Badanie kariotypu - co to jest, kto powinien je wykonać?

Rodzaje badań kariotypu

Kariotypem nazywamy kompletny zestaw chromosomów obecny w komórkach somatycznych (czyli niebędących komórkami płciowymi) organizmu.

Wyróżnia się dwa główne rodzaje badań kariotypu:

• klasyczne badanie kariotypu - zobacz badanie ❱
• molekularne badanie kariotypu - zobacz badanie ❱

Badania te różnią się od siebie metodyką, rozdzielczością czy zakresem wykrywanych nieprawidłowości.

Na czym polega badanie kariotypu?

W zależności od rodzaju badania, są one realizowane w inny sposób. Badanie genetyczne kariotypu najczęściej wykonywane jest z limfocytów krwi obwodowej, materiał do analizy mogą jednak stanowić również komórki szpiku kostnego, fibroblasty, komórki obecne w płynie owodniowym czy komórki pobrane z trofoblastu.

Klasyczne badanie kariotypu

Pierwszym etapem klasycznego badania cytogenetycznego jest hodowla pozyskanych komórek in vitro. Następnie dodaje się do nich związki, które zatrzymują podziały komórek w określonej fazie - zwykle w metafazie, ponieważ to właśnie wtedy chromosomy są widoczne najlepiej.

W dalszej kolejności przygotowywane są preparaty chromosomowe - w tym etapie komórki są utrwalane, po czym ich zawiesina nakrapiana jest na szkiełko podstawowe (dzięki niemu możliwa jest ocena preparatu pod mikroskopem), a następnie wybarwiana. Metody wybarwiania mogą być różne, najczęściej stosowana jest technika prążków G (inne techniki to np. prążki Q, prążki C czy prążki R).

Odpowiednio przygotowane preparaty są następnie oceniane dzięki analizie mikroskopowej i programom komputerowym - pozwala to na ostateczne określenie morfologii i liczby poszczególnych chromosomów.

Badanie molekularne kariotypu - fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH)

Jedną z technik zaliczaną do cytogenetyki molekularnej jest fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH). Dzięki niej możliwe jest zobrazowanie poszczególnych fragmentów materiału genetycznego wykrywanych przy pomocy komplementarnych sond wyznakowanych barwnikami fluorescencyjnymi.

Początkowo przebieg badania jest bardzo podobny do procedury klasycznego badania cytogenetycznego, dzięki czemu na szkiełku podstawowym uzyskiwane są pozbawione cytoplazmy jądra komórkowe. Są one następnie utrwalane i poddawane działaniu wysokiej temperatury (czego skutkiem jest denaturacja DNA) oraz inkubacji z daną sondą molekularną. Wyznakowana sonda molekularna ulega hybrydyzacji z konkretnym fragmentem DNA (możliwe jest jednoczesne stosowanie kilku sond wyznakowanych różnymi barwnikami fluorescencyjnymi). Następnie nadmiar niezużytej sondy jest usuwany, a badany materiał poddawany jest analizie w mikroskopie fluorescencyjnym.

Badanie techniką FISH uznawane jest za doskonałe uzupełnienie klasycznego badania cytogenetycznego, a stosowane jest przede wszystkim w diagnostyce nowotworów, diagnostyce zespołów mikrodelecyjnych czy w ramach diagnostyki preimplantacyjnej i prenatalnej.

Badanie molekularne kariotypu - porównawcza hybrydyzacja do mikromacierzy (aCGH)

Porównawcza hybrydyzacja do mikromacierzy to jedna z najnowocześniejszych technik biologii molekularnej (aCGH) - dzięki niej jest możliwe przebadanie kompletnego zestawu chromosomów przy rozdzielczości nieosiągalnej w klasycznym badaniu kariotypu i metodzie FISH.

Na analizę molekularną kariotypu przy pomocy techniki aCGH składa się kilka etapów:

• wyizolowanie DNA osoby badanej,
• znakowanie DNA pacjenta oraz prawidłowego DNA referencyjnego przy pomocy różnych znaczników fluorescencyjnych,
• hybrydyzacja DNA referencyjnego i DNA pacjenta z sondami molekularnymi na mikromacierzach,
• odpłukanie niezwiązanej fluorescencji i odczyt poziomu fluorescencji emitowanej przez DNA referencyjny i DNA osoby badanej,
• przeprowadzenie analizy bioinformatycznej obrazu mikromacierzy.

Co można wykryć dzięki badaniu kariotypu?

Celem badania kariotypu jest przeanalizowanie zestawu chromosomów osoby badanej w celu określenia ich liczby i morfologii. Mianem chromosomów nazywane są struktury wewnątrzkomórkowe, które zawierają kompleksową informację genetyczną - prawidłowa ilość chromosomów w komórkach somatycznych człowieka wynosi 46.

Wszystkie chromosomy pogrupowane są w pary, można podzielić je na:

• chromosomy autosomalne, czyli niezwiązane z płcią - są to chromosomy z par od 1 do 22;
• chromosomy płci (allosomy) - stanowią one 23. parę chromosomów i determinują płeć. U kobiet występują 2 chromosomy X, a u mężczyzn - 1 chromosom X oraz 1 chromosom Y.

Kariotyp ustalony na podstawie analizy cytogenetycznej jest zapisywany w określony sposób - zapis ten złożony jest z liczby wszystkich chromosomów obecnych w komórce somatycznej i liter określających chromosomy płci.

