Кариотип это в биологии. Кариотип это в биологии.

Цифровое кариотипирование — это метод количественной оценки числа копий ДНК на геномном уровне. Короткие последовательности ДНК выделяются из определенных локусов по всему геному и перечисляются. Этот метод также известен как имитационное кариотипирование.

Исследование кариотипа перед беременностью

Кариотипирование, также называемое кариотипированием или цитогенетическим анализом, — это изучение числа и структуры хромосом. Он используется в медицине для различных целей. В репродуктивной медицине он помогает выявить причины бесплодия и генетические заболевания, которые могут передаться ребенку, а также отобрать подходящих кандидатов для донорства спермы и яйцеклеток. (Более подробную информацию о генетических нарушениях и о том, как их распознать, можно найти здесь).

Каждое человеческое ядро (за исключением яйцеклеток и сперматозоидов) содержит 46 хромосом — по 23 от отца и матери. Нормальный мужской кариотип (сумма хромосом) описывается как 46, XY, а нормальный женский кариотип — 46, XX. Единственное отличие — одна половая хромосома. Для различных аномалий существуют специальные условные обозначения, которые регламентированы в международной цитогенетической номенклатуре.

Кариотип — один из самых простых и старых генетических тестов. Уже в 1960-х и 1970-х годах были доступны методы анализа структуры хромосом. В то же время ученые заметили, что аномалии в кариотипе часто встречаются при тяжелых врожденных заболеваниях.

Хромосомные аномалии различаются по степени тяжести:

• Наиболее грубые приводят к порокам развития, несовместимым с жизнью. Вследствие этого на ранних сроках беременности происходит самопроизвольный аборт.
• Примерно 2,5% плодов с грубыми хромосомными отклонениями выживают. Но ребенок рождается больным, с пороками развития. Самый знаменитый пример – синдром Дауна при добавочной хромосоме №21.
• Некоторые из мелких хромосомных аберраций (перестроек) не отражаются на здоровье, но нарушают репродуктивную функцию.

Аномалии кариотипа могут возникать в разное время. Ребенок может с самого начала иметь «неправильные» хромосомы от своих родителей, и этот набор хромосом будет присутствовать во всех клетках организма ребенка. Постзиготические или метазиготические нарушения возникают после слияния половых клеток. В этом случае некоторые клетки эмбриона здоровы, а другие имеют аномальный кариотип, что называется мозаицизмом. Например, есть люди с мозаичной формой синдрома Дауна, многие из которых нормально развиваются в детстве, не проявляя никаких внешних отклонений. Мозаицизм может привести к более легкой форме хромосомного расстройства.

Для определения кариотипа достаточно образца крови из вены. Не рекомендуется делать это во время простуды и натощак, а за месяц до этого следует исключить прием антибиотиков. В противном случае возникнут проблемы с проведением теста.

Хромосомы исследуются в клетках иммунной системы, называемых лимфоцитами. Сначала необходима подготовка: их нужно вырастить в течение 72 часов, а затем обработать колхицином, чтобы остановить их в определенной фазе деления. Затем клетки фиксируют в стекле и обрабатывают красителями, чтобы их ядра можно было рассмотреть под микроскопом. Фотографии делаются, а затем собираются в единое изображение, на котором хромосомы расположены вертикально попарно в соответствии с их количеством и размером. Половые хромосомы располагаются последними:

По окраске видно, что каждая хромосома состоит из чередующихся светлых и темных полос. На основании этих данных можно оценить состояние отдельных хромосом.

Что может показать кариотипирование?

Цитогенетический анализ может выявить аномалии в количестве и структуре хромосом:

• Анеуплоидии – изменение числа хромосом. Это может быть отсутствие одной из них (моносомия), обеих (нуллисомия) или, наоборот, одна добавочная (трисомия).
• Транслокации – участок одной хромосомы присоединяется к другой. Выделяют две разновидности таких перестроек:
  1. Сбалансированные транслокации, когда никакие участки хромосом не теряются и количество генетического материала остается прежним. Многие люди даже не подозревают о том, что у них есть такие изменения в кариотипе, потому что это никак не проявляется. Но иногда разрыв происходит внутри гена, и тогда могут возникнуть врожденные аномалии, или ребенок будет отставать в развитии.
  2. Несбалансированные транслокации сопровождаются утратой фрагментов хромосом или появлением лишних. Это уже может привести к серьезным нарушениям в организме. Проблема в том, что хромосомы в половых клетках у родителя со сбалансированной транслокацией могут разойтись неправильно, и тогда ребенок получит несбалансированную.
• Делеции – утраты участков хромосом. При этом из генома могут исчезнуть гены, которые кодируют важные белки.
• Дупликации – удвоения участков хромосом. Это также влияет на здоровье, развитие и психическое состояние человека.
• Инверсии – поворот участка хромосомы на 180°. При этом количество генетического материала не меняется, и зачастую у человека нет проблем со здоровьем, но нарушается репродуктивная функция.

