Wykład : Badania cytogenetyczne w praktyce

Cytogenetyka: zastosowania diagnostyczne w medycynie

Przedmiotem zainteresowania cytogenetyki są chromosomy.
Cytogenetyka kliniczna – bada chromosomy w komórce oraz ich nieprawidłowości.

I. Aberracje chromosomowe:

-wrodzone (konstytutywne) – nieprawidłowości chromosomowe występują we wszystkich komórkach lub w niektórych liniach komórkowych. Od poczęcia albo od wczesnego etapu embriogenezy.

-nabyte – powstałe w czasie życia pacjenta, występujące w tkankach nowotworowych

II. Aberracje chromosomowe występujące najczęściej u noworodków:

- aneuploidie chromosomów płciowych X i Y

- trisomie 21, 18, 13

- aberracje strukturalne niezrównoważone i zrównoważone

- chromosom markerowy

Nieprawidłowości chromosomowe wiążą się z około 50% poronień w I trymestrze ciąży.

2-5% noworodków ma wrodzone wady rozwojowe duże lub małe

0,5-1,3% to częstość występowania więcej niż jednej wady wrodzonej u noworodków

Jedna wada wrodzona może zwiastować inną, np. kciuk trój paliczkowy, wodogłowie > wskazują również na występowania innych wad

III. Małe anomalie:

- nie zawsze przesądzają o rozpoznaniu zespołu genetycznego

- występują u 14-40% zdrowych osób

- zmarszczki nakątne są obecne u około 30% zdrowych niemowląt i zanikają w pierwszych miesiącach życia w miarę rozwoju twarzy

- małpia bruzda na jednej dłoni jest u 4% zdrowych

IV. Zespoły chromosomowe:

Objawy zespołów chromosomowych są liczne i zmienne. Każdy zespół charakteryzuje się pewnym zestawem cech fenotypowych. Cechy dodatkowe pojawiają się u pewnego odsetka chorych.

V. Rozpoznanie i potwierdzenie występowania zespołu chromosomowego:

- pozwala na zaplanowanie postępowania medycznego i uniknięcia powikłań, np.

-zespół Downa – diagnostyka w kierunku wad serca i niedoczynności tarczycy

- zespół Beckwitha – Wiedemanna – wdrożenie leczenia hipoglikemii i monitorowanie występowania guzów nowotworowych

VI. Poliploidie:

- dodatkowy haploidalny zestaw chromosomów

- 7,5% poronień samoistnych

- odpowiada za około 90% przypadków częściowego zaśniadu groniastego (nieliczne dzieci rodzą się z kariotypem mozaikowym)

ZAŚNIAD GRONIASTY:

1. Rozwój androgen etycznych zygot (z obu przedjądrzy męskich)

- prawidłowo rozwinięty trofoblast, upośledzone są struktury budowy zarodka, rozwój embrionu jest powolny i dochodzi do poronienia

- nadmierny rozwój błon płodowych łożyska – łożysko hipertroficzne

2. Gynogenetyczne zygoty (z obu przedjądrzy żeńskich)

- niedorozwój trofoblastu, embrion rozwija się intensywnie

- z powodu zahamowania rozwoju tkanek pozazarodkowych powstaje łożysko hipotroficzne

- poronienie z powodu niedożywienia

VII. Badanie aberracji chromosomowych wrodzonych:

-prenatalne

-postprenatalne

- niestabilności chromosomowej

1. Badania prenatalne – przedurodzeniowe

- płyn owodniowy, krew płodowa z żyły pępowinowej, komórki kosmówki

- badanie kariotypu płodu

Amniocenteza – pobranie płynu owodniowego (ma żółty kolor)

WSKAZANIA:

- zwiększone ryzyko występowania aberracji chromosomowych stwierdzone na podstawie USG lub badań przesiewowych

- ciąża powyżej 35 roku życia

2. Badania postnatalne

- dotyczą noworodków, dzieci i dorosłych

- krew obwodowa pobrana na heparynę

WSKAZANIA:

- Zauważalne zmiany w fenotypie

- u dzieci:

• zaburzenia w rozwoju psychoruchowym,

• cechy dysmorficzne,

• zaburzenia rozwoju układu płciowego

- u dorosłych – zaburzenia rozrodu

3. Badanie niestabilności chromosomowej:

- „niestabilność” – predyspozycja chromosomów do powstawania aberracji i nieprawidłowe zachowania się chromosomów w komórce

- skutki:

- liczne pęknięcia chromatyd

- liczne aberracje chromosomowe

- spontaniczne aberracje chromosomowe

- przedwczesne rozchodzenie się centromerów

- zwiększona częstość wymiany siostrzanych chromatyd

- wrodzona niestabilność chromosomów związana z upośledzeniem naprawy DNA może być podłożem wrodzonych wad genetycznych

Badanie niestabilności chromosomowej polega na badaniu skuteczności naprawy DNA pod wpływem czynników uszkadzających DNA.