Zapis prawidłowego kariotypu męskiego i żeńskiego przedstawia się więc następująco:

• 46, XX - prawidłowy kariotyp żeński,
• 46, XY - prawidłowy kariotyp męski.

W kariotypie niektórych osób obecne są jednak nieprawidłowości nazywane aberracjami chromosomowymi, co skutkuje występowaniem różnych zaburzeń zdrowotnych.

Wykrycie takich aberracji możliwe jest właśnie dzięki badaniu kariotypu.

Aberracje chromosomowe można podzielić na dwie główne grupy:

• aberracje chromosomowe liczbowe,
• aberracje chromosomowe strukturalne.

W przypadku aberracji chromosomowych liczbowych w komórce obecna jest nieprawidłowa ilość chromosomów, zalicza się do nich m.in. monosomię (brak 1 chromosomu z pary homologicznej, np. zespół Turnera), trisomię (obecność dodatkowego chromosomu w danej parze homologicznej, np. zespół Downa, zespół Klinefeltera, zespół Edwardsa) czy triplodię (obecność dodatkowego, haploidalnego zestawu chromosomów - ilość chromosomów w komórce wynosi wtedy 69 zamiast 46).

Główne aberracje chromosomowe strukturalne to natomiast delecje, duplikacje, inwersje oraz translokacje. Delecja polega na utracie fragmentu chromosomu, duplikacja - na podwojeniu fragmentu chromosomu, inwersja - na odwróceniu fragmentu chromosomu o 180 stopni. Mianem translokacji określa się natomiast przeniesienie fragmentu chromosomu na inne miejsce tego samego chromosomu lub na zupełnie inny chromosom.

Aberracje chromosomowe strukturalne mogą być zrównoważone (inwersje, translokacje zrównoważone) - oznacza to, że nie zmienia się ilość materiału genetycznego, tylko jego rozmieszczenie w genomie. W takim przypadku aberracja może nie wywoływać u nosiciela żadnych widocznych objawów, ale być przyczyną np. niepowodzenia rozrodu czy obecności wady genetycznej u potomstwa. Należy podkreślić, że aberracje zrównoważone nie są wykrywane podczas analizy molekularnej kariotypu przy pomocy porównawczej hybrydyzacji do mikromacierzy - badanie to wykrywa jednak submikroskopowe zmiany genomowe (mikrodelecje, mikroduplikacje), które uznawane są za częste przyczyny wad wrodzonych, niepełnosprawności intelektualnej, autyzmu czy opóźnienia rozwoju.

Jakie są wskazania do wykonania badania kariotypu?

Badanie kariotypu można wykonać w dowolnym momencie życia (możliwe jest jego ustalenie nawet u płodu), a raz uzyskany wynik obowiązuje już zawsze.

Wskazaniem do wykonania badania kariotypu są takie czynniki jak:

• występowanie u pacjenta cech charakterystycznych dla choroby spowodowanej aberracją chromosomową,
• występowanie choroby o nieznanej etiologii,
• opóźnienie psychoruchowe,
• niepełnosprawność intelektualna,
• cechy autyzmu,
• nieprawidłowa budowa narządów płciowych,
• brak cech dojrzewania płciowego, brak miesiączki,
• niedobór wzrostu,
• planowanie ciąży - badanie kariotypu można przeprowadzić profilaktycznie w ramach przygotowań do ciąży,
• przygotowanie do procedury zapłodnienia pozaustrojowego - jest to standardowe badanie zalecane przez specjalistów w takim przypadku,
• przebyte poronienie - badaniu poddani mogą być zarówno rodzice, jak i materiał poronny,
• problemy z poczęciem dziecka,
• urodzenie dziecka z wadą genetyczną z poprzedniej ciąży,
• diagnostyka prenatalna - możliwa jest ocena kariotypu rozwijającego się płodu,
• nosicielstwo aberracji chromosomowej przez partnera / bliskiego krewnego,
• występowanie wad genetycznych, niepłodności, poronień wśród bliskich krewnych,
• diagnostyka nowotworów - umożliwia sprawdzenie, czy obecne są aberracje chromosomowe swoiste dla danego typu nowotworu.

Ceny badań kariotypu

Cena badania kariotypu zależna jest od zastosowanej technologii, czułości testu i zakresu wykrywanych zaburzeń chromosomowych.

Badanie kariotypu - ceny:

• Klasyczne badanie kariotypu - cena: ok. 400 zł ❱
• Badanie kariotypu metodą FISH - cena: 700 - 1300 zł
• Badania kariotypu metodą aCGH - cena: ok. 1700 zł ❱

Bibliografia:

1. Drewa G., Ferenc T., Genetyka medyczna, Wrocław, Elsevier Urban & Partner, 2011, ISBN 978-83-7609-295-9
2. Macheta A., Chocholska S., Podhorecka M., Genetic methods in diagnosis of hematooncological disorders, Postepy Hig Med Dosw 2015, 69:475-487
3. Szczałuba K., Obersztyn E., Mazurczak T., Zastosowanie nowoczesnych technik cytogenetyki molekularnej w diagnostyce wrodzonych wad rozwojowych, Perinatologia, Neonatologia i Ginekologia 2010, 3(2):108-116