Исследование кариотипа

Кариотипы клеток исследуются в метафазной фазе митоза. В этой фазе деления клетки хромосомы имеют максимальную спиралевидную форму и хорошо видны под микроскопом. Кроме того, метафазные хромосомы состоят из двух хроматид (сестринских хромосом), которые соединяются в области центромеры.

Часть хроматиды, которая находится между центромерой и теломерой (на конце с каждой стороны), называется плечом. Каждая хроматида имеет два рукава. Различают метацентрические хромосомы (плечи примерно одинаковой длины), субметацентрические (одно плечо значительно длиннее другого) и акроцентрические (наблюдается только q-образное плечо).

При анализе кариотипа хромосомы идентифицируются не только по их размеру, но и по соотношению плеч. У всех организмов одного вида нормальные кариотипы по этим характеристикам (размер хромосом, соотношение плеч) совпадают.

Цитогенетический анализ включает в себя идентификацию всех хромосом в кариотипе. В этом случае цитологический препарат подвергается дифференциальному окрашиванию специфическими красителями, которые специфически связываются с различными участками ДНК. В результате хромосомы приобретают специфический рисунок сшивания, который позволяет их идентифицировать.

Дифференциальное окрашивание было открыто в 1960-х годах и позволило провести полный анализ кариотипа организмов.

Кариотип обычно представляется в виде идиограммы (разновидность диаграммы), в которой каждая пара хромосом имеет номер, а хромосомы одного морфологического типа расположены группами. Внутри группы хромосомы располагаются в порядке увеличения размера, от самой большой к самой маленькой. Таким образом, каждая пара гомологичных хромосом кариотипа имеет свой номер в идиограмме. Часто показана только одна хромосома из гомологичной пары.

Для человека и многих лабораторных и сельскохозяйственных животных были разработаны системы картирования хромосом для каждого метода окрашивания.

Хромосомные маркеры — это полосы, которые появляются при окрашивании. Группы сгруппированы по регионам. Как полосы, так и регионы пронумерованы от центромеры к теломере. Некоторые полосы могут быть помечены генами, входящими в их состав.

Запись кариотипов

Запись кариотипа содержит конкретную характеристику кариотипа. Сначала указывается общее число хромосом, затем общее число половых хромосом. Если присутствуют мутации, то сначала перечисляются геномные мутации, а затем хромосомные мутации. Наиболее распространенными являются + (лишняя хромосома), del (делеция), dup (дупликация), inv (инверсия), t (транслокация), rob (транслокация Робертсона).

Примеры записей кариотипов:

48, XY — нормальный кариотип самца шимпанзе,

44, XX, del (5)(p2) — кариотип самки кролика, у которой произошла делеция второй части короткого плеча (p) пятой хромосомы.

Кариотип человека

Кариотип человека состоит из 46 хромосом, которые были точно определены в 1956 году.

До открытия дифференциального окрашивания хромосомы классифицировались по их общей длине и центромерному индексу, который показывает соотношение между длиной короткого плеча хромосомы и ее общей длиной. В кариотипе человека обнаружены метацентрические, субметацентрические и акроцентрические хромосомы. Также были идентифицированы половые хромосомы.

Позже использование методов дифференциального окрашивания позволило идентифицировать все хромосомы в кариотипе человека. В 1970-х годах были разработаны правила (стандарты) для их описания и маркировки. Например, аутосомы были разделены на группы, обозначенные буквами, и каждой группе был присвоен номер хромосомы: A (1-3), B (4, 5), C (6-12), D (13-15), E (16-18), F (19, 20) и G (21, 22). Половые хромосомы — это 23-я хромосома.

Нормальный кариотип человека описывается следующим образом:

46, XX для женщины,

46, XY — для мужчины.

Примерами кариотипов человека с отклонениями являются:

47, XX, 21+ — женщина с дополнительной 21-й хромосомой,

45, XY, rob (13, 21) — мужчина со сдвигом Робертсона 13-й и 21-й хромосом.

Номенклатура

Рисунок 3. Кариотип 46,XY, t(1;3)(p21;q21), del(9)(q22): показано смещение (перенос сегмента) между хромосомами 1 и 3, делеция (потеря позиции) хромосомы 9. Маркировка хромосомных сегментов основана как на комплексах перекрестных меток (классический кариотип, полосы), так и на спектрах флуоресценции (цвет, спектральный кариотип).

Для систематизации цитогенетических описаний была разработана Международная система цитогенетической номенклатуры (ISCN), которая основана на дифференциальном окрашивании хромосом и позволяет подробно описать отдельные хромосомы и их регионы. Набор данных имеет следующий формат:

Номер хромосомы Номер плечевого сегмента Номер полосы.

Длинное плечо хромосомы обозначается буквой q, короткое — буквой p. Хромосомные аномалии обозначаются дополнительными символами.

