Как проводится тест на кариотип?

Если ваш врач порекомендовал провести анализ кариотипа для вас или вашего ребенка, или после амниоцентеза, что влечет за собой этот тест? Какие состояния может диагностировать кариотип, каковы этапы проведения тестов и каковы его ограничения?

Что такое тест на кариотип?

Кариотип - это фотография хромосом в клетке. Кариотипы могут быть взяты из клеток крови, клеток кожи плода (из амниотической жидкости или плаценты) или клеток костного мозга.

Какие условия могут быть диагностированы с помощью теста кариотипа?

Кариотипы могут использоваться для скрининга и подтверждения хромосомных аномалий, таких как синдром Дауна, и есть несколько различных типов аномалий, которые могут быть обнаружены.

Одним из них являются трисомии, в которых три копии одной из хромосом, а не две. Напротив, моносомии возникают, когда присутствует только одна копия (вместо двух). В дополнение к трисомиям и моносомиям существуют делеции хромосом, в которых отсутствует часть хромосомы, и транслокации хромосом, при которых часть одной хромосомы присоединяется к другой хромосоме (и наоборот в сбалансированных транслокациях).

Примеры трисомии включают в себя:

• Синдром Дауна (трисомия 21)
• Синдром Эдварда (трисомия 18)
• Синдром Патау (трисомия 13)
• Синдром Клайнфелтера (XXY и другие варианты). Синдром Клайнфелтера встречается у 1 из 500 новорожденных мужчин и, по-видимому, заболеваемость увеличивается
• Синдром тройного Х (ХХХ)

Пример моносомии включает в себя:

• Синдром Тернера (X0) или моносомия X - Примерно 15 процентов выкидышей связаны с синдромом Тернера, но эта трисомия присутствует только у 1 из 2000 живорожденных

Примеры хромосомных делеций включают в себя:

• Синдром Cri-du-Chat (отсутствует хромосома 5)
• Синдром Уильямса (отсутствует хромосома 7)

Транслокации - Есть много примеров транслокаций, включая транслокационный синдром Дауна. Робертсоновские транслокации довольно распространены, встречаясь примерно у 1 из 1000 человек.

Мозаизм - это состояние, при котором одни клетки в организме имеют хромосомную аномалию, а другие - нет. Например, синдром мозаики Дауна или трисомия мозаики 9. Полная трисомия 9 несовместима с жизнью, но трисомия мозаики 9 может привести к живорождению.

(Пример стоит тысячи слов. Узнайте о различиях между транслокацией, трисомией и синдромом Дауна с мозаикой.)

Когда делается кариотип?

Есть много ситуаций, в которых ваш врач может рекомендовать кариотип. Они могут включать в себя:

• Младенцы или дети, у которых есть заболевания, которые предполагают хромосомную аномалию, которая еще не была диагностирована.
• Взрослые, у которых есть симптомы, указывающие на хромосомную аномалию (например, мужчины с болезнью Клайнфелтера могут не диагностироваться до наступления половой зрелости или взросления). Некоторые из мозаичных трисомических расстройств также могут не диагностироваться.
• Бесплодие - генетический кариотип может быть сделано для бесплодия. Как отмечалось выше, некоторые хромосомные аномалии могут не диагностироваться до зрелого возраста. Женщина с синдромом Тернера или мужчина с одним из вариантов болезни Клайнфелтера могут не знать об этом состоянии, пока они не справятся с бесплодием.
• Пренатальное тестирование. В некоторых случаях, например, при синдроме Дауна, состояние может быть наследственным, и родители могут пройти тестирование, если ребенок родился с синдромом Дауна. (Важно отметить, что в большинстве случаев синдром Дауна - это не наследственное заболевание, а скорее случайная мутация.)
• Мертворождение - кариотип часто проводится как часть тестирования после мертворождения.

• Периодические выкидыши - родительский кариотип повторяющихся выкидышей может дать подсказки относительно причин этих разрушительных повторяющихся потерь. Считается, что хромосомные нарушения, такие как трисомия 16, являются причиной как минимум 50 процентов выкидышей.
• Лейкемия. Тестирование кариотипа также может быть проведено для диагностики лейкемии, например, путем поиска филадельфийской хромосомы, обнаруженной у некоторых людей с хроническим миелогенным лейкозом или острым лимфоцитарным лейкозом.

Шаги, вовлеченные в тест кариотипа

Анализ кариотипа может показаться простым анализом крови, который заставляет многих задуматься, почему для получения результатов требуется так много времени. Этот тест на самом деле довольно сложный после сбора. Давайте рассмотрим эти шаги, чтобы вы могли понять, что происходит во время ожидания теста.

1. Сбор образцов

Первым шагом в выполнении кариотипа является сбор образца. У новорожденных собирается кровь, содержащая эритроциты, лейкоциты, сыворотку и другие жидкости. Кариотип будет сделан на лейкоцитах, которые активно делятся (состояние, известное как митоз).Во время беременности образец может представлять собой амниотическую жидкость, собранную во время амниоцентеза, или часть плаценты, собранную во время пробы хориона ворсинки (CVS). Амниотическая жидкость содержит клетки кожи плода, которые используются для создания кариотипа.

2. Транспорт в лабораторию

Кариотипы выполняются в специальной лаборатории, которая называется цитогенетическая лаборатория - лаборатория, которая изучает хромосомы. Не во всех больницах есть лаборатории цитогенетики. Если в вашей больнице или медицинском учреждении нет собственной цитогенетической лаборатории, тестовый образец будет отправлен в лабораторию, специализирующуюся на анализе кариотипа. Тестовый образец анализируется специально подготовленными цитогенетическими технологами, к.т.н. цитогенетики или медицинские генетики.

