Caraiotype waar is het voor, jongens, hoe het wordt gedaan

Hij Caraiotype Het is een foto van de complete set metafasische chromosomen die aspecten van het aantal en de structuur van hetzelfde beschrijft. De tak van medische en biologische wetenschappen die verantwoordelijk is voor de studie van chromosomen en ziekten die hiermee verband houden, staat bekend als cytogenetica.

De chromosomen zijn de structuren waarin de genen in deoxyribonucleïnezuur (DNA) zijn georganiseerd. In eukaryoten zijn ze samengesteld uit chromatine, een histon- en DNA -eiwitcomplex dat is verpakt in de kern van alle cellen.

Menselijke genegenheid verkregen met flulescente kleurstoffen (Bron: Plociam ~ commonswiki via Wikimedia Commons

De cellen van elk levend wezen op aarde hebben een bepaald aantal chromosomen. Bacteriën hebben bijvoorbeeld slechts één circulaire, terwijl mensen 46 hebben georganiseerd in 23 collega's; en sommige vogelsoorten hebben maximaal 80 chromosomen.

In tegenstelling tot mensen hebben plantencellen meestal meer dan twee spellen van homologe (gelijke) chromosomen. Dit fenomeen staat bekend als polyploïdie.

Alle noodzakelijke instructies voor de groei en ontwikkeling van levende, eencellige of meercellige wezens zijn opgenomen in DNA -moleculen die zijn ingeschreven in chromosomen. Vanaf hier ontstaat het belang van kennis van zijn structuur en de kenmerken ervan bij een soort of bij een van zijn individuen.

De term karyotype werd voor het eerst gebruikt in de jaren 1920 door Delaunay en Levitsky om de som van de karakteristieke fysieke eigenschappen van chromosomen aan te duiden: aantal, grootte en structurele eigenaardigheden hiervan.

Sindsdien wordt het met hetzelfde doel gebruikt in de context van de moderne wetenschap; en de studie gaat gepaard met vele processen van klinische diagnose van verschillende ziekten bij de mens.

[TOC]

Menselijk karyotype

De 46 chromosomen (23 paren) die het menselijke genoom vormen, staan ​​bekend als een menselijk karyotype en die grafisch worden geordend volgens kenmerken zoals grootte en flappatroon, wat duidelijk wordt dankzij het gebruik van speciale kleurtechnieken.

Schematische weergave van de menselijke Kaker (Bron: Mikael Häggström [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Van de 23 paren chromosomen worden alleen van 1 tot 22 besteld in opdracht van grootte. In somatische cellen, dat wil zeggen in niet -sexuele cellen, worden deze 22 paren gevonden en, afhankelijk van het geslacht van het individu, of het nu mannelijk of vrouwelijk is, een paar X (vrouwen) of het XY -paar (mannen) wordt toegevoegd ( mannen) (mannen).

De paren van 1 tot 22 worden autosomale chromosomen genoemd en zijn hetzelfde in beide geslachten (mannelijk en vrouwelijk), terwijl sekschromosomen, X en Y, verschillen van elkaar.

Waar is het karyotype voor?

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 polymorfe en polyploïden zijn in relatie tot hun chromosomen, dat wil zeggen dat ze hun variabele vormen en het aantal bezitten gedurende hun levenscyclus, stelt de kennis van het karyotype meestal in staat om veel belangrijke informatie over hen af ​​te leiden.

Dankzij het karyotype kunnen chromosomale veranderingen in "grootschalige" met grote fragmenten van DNA worden gediagnosticeerd. Bij mensen zijn veel ziekten of aandoeningen van mentale handicaps en andere fysieke defecten gerelateerd aan ernstige chromosomale veranderingen.

Soorten karyotypes

De karyotypes worden beschreven volgens de notatie die wordt onderschreven door het internationale menselijke cytogenetische nomenclatuursysteem (ISCN, van het Engels Internationaal systeem van menselijke cytogenetische nomenclatuur)).

In dit systeem heeft het nummer toegewezen aan elk chromosoom te maken met zijn grootte en meestal geordend van de hoogste tot lager. Chromosomen worden gepresenteerd in karyotypes als paren van zusterchromatiden met kleine arm (P) opzoeken.