Например, вторая полоса 15-го сегмента короткого плеча 5-й хромосомы записывается как 5p15.2.

Для кариотипа используйте системную нотацию ISCN 1995 4, которая имеет следующий формат.

Число хромосом, половые хромосомы, характеристики 5 .

Для обозначения половых хромосом у разных видов используются разные символы (буквы) в зависимости от особенностей определения пола у данного таксона (разные системы половых хромосом). У большинства млекопитающих, например, кариотип самки гомозиготный, а самца — гетерозиготный, т.е. половая хромосома самки — XX, самца — XY. Напротив, самки птиц гетерогамны, а самцы — гомогамны, т.е. набор половых хромосом у самок — ZW, у самцов — ZZ.

В качестве примера можно привести следующие кариотипы:

• нормальный (видовой) кариотип домашнего кота: 38, XY
• индивидуальный кариотип лошади с «лишней» X-хромосомой (трисомия по X-хромосоме): 65, XXX
• индивидуальный кариотип домашней свиньи с делецией (потерей участка) длинного плеча (q) 10-й хромосомы: 38, XX, 10q-
• индивидуальный кариотип мужчины с транслокацией 21-х участков короткого (p) и длинного плеч (q) 1-й и 3-й хромосом и делецией 22-го участка длинного плеча (q) 9-й хромосомы (приведён на Рис. 3): 46, XY, t(1;3)(p21;q21), del(9)(q22)

Поскольку физиологические кариотипы являются видоспецифичными, были разработаны и поддерживаются стандартизированные описания кариотипов различных видов животных и растений, особенно домашних и лабораторных животных и растений 6 .

Аномальные кариотипы и хромосомные нарушения

Нормальный кариотип человека — 46,XX (женщины) и 46,XY (мужчины). Аномалии кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития: Если такое нарушение происходит во время гаметогенеза, когда формируются гаметы родителей, то кариотип зиготы, образовавшейся при их слиянии, также нарушается. При дальнейшем делении такой зиготы все клетки эмбриона и развивающегося организма имеют одинаковый аномальный кариотип.

Однако нарушения кариотипа могут происходить на ранних стадиях развития зиготы, развивающийся из такой зиготы организм содержит несколько клеточных линий (клеточных клонов) с различными кариотипами, разнообразие кариотипов всего организма или отдельных его органов называется мозаицизмом.

Обычно аномалии кариотипа у человека связаны с множественными пороками развития; большинство этих аномалий несовместимы с жизнью и приводят к спонтанным абортам на ранних стадиях беременности. Однако, относительно большое количество эмбрионов (~2,5%) с аномальным кариотипом выживают после прерывания беременности.

Некоторые болезни человека, вызванные аномалиями кариотипов 7, 8

Кариотипы	Болезнь	Комментарий
47.XXY? 48.XXXY,	Синдром Клайнфельтера	Полисомия на Х-хромосоме у мужчин
45X0; 45X0/46XX; 45,X/46,XY? 46,X	Синдром Шерешевского-Тернера	Моносомия по Х-хромосоме, включая мозаицизм
47.XXX; 48.XXX; 49.XXX	Полисомии на Х-хромосоме	Наиболее распространенная трисомия Х
47.XX, 21+; 47.XҮ, 21+.	синдром Дауна	Трисомия по хромосоме 21
47.XX, 18+? 47.XU, 18+	Синдром Эдвардса	Трисомия по хромосоме 18
47.XX, 13+? 47.XU, 13+	Синдром Патау	Трисомия по хромосоме 13
46.XX, 5p-	Синдром кошачьего плача	Делеция короткого плеча хромосомы 5
46 XX или XU, 15p-.	Синдром Прадера-Вилли	Аномалия хромосомы 15

См. также

• Теория наследственности
• Наследственные заболевания
• Хромосома
• Половые хромосомы

1. ↑ Caspersson T. et al. Chemical differentiation along metaphase chromosomes. Exp. Cell Res. 49, 219—222 (1968).
2. ↑ Р. Фок. Генетика эндокринных болезней//Эндокринология (под ред. Нормана Лавина) М., «Практика», 1999
3. ↑ E. Schröck, S. du Manoir et al.. Multicolor Spectral Karyotyping of Human Chromosomes. Science, 26 Jul 1996; 273 (5274):494 (in Reports)
4. ↑ ISCN (1995): An International System for Human Cytogenetic Nomenclature, Mitelman, F (ed); S. Karger, Basel, 1995
5. ↑ ISCN Symbols and Abbreviated Terms//Coriell Institute for Medical Research
6. ↑ Resources for Genetic and Cytogenetic Nomenclature//Council of Science Editors
7. ↑ Международная классификация болезней. Врожденные аномалии пороки развития, деформации и хромосомные нарушения (Q00-Q99), Хромосомные аномалии, не классифицированные в других рубриках (Q90-Q99)
8. ↑ Хромосомные болезни//НЕВРОНЕТ

Разнообразие и эволюция кариотипов

Хотя репликация и транскрипция ДНК у эукариот в основном стандартизированы, это не относится к их кариотипам, которые сильно различаются. Виды различаются по количеству хромосом и их детальной организации, хотя они построены из одних и тех же макромолекул. Эти вариации составляют основу для ряда исследований по эволюционной цитологии.

