Karotyoping: что это может показать и как это сделано

Кариотип, в буквальном смысле, фотография хромосом, которые существуют в клетке. Врач может назначить кариотип во время беременности для выявления общих врожденных дефектов. Это также иногда используется, чтобы помочь подтвердить диагноз лейкемии. Реже, кариотип используется для скрининга родителей, прежде чем они зачают, если они рискуют передать генетическое заболевание своему ребенку. В зависимости от цели тестирования, процедура может включать анализ крови, аспирацию костного мозга или такие обычные пренатальные процедуры, как амниоцентез или отбор проб ворсин хориона.

Основы генетики

Хромосомы - это нитевидные структуры в ядре клеток, которые мы наследуем от своих родителей и которые несут нашу генетическую информацию в форме генов. Гены направляют синтез белков в нашем организме, что определяет, как мы выглядим и функционируем.

Все люди обычно имеют 46 хромосом, 23 из которых мы наследуем от наших матерей и отцов, соответственно. Первые 22 пары называются аутосомами, которые определяют наши уникальные биологические и физиологические особенности. 23-я пара состоит из половых хромосом (известных как X или Y), которые обозначают, женщина мы или мужчина.

Любая ошибка в генетическом кодировании может повлиять на развитие и работу нашего тела. В некоторых случаях это может подвергнуть нас повышенному риску заболевания или физического или интеллектуального дефекта. Кариотип позволяет врачам обнаруживать эти ошибки.

Хромосомные дефекты возникают, когда клетка делится во время развития плода. Любое деление, происходящее в репродуктивных органах, называется мейозом. Любое деление, происходящее за пределами репродуктивных органов, называется митозом.

Что может показать кариотип

Кариотип характеризует хромосомы на основе их размера, формы и количества, чтобы идентифицировать как числовые, так и структурные дефекты.В то время как числовые отклонения - это те, в которых у вас либо слишком мало, либо слишком много хромосом, структурные отклонения могут охватывать широкий спектр хромосомных недостатков, включая:

• Пропуски, в котором отсутствует часть хромосомы
• Транслокации, в котором хромосома не там, где она должна быть
• Инверсия, в котором часть хромосомы перевернулась в противоположном направлении
• Дублирование, в котором часть хромосомы случайно скопирована

Числовые отклонения

Некоторые люди рождаются с лишней или отсутствующей хромосомой. Если существует более двух хромосом, где их должно быть только две, это называется трисомией. Если хромосома отсутствует или повреждена, это моносомия.

Среди некоторых числовых отклонений, которые может обнаружить кариотип:

• Синдром Дауна (трисомия 21), в котором дополнительная хромосома 21 вызывает отличительные черты лица и интеллектуальные нарушения
• Синдром Эдварда (трисомия 18), в котором дополнительная хромосома 18 приводит к высокому риску смерти до первого дня рождения
• Синдром Патау (трисомия 13), в котором дополнительная хромосома 18 увеличивает вероятность проблем с сердцем, умственной отсталости и смерти до первого года
• Синдром Тернера (моносомия X), в котором отсутствующая или поврежденная Х-хромосома у девочек приводит к более низкому росту, умственной инвалидности и повышенному риску проблем с сердцем
• Синдром Клайнфелтера (синдром XXY), в котором дополнительная Х-хромосома у мальчиков может вызвать бесплодие, неспособность к обучению и недоразвитые гениталии

Структурные аномалии

Структурные аномалии не так часто видны или идентифицируются как трисомии или моносомии, но они могут быть столь же серьезными. Примеры включают в себя;

• Болезнь Шарко-Мари-Тута, вызванный дублированием хромосомы 17, что приводит к уменьшению размеров мышц, мышечной слабости, а также к нарушениям моторики и баланса
• Инверсия хромосомы 9, связанные с умственной отсталостью, пороком развития лица и черепа, бесплодием и периодической потерей беременности
• Синдром Кри-дю-Чат, в котором удаление хромосомы 5 вызывает задержку развития, маленький размер головы, ухудшение обучения и отличительные черты лица
• Филадельфийская хромосома, вызванный реципрокной транслокацией хромосом 9 и 22, что приводит к высокому риску хронического миелоидного лейкоза
• Синдром Уильямса, в котором транслокация хромосомы 7 вызывает умственную отсталость, проблемы с сердцем, отличительные черты лица и общительные, привлекательные личности

Выражение структурных хромосомных аномалий обширно. Например, от 2 до 3 процентов случаев синдрома Дауна вызваны транслокацией в 21 хромосоме. Однако не все хромосомные нарушения связаны с болезнью. Некоторые, на самом деле, могут быть полезны.

