De cytogenetica is de studie van de morfologie, structuur en werking van chromosomen, inclusief hun veranderingen tijdens somatische celdeling of mitose, en tijdens reproductieve celdeling of meiose.
Cytologie bestudeert ook de factoren die chromosomale veranderingen veroorzaken, inclusief pathologische, die van de ene generatie op de andere verschijnen, en evolutionaire, die gedurende vele generaties werken..
Artikel index
De gedenkwaardige jaren en gebeurtenissen in de geschiedenis van cytogenetica zijn als volgt:
- In 1842 observeerde Karl Wilhelm von Nägeli "voorbijgaande stamcellen", later chromosomen genoemd..
- In 1875 identificeerde Eduard Strasburger chromosomen in planten. In 1979 deed Walther Flemming het bij dieren. Flemming bedacht de termen chromatine, profase, metafase, anafase en telofase.
- In 1888 bedacht W. Waldeyer de term chromosoom.
- In 1893 publiceerde Oscar Hertwig de eerste cytogenetische tekst.
- In 1902 ontdekten Theodor Boveri en Walter Sutton homologe chromosomen.
- In 1905 identificeerde Nettie Stevens het Y-chromosoom.
- In 1937 stopten Albert Blakeslee en A. G. Avery metafase met colchicine, wat de waarneming van chromosomen aanzienlijk vergemakkelijkte..
- In 1968 beschreven Torbjörn Caspersson en collega's de Q-bands. In 1971 beschreven Bernard Dutrillaux en Jerome Lejeune de R-bands.
- In 1971 werden C-banden besproken op een conferentie over de nomenclatuur van menselijke chromosomen..
- In 1975 beschreven C. Goodpasture en S. E. Bloom Ag-NOR-kleuring.
- In 1979 beschreef Jorge Yunis de hoge resolutie-methoden voor G-banden.
- In 1986-1988 ontwikkelden Daniel Pinkel en Joe Gray de FISH-techniek (fluorescent in situ hybridization)..
- In 1989 microdissecteerde Hermann-Josef Lüdecke chromosomen.
- In 1996 beschreven Evelyn Schröck en Thomas Ried multichromatische spectrale karyotypische typering.
In 1914 suggereerde Theodor Boveri dat kanker te wijten zou kunnen zijn aan chromosomale veranderingen. In 1958 constateerde Charles E. Ford chromosomale afwijkingen tijdens leukemie.
In 1922 publiceerde Theophilus Painter dat mensen 48 chromosomen hebben. Het duurde tot 1956 voordat Jo Hin Tjio en Albert Levan vaststelden dat ze daadwerkelijk 46 chromosomen hebben.
In 1932 suggereerde P. J. Waardenburg, zonder het te bewijzen, dat het syndroom van Down het gevolg zou kunnen zijn van een chromosoomafwijking. In 1959 toonde Jerome Lejeune de aanwezigheid van een extra somatisch chromosoom aan bij patiënten met het syndroom van Down..
Ook in 1959 meldde Charles E. Ford dat vrouwen met het syndroom van Turner een van de twee X-chromosomen missen, terwijl Patricia Jacobs en John Strong de aanwezigheid van een extra X-chromosoom ontdekten bij mannen met het Klinefelter-syndroom..
In 1960 beschreven J. A. Böök en Berta Santesson triploïdie, Klaus Patau beschreef trisomie 13 en John Edwards beschreef trisomie 18..
In 1969 ontdekte Herbert Lubs voor het eerst het Fragile X-syndroom. Datzelfde jaar begon de vruchtwaterpunctie te worden gebruikt voor cytogenetische diagnose.
Cytogenetici bestuderen de chromosomale evolutie van levende wezens, met behulp van karyotypen om fylogenetische analyses uit te voeren en taxonomische problemen op te lossen..
Daarnaast onderzoeken ze epidemiologische aspecten van menselijke chromosomale afwijkingen en de omgevingsfactoren die deze veroorzaken, diagnosticeren en behandelen ze patiënten met chromosomale afwijkingen, en ontwikkelen ze moleculaire benaderingen om de structuur, functie en evolutie van chromosomen te ontcijferen..