. В некоторых случаях наблюдаются значительные различия даже внутри видов. В своем отчете Годфри и Мастерс делают вывод:

По нашему мнению, маловероятно, что какой-либо конкретный процесс может независимо объяснить широкий спектр наблюдаемых структур кариотипа. Однако, в сочетании с другими филогенетическими данными, кариотипическое разделение может помочь объяснить резкие различия в количестве диплоидов между близкородственными видами, которые ранее не могли быть объяснены.

Хотя многое известно о кариотипах на описательном уровне и очевидно, что изменения в организации кариотипа повлияли на эволюционные траектории многих видов, далеко не ясно, каково их общее значение.

Причины эволюции кариотипа плохо изучены, несмотря на тщательные исследования; общее значение эволюции кариотипа неясно.

Изменения в процессе развития

Напротив, широкомасштабная элиминация гетерохроматина или другие виды явной адаптации кариотипа происходят у некоторых организмов при нормальной репрессии генов.

• Удаление хромосом. У некоторых видов, как у многих сциарид, целые хромосомы удаляются во время развития.
• Уменьшение хроматина (отец-основатель: Теодор Бовери ). В этом процессе, обнаруженном у некоторых копепод и круглых червей, таких как Ascaris suum, части хромосом отбрасываются в определенных клетках. Этот процесс представляет собой тщательно организованную перестройку генома, при которой конструируются новые теломеры и теряются определенные участки гетерохроматина. У A. suum все предшественники соматических клеток подвергаются уменьшению хроматина.
• Х-инактивация. Инактивация одной Х-хромосомы происходит на раннем этапе развития млекопитающих (см. тельце Барра и дозовая компенсация ). У плацентарных млекопитающих инактивация случайна, как между двумя X; таким образом, самка млекопитающего представляет собой мозаику в отношении ее Х-хромосом. У сумчатых всегда инактивирован отцовский X. У самок человека около 15% соматических клеток избегают инактивации, и количество генов, затронутых инактивированной Х-хромосомой, варьируется между клетками: в фибробластных клетках до 25% генов в теле Барра избегают инактивации.

Число хромосом в наборе

Ярким примером изменчивости среди близкородственных видов является мунтжак, изученный Куртом Бениршке и. Было установлено, что диплоидное число китайского мунтжака, Muntiacus reevesi, составляет 46, все из которых являются тетроцентрическими. Когда они изучили кариотип близкородственного индийского мунтжака, Muntiacus muntjak, они с удивлением обнаружили, что у него самка имеет 6, а самец — 7 хромосом.

Они просто не могли поверить в то, что видели. Они молчали два или три года, думая, что с их культурой тканей что-то не так. Но когда они взяли еще несколько образцов, их выводы подтвердились. 73-4

Число хромосом в кариотипе сильно варьирует у (относительно) неродственных видов. Наименьшее значение у нематоды Parascaris univalens, где гаплоид n = 1, и у муравья Myrmecia pilosula. Наибольшее значение находится где-то между папоротниками, причем лидирует папоротник Ophioglossum, у которого в среднем 1262 хромосомы. Самый высокий рекорд среди животных, вероятно, принадлежит осетру Acipenser brevirostrum с 372 хромосомами. Наличие дополнительных хромосом или В-хромосом означает, что число хромосом может варьироваться даже в пределах одной и той же скрещивающейся популяции; анеуплоиды являются еще одним примером, хотя в этом случае они не считаются нормальными членами популяции.

Хромосомные аномалии могут быть числовыми, например, наличие лишних или недостающих хромосом, или структурными, например, поглощение, смещение, инверсия, делеция или крупномасштабная дупликация хромосом. Числовые аномалии, также известные как анеуплоидия, часто являются результатом неудачного расщепления во время мейоза при образовании гамет; трисомия, когда вместо двух нормальных копий хромосомы имеется три копии, является распространенной числовой аномалией. Структурные аномалии часто обусловлены ошибками в гомологичной рекомбинации. Оба типа аномалий могут возникать в половых клетках и поэтому присутствовать во всех клетках организма больного человека, или же они могут возникать во время митоза и приводить к генетической мозаике человека с некоторыми нормальными и некоторыми аномальными клетками.

У людей

Хромосомные аномалии, которые приводят к этому заболеванию у людей, включают.