Одним из таких примеров является серповидно-клеточная анемия (SCD), вызванная дефектом хромосомы 11. Хотя наследование двух из этих хромосом приведет к SCD, наличие только одной может защитить вас от малярии. Считается, что другие дефекты обеспечивают защиту от ВИЧ, стимулируя выработку широко нейтрализующих антител к ВИЧ (BnAbs) в редкой группе инфицированных людей.

Показания к применению

При использовании для пренатального скрининга кариотипы обычно выполняются в течение первого триместра и снова во втором триместре. Стандартные панельные тесты для 19 различных врожденных заболеваний, включая синдром Дауна и муковисцидоз.

Кариотипы иногда используются для скрининга предконцепции в определенных условиях, а именно:

• Для пар с общей наследственной историей генетического заболевания
• Когда у одного партнера есть генетическое заболевание
• Когда известно, что у одного партнера имеется аутосомно-рецессивная мутация (та, которая может вызвать заболевание, только если оба партнера вносят одну и ту же мутацию)

Кариотипирование используется не для рутинного скрининга до зачатия, а для пар, чей риск считается высоким. Примерами могут служить еврейские пары ашканзи, которые подвержены высокому риску болезни Тея-Сакса, или пары афроамериканцев с семейной историей серповидноклеточной анемии.

Пары, которые либо не способны забеременеть, либо испытывают повторный выкидыш, могут также подвергаться кариотипированию со стороны родителей, если все другие причины были изучены и исключены.

Наконец, кариотип может быть использован для подтверждения хронического миелоидного лейкоза в сочетании с другими тестами. (Присутствие филадельфийской хромосомы само по себе не может подтвердить диагноз рака.)

Как они исполняются

Кариотип теоретически может быть выполнен на любой жидкости или ткани организма, но в клинической практике образцы получают четырьмя способами:

• амниоцентез участвует во введении иглы в брюшную полость для получения небольшого количества околоплодных вод из матки; это выполняется под руководством ультразвука, чтобы избежать вреда для плода. Процедура проводится между 15 и 20 неделями беременности. Хотя относительно безопасен, амниоцентез связан с риском выкидыша один на 200.
• Отбор проб ворсин хориона (CVS) также использует брюшную иглу, чтобы извлечь образец клеток из плацентарных тканей. Обычно выполняемая между 10 и 13 неделями беременности, CVS несет риск выкидыша один на 100.
• кровопускание это медицинский термин для взятия крови. Образец крови обычно получают из вены на руке, которую затем подвергают воздействию хлористого аммония для выделения лейкоцитов (белых кровяных клеток) для кариотипирования. Возможны боль в месте инъекции, отек и инфекция.
• Аспирация костного мозга может быть использован для диагностики хронического миелоидного лейкоза. Это обычно выполняется путем введения иглы в центр тазобедренной кости и проводится под местной анестезией в кабинете врача.Боль, кровотечение и инфекция являются одними из возможных побочных эффектов.

Оценка образца

После того, как образец собран, он проанализирован в лаборатории специалистом, известным как цитогенетик. Процесс начинается с выращивания собранных клеток в обогащенной питательными веществами среде. Это помогает точно определить стадию митоза, в которой хромосомы наиболее различимы.

Затем клетки помещают на предметное стекло, окрашивают флуоресцентным красителем и располагают под линзой электронного микроскопа. Затем цитогенетик берет микрофотографию хромосом и реорганизует изображения, как мозаику, чтобы правильно сопоставить 22 пары аутосомных хромосом и две пары половых хромосом.

Как только изображения правильно размещены, они оцениваются, чтобы определить, отсутствуют ли какие-либо хромосомы или добавлены. Окрашивание также может помочь выявить структурные аномалии, либо потому, что узоры полос на хромосомах не совпадают или отсутствуют, либо потому, что длина хромосомного «плеча» длиннее или короче другого.

Результаты

Любая аномалия будет указана в отчете о кариотипе по задействованной хромосоме и характеристикам аномалии. Эти результаты будут сопровождаться «возможными», «вероятными» или «окончательными» интерпретациями. Некоторые состояния могут быть окончательно диагностированы с помощью кариотипа; другие не могут.

Результаты пренатального кариотипа занимают от 10 до 14 дней. Другие обычно готовы в течение трех-семи дней. В то время как ваш врач обычно рассматривает результаты с вами, генетический консультант может быть под рукой, чтобы помочь вам лучше понять, что результаты означают и не значат. Это особенно важно, если обнаружено врожденное расстройство или предварительная проверка показывает повышенный риск наследственного заболевания, если у вас есть ребенок.