Kan u van dienst zijn: homologe chromosomen

De soorten karyotypes onderscheiden zich door de technieken die worden gebruikt om ze te verkrijgen. Over het algemeen ligt het verschil in de soorten kleuring of "labelen" die worden gebruikt om een ​​chromosoom te onderscheiden van een ander.

Hieronder is een korte samenvatting van enkele van de technieken die tot vandaag bekend zijn:

Solide kleuring

Hierin worden kleurstoffen zoals Giemsa en Orcein gebruikt om de chromosomen gelijkmatig te verven. Het werd momenteel erg gebruikt tot begin 1970, omdat ze de enige kleurstoffen waren die voor die tijd bekend waren.

Giemsa Giers

Het is de meest gebruikte techniek in de klassieke cytogenetica. De chromosomen worden eerder verteerd met reizen en dan zijn ze geverfd. Het bandpatroon verkregen na kleuring is specifiek voor elk chromosoom en maakt gedetailleerde studies mogelijk over de structuur ervan.

Er zijn alternatieve methoden voor de Giemsa -kleuring, maar die zeer vergelijkbare resultaten vertonen, zoals de Q Bando en de Reverse R -band (waarbij de donkere banden die worden waargenomen de heldere banden zijn die worden verkregen met de G Bande).

Constitutieve C -band

Specifiek bevlekt heterochromatine, vooral die in de centromeren. Verf ook wat materiaal in de korte armen van de acrocentrische chromosomen en het distale gebied van de lange arm van het chromosoom en.

Replicatieband

Het wordt gebruikt om het inactieve X -chromosoom te identificeren en impliceert de toevoeging van een nucleotide -analoog (BRDU).

Zilveren kleuring

Het is van oudsher gebruikt om de regio's van de nucleolaire organisatie te identificeren.

A/ DAPI Dynamic Stain

Het is een fluorescerende kleurtechniek die heterochromatine onderscheidt van chromosomen 1, 9, 15, 16 en chromosoom en mensen. Het wordt vooral gebruikt om de omgekeerde duplicatie van chromosoom 15 te onderscheiden.

Fluorescerende hybridisatie In situ (Vis)

Erkend als de grootste cytogenetische opmars na de jaren 90, is het een krachtige techniek waardoor submicroscopische deleties kunnen worden onderscheiden. Gebruik fluorescerende probes die specifiek binden aan chromosomale DNA -moleculen, en er zijn meerdere varianten van de techniek.

Vergelijkende genomische hybridisatie (CGH)

Het gebruikt ook fluorescerende sondes om DNA differentieel te labelen, maar gebruikt bekende vergelijkingspatronen.

Andere technieken

Andere meer moderne technieken impliceren niet direct de analyse van de chromosomale structuur, maar eerder de directe studie van de DNA -sequentie. Onder deze zijn micro -rars, sequencing en andere technieken op basis van PCR -amplificatie (polymerasekettingreactie).

Hoe is een karyotype?

Er zijn verschillende technieken om chromosomen of karyotype te bestuderen. Sommige zijn geavanceerder dan andere, omdat ze het mogelijk maken om kleine onmerkbare veranderingen te detecteren door de meest gebruikte methoden.

Cytogenetische analyses om het karyotype te verkrijgen worden vaak uitgevoerd uit de cellen die aanwezig zijn in het orale of bloedslijmvlies (met behulp van lymfocyten). In het geval van studies die bij pasgeborenen zijn uitgevoerd, worden deze ontleend aan de vruchtwater (invasieve technieken) of van foetale bloedcellen (niet -invasieve technieken).

De redenen waarom een ​​karyotype wordt uitgevoerd, zijn divers, maar vaak zijn ze gemaakt voor de diagnose van ziekten, vruchtbaarheidsstudies of om de oorzaken van terugkerende abortussen of foetale sterfgevallen en kanker te vinden, onder andere.

De stappen om een ​​karyotype -test uit te voeren zijn de volgende:

1-waarschuwing van het monster (ongeacht de bron hiervan).

2-celscheiding, doorgang van vitaal belang, vooral in bloedmonsters. In veel gevallen is het noodzakelijk om de verdeelde cellen te scheiden van divisiecellen met behulp van speciale chemische reagentia.