Elk chromosoom bestaat uit twee chromatiden, bij elkaar gehouden door een vernauwing die de centromeer wordt genoemd. De chromosoomsecties die vanuit het centromeer beginnen, worden armen genoemd..
Chromosomen worden metacentrisch genoemd als ze de centromeer in het midden hebben; submetacentrisch als ze iets van het midden verwijderd zijn, zodat de tegenoverliggende armen niet even lang zijn; acrocentrisch als het centromeer zich dicht bij een van de extremen bevindt; en telocentrisch als de centromeer zich aan het ene uiteinde van het chromosoom bevindt.
De stappen die moeten worden genomen om de monsters te verwerken, zijn als volgt.
Verwerving van het benodigde weefsel, opslag in het medium en in geschikte flesjes.
Met uitzondering van monsters voor FISH-analyse, is vóór de oogst een kweekperiode van één dag tot enkele weken vereist..
Het verkrijgt cellen in metafase.
Standaard cytogenetische analyse vereist het stoppen van mitose zodat cellen in metafase blijven, met behulp van colchicine of Colcemid®..
Verhoogt het celvolume, waardoor chromosomen zich kunnen uitbreiden.
3: 1 methanol-azijnzuur wordt gebruikt om water uit cellen te verwijderen, membranen te verharden en chromatine voor kleuring.
De gefixeerde cellen worden uitgespreid op objectglaasjes, waarna ze worden gedroogd..
Er zijn verschillende kleurmethoden om verschillen tussen chromosomen te herkennen. De meest voorkomende is de G-band.
Hiermee kunt u geschikte cellen kiezen om chromosomen te observeren en te fotograferen.
Op basis van foto's van cellen in metafase worden afbeeldingen van de set chromosomen van een representatieve cel samengesteld voor later onderzoek.
Er zijn vier soorten chromosomale banden: heterochromatische banden; euchromatische banden, nucleolus-organiserende regio's (NOR's); kinetochores.
Heterochromatische banden verschijnen als afzonderlijke blokken. Ze komen overeen met heterochromatine, dat zeer repetitieve DNA-sequenties bevat die conventionele genen vertegenwoordigen en niet worden gedecondenseerd aan het grensvlak..
Euchromatische banden bestaan uit een reeks afwisselende segmenten die wel of niet worden aangetast door kleuring. Deze banden verschillen in grootte en vormen onderscheidende patronen die kenmerkend zijn voor elk paar chromosomen van een soort, waardoor ze erg nuttig zijn voor het identificeren van translocaties en chromosomale herschikkingen..
NOR's zijn die segmenten van de chromosomen die honderden of duizenden ribosomale RNA-genen bevatten. Ze worden gewoonlijk gevisualiseerd als vernauwingen.
Kinetochoren zijn de bindingsplaatsen van de microtubulusspil aan chromosomen.
Chromosoombanding bestaat uit kleurtechnieken die patronen van longitudinale differentiatie (lichte en donkere gebieden) onthullen die anders niet zichtbaar waren. Deze patronen maken het mogelijk verschillende soorten te vergelijken en evolutionaire en pathologische veranderingen op chromosoomniveau te bestuderen..
Methoden voor chromosoombandvorming zijn onderverdeeld in methoden die absorptiekleuring gebruiken, meestal Giemsa-kleurstoffen, en methoden die fluorescentie gebruiken. Absorptiekleuringsmethoden vereisen een voorafgaande fysisch-chemische behandeling, zoals beschreven in "Monsterverwerking".
Sommige soorten banden maken het mogelijk om patronen van beperkte chromosoomregio's weer te geven die verband houden met functionele eigenschappen. Anderen maken de visualisatie mogelijk van verschillen tussen homologe chromosomen die het mogelijk maken om segmenten te identificeren.