Materiałem do tych badań może być:

-krew pacjenta

- fibroblasty skóry

Badanie te są prowadzone w inny sposób niż klasyczne badania postnatalne.

Choroby spowodowane zaburzeniami naprawy DNA

- ataksja – teleangiektazja

- zespół Blooma

- anemia Fanconiego

- zespół Nijmegen

VIII. Badanie aberracji nabytych:

- niektóre typy komórek nowotworowych wykazują specyficzne aberracje chromosomowe mające znaczenie rokownicze

- wykrycie danej mutacji może wskazać nam drogę leczenia

- badanie polega na badaniu kariotypu tkanki nowotworowej a nie pacjenta!

IX. Cytogenetyka nowotworów:

- szczególna funkcja diagnostyczna cytogenetyki w hematologii : specyficzne rodzaje aberracji dla danych typów białaczek; aberracje mogą być markerami prognostycznymi

- badania są znacznie trudniejsze – analiza chromosomów o niskiej rozdzielczości – chromosom komórek nowotworowych są gorszej jakości

- guzy lite – mniej rozpowszechnione badania

- rearanżacje chromosomowe odgrywają ważną rolę w patogenezie raków pochodzenia nabłonkowego

( www.atlasgeneticsoncology.org)

X. ISCN – międzynarodowe nazewnictwo i nomenklatura opisująca chromosomy oraz ich aberracje

- jednoznaczna identyfikacja badanego regionu chromosomu oraz wykrytej aberracji

- aktualizowana baza

- jednakowy we wszystkich krajach i ściśle określony

XI. Mozaikowatość

- występowanie w jednym organizmie 2 lub więcej linii komórkowych o różnym kariotypie pochodzącym z jednej zygoty

Przyczyny:

- nieprawidłowa gameta – zarodek z aberracją chromosomową – autokorekta na drodze ratowania embrionu - część komórek odzyska prawidłowy zestaw chromosomów

- prawidłowe gamety – aberracja powstaje podczas pierwszych podziałów zygoty; część komórek jest prawidłowa a część nie

Linia komórkowa z monosomią jest letalna (oprócz 45,X/46,XX)

Czas:

- autokorekta – ratowanie embrionu – im wcześniej dojdzie do naprawy tym większa szansa na większą liczbę prawidłowych komórek

- aberracja postzygotyczna – im wcześniej powstanie tym większe skutki kliniczne

- błędy mitotyczne podczas pierwszych podziałów zygoty prowadzą do szybkiej śmierci

Mozaikowatość czasem jest ograniczona do jednego narządu, dlatego trzeba określić kariotyp innych komórek oprócz limfocytów (np. fibroblastów)

Rzadkie jest występowanie nieprawidłowych komórek w gonadach. Możliwość(?) jest brana przy szacowaniu ryzyka.

Przy badaniach prenatalnych zawsze trzeba brać pod uwagę mozaikowatość, ponieważ łożysko może mieć inny kariotyp niż płód

XII. UPD – Disomia uniparentalna

- sytuacja kiedy organizm o prawidłowym euploidalnym zestawie chromosomów zawiera parę chromosomów homologicznych pochodzących od jednego rodzica

- nie jest możliwa do wykrycia w badaniu cytogenetycznym, tylko w badaniach molekularnych

• zespół Angelmana – ch.15 od ojca

• zespół Pradera – Willego – ch.15 od matki

• Zespół Beckwitha – Wiedermanna - ch.11

xiii. Materiały do badań:

krew obwodowa – b.postnatalne

fibroblasty skóry – b.postnatalne, post mortem u noworodków (podejrzenie mozaikowatości)

płyn owodniowy (najlepszy) – b.prenatalne – otrzymana rozdzielczość jest dużo większa niż w przypadku trofoblastów; amniocenteza w 4 tyg. ciąży (0,5% ryzyko poronienia); 15-18 tyg

biopsja trofoblastu kosmówki w pierwszym trymestrze (1,5-2% poronień); 10-11 tyg

krew pępowinowa – b.prenatalne; trudne; 18-20tyg. ciąży

trofoblast lub tkanki płodu z abrazji

ciałka kierunkowe i blastomery- badania preimplantacyjne