen in chromosomaal DNA; en er zijn er zelfs enkele die verband houden met de effecten van genomische 'kenmerken' die materiaal dat van een van de twee ouders is geërfd, met zich mee kan brengen..
Cytogenetische analyse van chromosomale veranderingen voor en na de geboorte is essentieel voor de uitgebreide klinische zorg van zuigelingen, ongeacht de techniek die hiervoor wordt gebruikt..
Downsyndroom is een van de meest algemeen ontdekte pathologieën uit de karyotype-studie, en het heeft te maken met de non-disjunctie van chromosoom 21, daarom is het ook bekend als trisomie 21.
Sommige soorten kanker worden gedetecteerd door karyotype-onderzoek, omdat ze verband houden met chromosomale veranderingen, met name de deletie of duplicatie van genen die direct betrokken zijn bij oncogene processen..
Bepaalde soorten autisme worden gediagnosticeerd op basis van karyotype-analyse en er is aangetoond dat bij mensen de duplicatie van chromosoom 15 betrokken is bij sommige van deze pathologieën..
Naast andere pathologieën die verband houden met deleties in chromosoom 15, is het Prader-Willi-syndroom, dat symptomen veroorzaakt zoals een gebrek aan spierspanning en ademhalingsstoornissen bij zuigelingen..
Het "huilende kat" -syndroom (uit het Frans cri-du-chat) omvat het verlies van de korte arm van chromosoom 5 en een van de meest directe methoden voor de diagnose ervan is via de cytogenetische studie van het karyotype.
De translocatie van delen tussen chromosomen 9 en 11 kenmerkt patiënten met een bipolaire stoornis, specifiek gerelateerd aan de verstoring van een gen op chromosoom 11. Andere afwijkingen op dit chromosoom zijn ook waargenomen bij verschillende geboorteafwijkingen..
Volgens een studie uitgevoerd door Weh et al.In 1993 heeft meer dan 30% van de patiënten met multipel myeloom en plasmacelleukemie karyotypen met chromosomen waarvan de structuren afwijkend of abnormaal zijn, vooral op chromosomen 1, 11 en 14.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.