C-banding kleurt de meeste heterochromatische banden, waardoor het de universele techniek is om de aanwezigheid van heterochromatine in chromosomen aan te tonen. Andere methoden kleuren slechts een deel van het totale heterochromatine, daarom zijn ze nuttiger dan de C-band om onderscheid te maken tussen soorten heterochromatine..
Q-banding is de oudste kleurtechniek. Het dankt zijn naam aan het gebruik van quinacrine. Het is effectief ongeacht de chromosoomvoorbereidingsmethode. Het is een alternatieve methode voor G-banding en wordt zelden gebruikt, maar is door zijn betrouwbaarheid bruikbaar wanneer het materiaal schaars of moeilijk te banderen is..
De G-band, gebaseerd op het gebruik van Giemsa en trypsine, wordt tegenwoordig het meest gebruikt. Hiermee kunnen translocaties, inversies, verwijderingen en duplicaties worden gedetecteerd. Het is de meest gebruikte methode voor de karakterisering van karyotypen bij gewervelde dieren, met verschillen tussen chromosomen die niet kunnen worden onderscheiden op basis van alleen hun morfologie..
De R-bandvorming produceert een omgekeerd kleurpatroon met betrekking tot de G-bandvorming (lichte R-banden zijn gelijk aan donkere G-banden en vice versa). De R-band is vooral handig voor het markeren van de uiteinden van chromosomen, die licht gekleurd zijn wanneer de G-band wordt gebruikt..
De T-band is een variant van de R-band waarbij er geen kleuring is van de meeste interstitiële banden van de chromosomen, zodat de terminale gebieden van de chromosomen intens worden gekleurd.
Ag-NOR-banden worden gebruikt om NOR's te lokaliseren door middel van zilverkleuring. Inactieve NOR-genen worden mogelijk niet gekleurd in Ag-NOR-banding. Daarom wordt deze banding gebruikt om veranderingen in de activiteit van ribosomale genen tijdens gametogenese en embryonale ontwikkeling te bestuderen..
Met FISH-banding kunnen chromosomen worden gevisualiseerd met behulp van fluorescent gelabelde sondes. FISH-technologie maakt karyotypische analyse mogelijk van cellen die niet delen.
FISH-banden maken de detectie van specifieke DNA-sequenties in chromosomen, cellen en weefsels mogelijk. Daarom kan het worden gebruikt om chromosomale afwijkingen op te sporen waarbij kleine stukjes DNA betrokken zijn..
FISH-banding maakte de weg vrij voor twee meer geavanceerde gerelateerde technieken, bekend als spectrale karyotypering (SKY) en meerkleurige FISH (M-FISH).
In SKY en M-FISH worden fluorescerende kleurstoffen gebruikt, die samen kleurencombinaties produceren, één voor elk chromosoom. Deze technieken zijn zeer nuttig geweest bij het detecteren van complexe chromosomale afwijkingen, zoals die worden waargenomen bij bepaalde tumoren en bij acute lymfatische leukemie..
- Cytogenetica van kanker. Chromosomale afwijkingen en aneuploïdie komen vaak voor bij tumoren. Chromosomale translocaties kunnen kankerverwekkende effecten hebben door de productie van fusie-eiwitten. Cytogenetica wordt gebruikt om de voortgang van kankerbehandelingen te volgen.
- Kwetsbare plaatsen en chromosoomfracturen. Kwetsbare chromosoomlocaties kunnen leiden tot pathologieën zoals het Fragile X-syndroom. Blootstelling aan cytotoxische middelen kan chromosoombreuken veroorzaken. Dragers van bepaalde autosomale mutaties zijn niet in staat om tijdens chromosoomfracturen beschadigd DNA te herstellen.
- Numerieke chromosoomafwijkingen. Het aantal chromosomen kan trisomieën diagnosticeren, zoals degene die Down-, Edwards- en Patau-syndromen produceert. Maakt ook de diagnose van Turner- en Klinefelter-syndromen mogelijk.
- Bij chronische myeloïde leukemie hebben de witte bloedcellen een "Philadelphia-chromosoom". Dit abnormale chromosoom is het resultaat van de translocatie van chromosomen 9 en 22.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.