• синдром Тернера, возникающий в результате одной X-хромосомы (45, X или 45, X0).
• Синдром Клайнфельтера, наиболее распространенное мужское хромосомное заболевание, также известное как 47, XXY, вызвано дополнительной хромосомой X .
• Синдром Эдвардса вызван трисомией (три копии) хромосомы 18.
• Синдром Дауна, распространенное хромосомное заболевание, вызывается трисомией хромосомы 21.
• Синдром Патау вызывается трисомией хромосомы 13.
• Трисомия 9, которая считается четвертой по распространенности трисомией, встречается у многих долгожителей, но только в форме, отличной от полной трисомии, такой как синдром трисомии 9p или мозаичная трисомия 9. Они часто функционируют достаточно хорошо, но имеют тенденцию к проблемам с речью.
• Также задокументированы трисомия 8 и трисомия 16, хотя обычно они не доживают до рождения.

Некоторые аномалии вызваны потерей только части хромосомы, например.

• Cri du chat (крик кошки), от усеченной короткой руки на хромосоме 5. Название происходит от характерного крика младенцев, вызванного аномальным формированием гортани.
• 1p36 Синдром делеции из-за потери части короткого плеча хромосомы 1.
• синдром Ангельмана — в 50% случаев отсутствует сегмент длинного плеча хромосомы 15; делеция материнских генов, пример импринтингового расстройства.
• синдром Прадера-Вилли — в 50% случаев отсутствует сегмент длинного плеча хромосомы 15; делеция отцовских генов, пример нарушения импринтинга.

• Хромосомные аномалии также могут возникать в раковых клетках генетически нормального индивидуума; Одним из хорошо задокументированных примеров является филадельфийская хромосома, транслокационная мутация, обычно связанная с хроническим миелогенным лейкозом и реже с острым лимфобластным лейкозом.

Показания к диагностике

В идеале каждая пара, желающая завести ребенка, должна определить число своих хромосом с помощью кариотипа. Цель теста — оценить репродуктивный потенциал будущих родителей.

Кариотип может быть использован для выявления у здоровых людей генных мутаций, которые могут вызывать пороки развития и заболевания у детей. Тестирование следует проводить при наличии проблем с зачатием и неспособности зачать ребенка. Другие показания:

• один или обе супруга старше 35 лет;
• бесплодие и гормональные нарушения;
• интоксикация организма из-за условий работы или вредных привычек;
• неблагоприятные экологические условия в месте постоянного проживания;
• близкородственные браки;
• безуспешные попытки искусственного оплодотворения;
• частые самопроизвольные аборты;
• нахождение в группе риска из-за алкоголизма или наркомании в прошлом;
• известные случаи наследственных заболеваний в семьях супругов или у них самих;
• хромосомные мутации у старших детей.

Диагноз ставится один раз в жизни, поскольку кариотип человека не меняется с возрастом. Результаты интерпретирует генетик. Обычно они выглядят как 46XX для женщин и 46XY для мужчин. Если обнаружены аномальные изменения, они будут отличаться — например, 46XY21+ означает лишнюю хромосому в 21-й паре (синдром Дауна у мальчика). Длинный хромосомный рукав обозначается q, короткий — t, например, 46XX5t обозначает потерю короткого рукава в пятой паре (болезнь кошачьего плача у девочки).

Подготовка к анализу

На момент сдачи биологического материала для кариотипирования пациент должен быть здоров и находиться в хорошем состоянии. Инфекционные заболевания и обострение хронических болезней изменят результат. Поскольку для анализа требуются клетки на определенной стадии деления, подготовка заключается в устранении факторов, замедляющих их рост. За две недели до теста вы должны бросить курить и полностью исключить из своего рациона алкоголь и вредные продукты.

Если пациент принимает лекарства, спросите у врача, можно ли обойтись без них. Вы можете есть не менее чем за 9-11 часов до анализа крови и пить за 2-3 часа до него. Процесс диагностики занимает около двух недель. Помимо мононуклеарных лейкоцитов из крови, при необходимости могут быть исследованы фибробласты из кожи или костного мозга.

Прерывание процесса деления на стадии метафазы достигается добавлением колхицина. Из клеток, полученных при дифференциальном окрашивании, составляется кариограмма. Этот метод выявляет не только отдельные гомологичные хромосомы, но и их части, что позволяет обнаружить структурные изменения в генах и поставить точный диагноз.

Риски и их последствия

Если кариограмма показывает мутации или аномалии в генах, врач объясняет паре возможный риск рождения больного ребенка на этапе планирования беременности. Если у плода обнаружены отклонения от нормы, женщине могут предложить сделать аборт, не настаивая на этом. Врожденные пороки развития неизлечимы, поэтому супругам приходится принимать трудное решение.