3. Разделение клеток

Для анализа хромосом образец должен содержать клетки, которые активно делятся. В крови лейкоциты активно делятся. Большинство эмбриональных клеток также активно делятся. Как только образец попадает в цитогенетическую лабораторию, неразделенные клетки отделяются от делящихся клеток с помощью специальных химикатов.

4. Растущие клетки

Чтобы иметь достаточно клеток для анализа, делящиеся клетки выращивают в специальных средах или клеточной культуре. Эта среда содержит химические вещества и гормоны, которые позволяют клеткам делиться и размножаться. Этот процесс культивирования может занять три-четыре дня для клеток крови и до недели для клеток плода.

5. Синхронизирующие ячейки

Хромосомы - это длинная нить человеческой ДНК. Чтобы увидеть хромосомы под микроскопом, хромосомы должны быть в их наиболее компактной форме в фазе клеточного деления (митоза), известной как метафаза. Чтобы довести все клетки до этой конкретной стадии клеточного деления, клетки обрабатывают химическим веществом, которое останавливает деление клеток в точке, где хромосомы являются наиболее компактными.

6. Высвобождение хромосом из их клеток

Чтобы увидеть эти компактные хромосомы под микроскопом, хромосомы должны быть вне лейкоцитов. Это делается путем обработки лейкоцитов специальным раствором, который вызывает их взрыв. Это делается, пока клетки находятся на микроскопическом предметном стекле. Остатки от белых кровяных клеток вымываются, оставляя хромосомы прилипшими к предметному стеклу.

7. Окрашивание хромосом

Хромосомы естественно бесцветны. Чтобы отличить одну хромосому от другой, на предметное стекло наносится специальный краситель, называемый красителем Гимза. Краситель Гимза окрашивает участки хромосом, которые богаты основаниями аденина (А) и тимина (Т). При окрашивании хромосомы выглядят как струны со светлыми и темными полосами. Каждая хромосома имеет определенный образец светлых и темных полос, которые позволяют цитогенетику отличать одну хромосому от другой. Каждая темная или светлая полоса включает в себя сотни различных генов.

8. Анализ

После окрашивания хромосом предметное стекло помещают под микроскоп для анализа. Затем делается снимок хромосом. К концу анализа будет определено общее количество хромосом, а хромосомы расположены по размеру.

9. Подсчет хромосом

Первым этапом анализа является подсчет хромосом. У большинства людей 46 хромосом. Люди с синдромом Дауна имеют 47 хромосом. Люди также могут иметь недостающие хромосомы, более одной лишней хромосомы или часть хромосомы, которая либо отсутствует, либо дублируется. Рассматривая только количество хромосом, можно диагностировать различные состояния, включая синдром Дауна.

10. Сортировка хромосом

После определения количества хромосом цитогенетик начнет сортировку хромосом. Чтобы отсортировать хромосомы, цитогенетик будет сравнивать длину хромосомы, расположение центромер (областей, где соединяются две хроматиды), а также расположение и размеры G-полос. Пары хромосом пронумерованы от самой большой (номер 1) до самой маленькой (номер 22). Есть 22 пары хромосом, называемых аутосомами, которые точно совпадают. Есть также половые хромосомы, у женщин есть две Х-хромосомы, в то время как у мужчин есть Х и Y.

11. Глядя на структуру

В дополнение к анализу общего количества хромосом и половых хромосом, цитогенетик также рассмотрит структуру специфических хромосом, чтобы убедиться в отсутствии отсутствующего или дополнительного материала, а также структурных отклонений, таких как транслокации. Транслокация происходит, когда часть одной хромосомы присоединяется к другой хромосоме. В некоторых случаях две части хромосом меняются местами (сбалансированная транслокация), а в других случаях дополнительный фрагмент добавляется или отсутствует только в одной хромосоме.

12. Окончательный результат

В конце концов, конечный кариотип показывает общее количество хромосом, пол и любые структурные аномалии с отдельными хромосомами. Цифровая картина хромосом генерируется со всеми хромосомами, упорядоченными по номеру.

Пределы тестирования кариотипов

Важно отметить, что хотя тестирование кариотипа может дать много информации о хромосомах, этот тест не может сказать вам, присутствуют ли специфические генные мутации, такие как те, которые вызывают муковисцидоз. Ваш генетический консультант может помочь вам понять и то, что тесты кариотипа могут сказать вам, и что они не могут. Необходимы дальнейшие исследования для оценки возможной роли генных мутаций в заболевании или выкидышах.

Также важно отметить, что иногда тестирование кариотипа может не обнаружить некоторые хромосомные аномалии, например, когда присутствует плацентарный мозаицизм.

Будущее

В настоящее время тестирование кариотипа в дородовом периоде является достаточно инвазивным, требующим амниоцентеза или взятия проб ворсин хориона.Проводятся исследования по оценке бесклеточной ДНК в образце крови матери как гораздо менее инвазивной альтернативы пренатальной диагностики генетических аномалий у плода.

Итог в ожидании результатов кариотипа

В ожидании результатов кариотипа вы можете испытывать сильное беспокойство, а неделя или две, необходимые для получения результатов, могут ощущаться как эоны. Не торопитесь, чтобы опереться на своих друзей и семью. Изучение некоторых состояний, связанных с аномальными хромосомами, также может быть полезным. Хотя многие из состояний, диагностированных с кариотипом, могут быть разрушительными, есть много людей, живущих с этими условиями, которые имеют превосходное качество жизни.