Kan u van dienst zijn: DNA -transcriptie

3-cel. Soms is het noodzakelijk om cellen te laten groeien in een adequaat kweekmedium om een ​​grotere hoeveelheid hiervan te verkrijgen. Dit kan meer dan een paar dagen duren, afhankelijk van het type monster.

4-synchronisatie van cellen. Om condensaatchromosomen in alle gecultiveerde cellen te observeren, is het tegelijkertijd noodzakelijk.

5-waarde chromosomen uit cellen. Om ze aan de microscoop te zien, moeten chromosomen worden "genomen" uit cellen. Dit wordt meestal bereikt met de behandeling hiervan met oplossingen waardoor ze exploderen en uiteenvallen, waardoor chromosomen vrij blijven.

6-tinctie. Zoals hierboven gemarkeerd, moeten chromosomen worden geverfd door een van de vele beschikbare technieken om ze onder de microscoop te kunnen observeren en de overeenkomstige studie uit te voeren.

7-analyse en telling. De chromosomen worden gedetailleerd waargenomen om hun identiteit te bepalen (in het geval van vooraf weten), de morfologische kenmerken zoals grootte, centromeerpositie en flappatroon, het aantal chromosomen in het monster, enz.

8-classificatie. Een van de meest zware taken van cytogenetisten is die van de classificatie van chromosomen door hun kenmerken te vergelijken, omdat het noodzakelijk is om te bepalen welk chromosoom is welke is welke. Dit komt omdat, omdat er meer dan één cel in het monster is, er meer dan een paar van hetzelfde chromosoom zal zijn.

Chromosomale veranderingen

Voordat ze de verschillende chromosomale veranderingen die kunnen bestaan ​​en hun gevolgen voor de menselijke gezondheid beschrijven, is het noodzakelijk om vertrouwd te raken met de algemene morfologie van chromosomen.

Chromosomale morfologie

Chromosomen zijn lineaire uiterlijkstructuren en hebben twee "armen", een kleine (P) en een grotere (Q) die van elkaar worden gescheiden door een gebied dat bekend staat als centromeer, een gespecialiseerde DNA -site die deelneemt aan het anker van de mitotische spindel tijdens de mitotische celdeling.

De centromere kan zich in het midden van de twee armen bevinden P En Q, Ver van het centrum of naast een van de uiteinden (metacentrische, submettacentrische of acrocentric).

Aan de uiteinden van de korte en lange armen hebben de chromosomen 'capucha's' bekend als telomeren, die sequenties zijn van bijzonder DNA -rijk aan herhaalde TTAGGG en die verantwoordelijk zijn voor het beschermen van DNA en het voorkomen van de fusie tussen chromosomen.

Aan het begin van de celcyclus worden chromosomen waargenomen als individuele chromatiden, maar zoals de cel antwoordt, worden twee zusterchromatiden die hetzelfde genetische materiaal delen gevormd. Het zijn deze chromosomale paren die worden waargenomen in de foto's van de karyotypes.

De chromosomen hebben verschillende graden van "verpakking" of "condensatie": heterochromatine is de meest gecondenseerde vorm en is transcriptioneel inactief, terwijl euchromatine overeenkomt met de meest lakse gebieden en transcriptioneel actief is.

In een karyotype wordt elk chromosoom onderscheiden, zoals hierboven gemarkeerd, door zijn grootte, door de positie van zijn centromeer en door het flappatroon wanneer ze met verschillende technieken worden geverfd.

Chromosomale afwijkingen

Vanuit pathologisch oogpunt kunnen specifieke chromosomale veranderingen worden gespecificeerd die regelmatig worden waargenomen in menselijke populaties, hoewel andere dieren, planten en insecten hier niet van zijn vrijgesteld.

Anomalieën moeten vaak doen met deleties en duplicaties van regio's van een chromosoom of complete chromosomen.

Deze defecten staan ​​bekend als aneuploïdies, die chromosomale veranderingen zijn die het verlies of de winst van een volledig chromosoom of delen hiervan impliceren. Verliezen staan ​​bekend als monosomieën en winst als trisomieën, en veel van deze zijn dodelijk voor foetussen in vorming.

Kan u van dienst zijn: aneuploïdie: oorzaken, typen en voorbeelden

Gevallen van chromosomale investeringen kunnen ook optreden, waarbij de volgorde van de volgorde van genen verandert voor breuken en gelijktijdige foutieve reparaties van een gebied van het chromosoom.