Если риск невелик, генетик может назначить ряд лекарств, чтобы еще больше снизить вероятность развития заболевания. Венозная кровь используется для определения кариотипа при нарушениях репродуктивной функции у взрослых или для уточнения диагноза у детей; амниотическая жидкость используется при пренатальных обследованиях. Кариограмма также может быть использована для оценки общего состояния генов. Обнаружение возможно с помощью этого метода:

• генные мутации, влияющие на тромбооразование — нарушения в кровотоке мелких сосудов во время формирования плаценты могут быть причиной частых выкидышей и бесплодия;
• патологии Y-хромосомы (исследуется сперма);
• мутации генов, ответственных за детоксикацию организма;
• мутацию гена муковисцидоза.

Кроме того, может быть выявлена генетическая предрасположенность ко многим заболеваниям — диабету, сердечным приступам, заболеваниям суставов, высокому кровяному давлению.

Кариотип помогает решить проблему бесплодия и предотвратить рождение детей с неизлечимыми заболеваниями.

Особенности проведения манипуляции

Для исследования кариотипа супруга берется образец венозной крови. Лаборатория извлекает из крови лимфоциты, относящиеся к фазе деления. Эти данные оцениваются в течение трех дней. Методы исследования включают обработку клеток специальным веществом — митогеном. Его цель — увеличить скорость деления клеток. Во время этого процесса лаборант может наблюдать хромосомы, но это предотвращается специальной обработкой.

Структурная организация хромосомы становится более заметной после окрашивания. Это позволяет увидеть специфическую структуру каждой хромосомы. После окрашивания мазки анализируются: определяется их количество и структура.

Цитогенетическое исследование считается завершенным, если результаты соответствуют нормальным значениям.

Кариотип и йодограмма необходимы для исследования генетического материала. Для исследования достаточно образца не менее 12 клеток. В некоторых случаях кариотип с отклонениями исследуется при комплексном обследовании 100 клеток.

Какие патологии выявляются

У людей кариотип обычно состоит из 46 хромосом и обозначается как 46XX или 46XU. Если обнаружено отклонение от нормы, результат выглядит иначе. Например, третья лишняя хромосома 21 у женщины называется 46X21+.

Следующие аномалии могут быть обнаружены с помощью тестирования генетического материала:

1. Наличие третьей хромосомы в комплексе, что получило название трисомии (развивается синдром Дауна, при котором увеличен показатель ТВП). При наличии трисомии по 13 хромосоме возникает синдром Патау. При увеличении количества по 18-ой хромосоме — синдром Эдвардса. Появление лишней Х хромосомы (47 xxy или 48х xxy) в кариотипе у мужчины дает синдром Клайнфельтера (мозаичный кариотип).
2. Уменьшение числа хромосом в кариотипе, то есть отсутствие одной хромосомы в паре — моносомия;
3. Недостаток участка хромосомы, что называется делецией;
4. Удвоение отдельной области хромосомы, то есть дупликация;
5. Разворот хромосомного участка, получивший название инверсии;
6. Перемещение хромосомных участков — транслокация;

Люди не всегда серьезно относятся к тестам на наследственность. Люди не всегда легкомысленно относятся к проверке наследственности. Кариотип генотипа представляет собой внешний вид наследуемых характеристик. Исследование генетического материала помогает в раннем выявлении отклонений. Геном для кариотипа несет половину важной информации. Эти знания имеют большое значение для многих пар, которые страдают бесплодием или у которых в прошлом рождались дети с врожденными дефектами.

Исследование кариотипа позволяет выявить следующие генетические аномалии:

• мутации, являющиеся причинами тромбообразования и прерывания беременности;
• изменения У-хромосомы;
• изменения генов, приводящие к детоксикации, когда организм не в состоянии обезвреживать токсические агенты;
• Изменения, приводящие к развитию муковисцидоза.

Кроме того, кариотип человека содержит информацию о предрасположенности к различным заболеваниям (инфаркт, сахарный диабет, высокое кровяное давление). Исследование генетического состава позволяет вовремя предотвратить такие заболевания и сохранить высокое качество жизни на долгие годы.

Если выявлены отклонения

Если выявлены отклонения кариотипа (например, такие синдромы, как синдром Эдвардса или синдром Клайнфельтера), врач должен объяснить особенности возникшей патологии и то, как она влияет на вероятность рождения ребенка с различными генетическими заболеваниями. Генетик подчеркивает неизлечимость хромосомных и генетических аномалий. Если аномалия кариотипа выявляется на этапе беременности, родители сами принимают решение о рождении ребенка.

Врач предоставляет всю необходимую информацию, просто сообщая вам номер хромосомы и ее состав. Обнаружение отклонений в развитии плода является одним из медицинских показаний для прерывания беременности. Однако окончательное решение остается за женщиной.

К сожалению, кариотипические аномалии не поддаются лечению. Поэтому раннее выявление помогает избежать многих проблем при планировании ребенка. Следует помнить, что генетики также могут совершать ошибки. Поэтому от положительных результатов наличия аномалий не стоит отказываться. Тесты можно повторить в любое время. Во время беременности также проводятся ультразвуковое исследование и TP-тесты. Если результаты подтверждаются во второй раз, целесообразно рассмотреть альтернативные варианты воспитания ребенка. Для многих это способ реализовать себя в качестве родителей.

