Streszczenie

Kariotypowanie to analiza chromosomów pobranych z mitotycznie dzielących się komórek somatycznych, polegająca na określeniu liczby i struktury chromosomów. Materiał otrzymywany jest z hodowli, następnie barwiony oraz analizowany przy pomocy mikroskopu fluorescencyjnym. Lekarz po otrzymaniu wyniku kariotypu powinien się dowiedzieć czy kariotyp jest prawidłowy czy nie, jeśli nie, jakiego typu aberracje chromosomowe występują u pacjenta? Należy też wspomnieć o technice molekularnego kariotypowania SKY, która wypiera tradycyjne badanie kariotypowania, ze względu na o wiele wyższą precyzyjność badania.

Znajomość badań genetycznych oraz ich interpretacja jest niezbędna w pracy każdego lekarza- wystarczy spojrzeć na wyniki wyszukiwania publikacji zawartych w PubMed czy innych zbiorach medycznych: niemal każda dziedzina medycyny wymaga znajomości i interpretacji wyników tych badań. Techniki badań wykorzystywanych w medycynie można ogólnie podzielić na cytogenetyczne oraz molekularne. Do badań cytogenetycznych zalicza się następujące metody: oznaczanie kariotypu, metody analizy chromosomów, analizę cytometryczną oraz identyfikację chromatyny płciowej. Jedną z metod biologii molekularnej, znajdujących zastosowanie m.in. w medycynie prenatalnej, onkologii, genetyce klinicznej czy pediatrii jest kariotypowanie.

W czym przydatny jest kariotyp chorego?
Oznaczanie kariotypu to analiza chromosomów pobranych z mitotyczniedzielących się komórek somatycznych, polegająca na określeniu liczby i struktury chromosomów. Materiał otrzymywany jest z hodowli komórkowej in vitro (mitotyczne namnażanie komórek) komórek limfocytów, fibroblastów skóry, amniocytów i komórek trofoblastu (w medycynie prenatalnej wespół z wiekiem matki oraz przeziernością karku płodu służy oszacowaniu ryzyka aberracji chromosomowych płodu (1)), komórek nowotworowych szpiku czy komórek litych guzów nowotworowych (prognostyka nowotworów i wybór odpowiedniej metody leczenia(2)). Kolejnym krokiem jest analiza chromosomów, pozwalająca na zróżnicowanie każdej z 23 par chromosomów. Za pomocą techniki analizy prążkowej uzyskiwany jest specyficzny obraz chromosomów o różnym układzie poprzecznych prążków.

Istnieją trzy główne techniki barwienia prążków:
G- czyli barwnika Giemzy (badanie standardowe)
Q- barwienie kinakryną (ang. Quinacrine)- pierwsza metoda barwienia wykorzystana do zobrazowania schematu prążków
R – tzw. barwienie odwrotne (ang. Reverse)
Układ prążków, różniących się wielkością i zabarwieniem, odzwierciedla strukturę chromosomów: ciemne prążki G odpowiadają regionom o dużej zawartości zasad A-T, a zarazem późnoreplikującym fragmentom DNA. Zawierają one nieliczne aktywne geny; różniące się od regionów jaśniejszych różnym składem białek. Jasne regiony to z kolei wcześniereplikujące i aktywne transkrypcyjnie euchromatyny. Wzór prążków G jest podobny do obrazu prążków Q. Prążki G są uzyskiwane przez trawienie chromosomów trypsyną, a następnie barwione odczynnikiem Giemzy (technika GTG) lub Wrighta (GTW). Prążki Q powstają w wyniku barwienia chromosomów pochodnymi akrydyny (technika QFQ). Wzór prążków R stanowi odwrotność prążków. Określenie nieprawidłowości wzoru prążkowego, sugerującą aberrację chromosomu, wymaga zastosowania dodatkowego barwienia, np. technika wybarwienia heterochromatyny centromerowej (3) Metoda szczególnie przydatna przy barwieniu dystalnych fragmentów chromosomów. (4)
Główne prążki na każdym chromosomie są ponumerowane, zatem np. 14q32 oznacza drugi prążek w trzecim regionie na ramieniu długim chromosomu 14. Subprążki są oznaczane ułamkami dziesiętnymi (po przecinku np. 14q32,3). Istotną częścią analizy jest identyfikacja aktywnego i nieaktywnego chromosomu X (translokacja X i autosomalne).

Jakie są zatem zasady analizy kariotypu?
Wykonanie kariotypu służy potwierdzeniu lub wykluczeniu zaburzeń liczby i większości dużych aberracji strukturalnych chromosomów (wystarczy zatem niższa rozdzielczość 550 prążków). W przypadku określenia mikrodelecji lub małych aberracji ten kariotyp może okazać się nie wystarczający- w tym wypadku niezbędne byłoby wykonanie badania o rozdzielczości 850 prążków (obecnie ta technika została zastąpiona przez metodę FISH- fluorescent in situ hybridization ).
Należy pamiętać, iż wiarygodny wynik badania kariotypu, powinien spełniać określone zasady:
- określenie liczby chromosomów w 15-20 metafazach, a gdy istnieje podejrzenie aberracji chromosomów płci lub mozaikowatości chromosomowej w co najmniej 3-5 metafazach
- szczegółowa analiza w 3-5 metafazach
- dostosowanie stopnia rozdzielczości do podejrzanego schorzenia (5).
Z otrzymanego przez lekarza badania można uzyskać następujące informacje:
- jaka jest liczba chromosomów? - jakie są chromosomy płciowe? - czy i jaka aberracja chromosomowa wystąpiła u pacjenta?
Przeanalizujmy zatem przykładowe zapisy kariotypów:
46,XX to zdrowa kobieta
46, XY to zdrowy mężczyzna.

Znaki „plus” lub „minus” przed numerem informują o brakującej lub dodatkowej parze chromosomów np. 47, XX , +18 czyli trisomia chromosomu 18
Aberracje strukturalne opisuje symbol danej aberracji (del – delecja, inv- inwersja, trans- translokacja itd.) oraz numer chromosomu, na której występuje, np.: del (2) etc.
Ramię, na którym występuje aberracja, oznaczane jest symbolem „p”- od petit –„małe”, krótkie ramię chromosomu, oraz „q” ramię długie.
I tak np.:
47, XY + 21 to mężczyzna z trisomią chromosomu 21 (zespól Downa)
45, X monosomnia Turnera
46, X, r(X) kobieta z jednym prawidłowym chromosomem X i jednym chromosomem pierścieniowym

Należy zaznaczyć, że niektóre widoczne w badaniach cytogenetycznych zmiany, nie wpływają jednak na fenotyp pacjenta. Według Wyand i Tonk (5) regiony chromosomów mogą różnić się wielkością, barwieniem lub morfologią. Istnieją dwa podstawowe terminy, używane zamiennie w literaturze : polimorfizm oraz wariant . Bardziej poprawne jednakże w kontekście chromosomu jest użycie drugiego określenia, polimorfizm odnosi się bardziej do molekuł czy genów (6).