Translocaties zijn ook chromosomale veranderingen die veranderingen in grote delen van chromosomen omvatten die worden uitgewisseld tussen niet -homologe chromosomen en al dan niet wederzijds zijn.

Er zijn ook wijzigingen die gerelateerd zijn aan directe schade in de sequentie van de genen in het chromosomale DNA; En er zijn zelfs enkele gerelateerd aan de effecten van de genomische "tekens" die het materiaal dat van beide ouders is geërfd kan meenemen.

Menselijke ziekten gedetecteerd met karyotypes

De cytogenetische analyse van chromosomale veranderingen voor en na de geboorte is essentieel voor de integrale klinische zorg voor zuigelingen, ongeacht de techniek die voor dit doel wordt gebruikt.

Het syndroom van Down is een van de meest voorkomende pathologieën uit de studie van het karyotype en heeft te maken met chromosoom 21 niet-disseminatie, dus het is ook bekend als trisomie 21.

Caraiotype van een mens met trisomie van chromosoom 21 (bron: u.S. Department of Energy Human Genome Program. [Public Domain] Via Wikimedia Commons)

Sommige soorten kanker worden gedetecteerd door het karyotype te bestuderen, gezien het feit dat ze gerelateerd zijn aan chromosomale veranderingen, met name aan de deletie of duplicatie van genen die direct bij de oncogene processen betrokken zijn.

Bepaalde soorten autisme worden gediagnosticeerd uit de analyse van het karyotype en er is aangetoond dat bij mensen de duplicatie van chromosoom 15 bij sommige van deze pathologieën betrokken is.

Onder andere pathologieën geassocieerd met deleties op chromosoom 15 is het Prader-Willi-syndroom, dat symptomen veroorzaakt, zoals het gebrek aan spiertonus en ademhalingsgebreken bij zuigelingen.

Het "Cat Crying" -syndroom (van de Fransman Cri-du-chat) impliceert het verlies van de korte arm van chromosoom 5 en een van de meest directe methoden voor diagnose is door de cytogenetische studie van het karyotype.

Translocatie van delen tussen chromosomen 9 en 11 kenmerkt patiënten die lijden aan een bipolaire aandoening, specifiek gerelateerd aan de onderbreking van een gen in chromosoom 11. Andere defecten in dit chromosoom zijn ook waargenomen in verschillende geboortestoringen.

Volgens een studie van WEH en medewerkers in 1993 heeft meer dan 30% van de patiënten die lijden aan multipel myeloom en leukemie in plasmacellen zorgen met chromosomen waarvan de structuren afwijkend of abnormaal zijn, vooral in chromosomen 1, 11 en 14 en 14.

Referenties

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, P. (2004). Essentiële celbiologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Battaglia, E. (1994). Nucleosoom en nucleotype: een terminologische kritiek. Caryologie, 47(3-4), 37-41.
3. Elsheikh, m., Wass, J. NAAR. H., & Conway, g. (2001). Auto -immuun schildkliersyndroom bij vrouwen met het syndroom van Turner -de associatie met karyotype. Klinische endocrinologie, 223-226.
4. Fergus, K. (2018). Varywell Health. Opgehaald van www.Varywellhealth.com/how-how-is-a-karyotype-test-done-1120402
5. Gardner, r., & Love D. (2018). Gardner en de chromosoomafwijkingen en genetische counseling van Sederland (5e ed.)). New York: Oxford University Press.
6. Griffiths, een., Wessler, s., Lewontin, r., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Een inleiding tot genetische analyse (8e ed.)). Freeman, W. H. & Bedrijf.
7. Rodden, T. (2010). Genetica voor dummies (2e ed.)). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.
8. Schrock, E., Manoir, s., Veldman, T., Schoell, B., Wienberg, J., Geen, en.,... ried, t. (1996). Multicolor spectrale karyotyping van menselijke chromosomen. Wetenschap, 273, 494-498.
9. Wang, T., Maierhofer, c., Speicher, m. R., Lengauer, c., Vogelstein, B., Kinzler, K. W., & Velculescu, v. EN. (2002). Digitale karyotyping. PNAS, 99(25), 16156-16161.