Кариотип это в биологии

Цель теста — выявить аномалии в структуре и количестве хромосом, которые могут стать причиной бесплодия или наследственных заболеваний у будущего ребенка.

МАТЕРИАЛ: 2 мл венозной крови в пробирке с литием и гепарином.

Подготовка к анализу: избегайте приема антибиотиков в течение месяца до анализа на кариотип. На момент взятия крови последняя простуда должна была пройти не менее двух недель назад. Необходимо направление.

Сбор/получение материала: В часы работы лаборатории.

Анализ кариотипа помогает ответить на следующие вопросы:

• Страдает ли ребенок наследственными заболеваниями?
• Имеются ли врожденные пороки развития, задержка физического, моторного или психоречевого развития, поведенческие аномалии, расстройства аутистического спектра?

• Каков прогноз для будущих детей?
• Где и какие анализы нужно сдать для подтверждения диагноза?
• Скрининговый тест показал высокий риск синдрома Дауна у плода. Что это значит?

• Анализ кариотипа на генетическое заболевание
• Показания для кариотипирования
• Дополнительная информация

Все живые организмы характеризуются уникальным набором хромосом, в которых хранится их генетическая информация. Совокупность морфологических характеристик полного набора хромосом, присутствующих в клетках организма определенного вида, называется кариотипом. Нарушения кариотипа приводят к генетическим заболеваниям и синдромам.

Исследование кариотипа — это анализ количества, формы и размера хромосом с помощью специального красителя. Метод исследования: световая микроскопия. Результат кариотипирования — это описание кариотипа в виде формулы с указанием общего числа хромосом, общего числа половых хромосом и хромосомных аномалий (перестроек), если они обнаружены.

Хромосомные аномалии могут привести к наследственным заболеваниям, бесплодию, выкидышам и рождению детей с различными пороками развития.

Нормальный кариотип человека содержит 46 хромосом: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом (геносом). Нормальный кариотип мужчины — 46,XY; нормальный кариотип женщины — 46,XX. Другие вариации обозначаются в соответствии с международной цитогенетической номенклатурой и могут потребовать консультации с генетиком.

Нормальный женский кариотип — 46.XX.

Нормальный мужской кариотип — 46,XY

Показания для детей:

• Множественные врожденные пороки развития, сопровождаемые клинически анормальным фенотипом или дизморфизмом.
• Умственная отсталость или другие нарушения развития.
• Нарушение половой дифференцировки или аномалии полового развития.

• Задержка психомоторного развития.
• Выраженные отклонения в росте (низкий, высокий) и размере головы (микроцефалия, макроцефалия).
• Наличие родственников с хромосомными перестройками, умственной отсталостью, врожденными пороками развития или репродуктивными потерями.

Анализ кариотипа в настоящее время широко используется для выявления хромосомных аномалий в пренатальной и постнатальной диагностике. Аномалии кариотипа могут быть связаны как с изменением числа хромосом, так и со структурой хромосом.

Виды анализа кариотипа

Аномальные кариотипы и хромосомные нарушения

Нормальный кариотип человека — 46,XX (женщины) и 46,XY (мужчины). Аномалии кариотипа у человека возникают на ранних стадиях развития организма: Если такое поражение происходит во время гаметогенеза, когда формируются гаметы родителей, то нарушается и кариотип зиготы, образующейся при их слиянии. Если зигота делится дальше, то все клетки эмбриона и развивающегося организма будут иметь одинаковый аномальный кариотип.

Однако аномалии кариотипа могут возникать и на ранних стадиях дробления зиготы; организм, развивающийся из такой зиготы, содержит несколько клеточных линий (клеточных клонов) с разными кариотипами. Такое разнообразие кариотипов всего организма или его отдельных органов называется мозаицизмом.

Обычно аномалии кариотипа у человека связаны с множественными пороками развития; большинство этих аномалий несовместимы с жизнью и приводят к спонтанным абортам на ранних стадиях беременности. Однако определенное количество эмбрионов (~2,5%) с аномальным кариотипом дожили до прерывания беременности.

Молекулярное кариотипирование, также известное как анализ хромосомных микрочипов или сравнительная геномная гибридизация (CGH) на чипах, является революционным методом геномных исследований.

Метод был разработан для выявления аномалий ДНК, известных как вариации числа копий генов, которые не могут быть обнаружены другими традиционными цитогенетическими методами, такими как стандартное кариотипирование или флуоресцентная гибридизация in situ (FISH).

Изменения в числе копий генов — это потеря геномных областей (делеции) или наличие дополнительных копий фрагментов ДНК (дупликации/амплификации). Аномалии ДНК могут вызывать различные заболевания, например, множественные врожденные дефекты, умственную отсталость, аутизм, эпилепсию и рак.

Молекулярное кариотипирование может быть использовано для выявления структурных, несбалансированных хромосомных перестроек, которые не могут быть обнаружены классическими цитогенетическими методами.

Анализ микроматриц хромосом целого генома обеспечивает более высокое разрешение (в 100-1000 раз), чем другие генетические анализы, такие как анализ кариотипа. Метод является ценным инструментом для обнаружения изменений в количестве копий генов небольшого размера (даже из нескольких сотен пар оснований).

Он позволяет выявлять известные и новые синдромы микроделеций и микродупликаций. Кроме того, метод позволяет идентифицировать гены, расположенные в области перестройки, и определить связь между этими генами и заболеванием.

Молекулярное кариотипирование используется для постнатальной диагностики сложных фенотипов, связанных с умственной отсталостью и множественными врожденными пороками развития. Он также используется в качестве диагностического метода в пренатальной диагностике.

В настоящее время молекулярное кариотипирование, основанное на технологии анализа хромосомных микросом, является важным инструментом в поиске правильного диагноза при многочисленных генетических заболеваниях.

Результаты кариотипирования обычно доступны через одну-две недели и могут быть представлены в следующей форме:

• Есть 46 хромосом, которые могут быть сгруппированы как 22 парные и 1 пара половых хромосом.
• Размер, форма и структура нормальные для каждой хромосомы. Такой кариотип обозначается как 46XX (для женщин) и 46XY (для мужчин).

Что еще нужно знать?

Не рекомендуется проводить этот тест на голодный желудок. В течение месяца до теста не следует принимать антибиотики, а в течение трех дней до теста не следует пить алкоголь. На момент сдачи анализа крови должно пройти не менее двух недель после простуды.

Как это делается

Для кариотипирования можно использовать любую популяцию делящихся клеток. Определение кариотипа человека проводится либо с помощью мононуклеарных лейкоцитов из образца крови, деление которых стимулируется добавлением митогенов, либо путем культивирования клеток, которые интенсивно делятся в физиологических условиях (фибробласты кожи, клетки костного мозга). Обогащение популяции клеточной культуры достигается путем остановки деления клеток в постфазе митоза путем добавления колхицина, алкалоида, который препятствует образованию микротрубочек и «вытягиванию» хромосом к полюсам деления клеток, тем самым предотвращая завершение митоза.

Клетки, полученные на стадии метафазы, фиксируются, окрашиваются и фотографируются под микроскопом; на основе полученных фотографий создается систематический кариотип — пронумерованный набор пар гомологичных хромосом (аутосом). Изображения хромосом выровнены по вертикали, короткие плечи направлены вверх и пронумерованы в порядке убывания размера; пара половых хромосом находится в конце набора.

Исторически первые недетализированные кариотипы, позволяющие классифицировать их на основе морфологии хромосом, были получены при окрашивании по Романовскому-Гимза, но более детальный анализ структуры хромосом в кариотипах стал возможен только с появлением методов дифференциального окрашивания. Классический и спектральный кариотип

Классический и спектральный кариотип

Классический кариотип получают путем окрашивания хромосом различными красителями или смесями различных красителей: Из-за различного связывания красителя в разных сегментах хромосомы, окрашивание происходит неравномерно и формируется характерная полосовая структура, которая отражает линейную гетерогенность хромосомы и является специфичной для гомологичных пар хромосом и их сегментов (за исключением полиморфных регионов, где встречаются различные аллельные варианты генов). Первый метод окрашивания, позволяющий получать такие подробные изображения, был разработан шведским цитологом Касперссоном. Также используются и другие красители. Эти методы в совокупности известны как дифференциальное окрашивание хромосом: Q-окрашивание — окрашивание гиппокампа акрилом Касперссона при флуоресцентном микроскопическом исследовании. Наиболее часто он используется для исследования Y-хромосомы (быстрое генетическое определение пола, выявление сдвигов между X и Y хромосомами или между Y хромосомой и аутосомами, скрининг на мозаицизм с Y хромосомой).

Окрашивание G — модифицированное окрашивание по Романовскому-Гимза. Он более чувствителен, чем Q-окрашивание, и поэтому используется в качестве стандартного метода для цитогенетического анализа. Он используется для выявления небольших аномалий и маркерных хромосом (сегментированных иначе, чем нормальные гомологичные хромосомы).

Окрашивание R — использует акридиновый оранжевый и подобные красители и окрашивает участки хромосом, которые не чувствительны к окрашиванию G. Он используется для выявления деталей гомологичных G- или Q-отрицательных сегментов сестринских хроматид или гомологичных хромосом.

Окрашивание С — используется для анализа центромерных районов хромосом, содержащих конститутивный гетерохроматин, и вариабельной дистальной части Y-хромосомы.