Цель и этапы тестирования кариотипа

Если ваш врач порекомендовал вам или вашему ребенку пройти тест на кариотип или после амниоцентеза, что влечет за собой этот тест? Какие состояния можно диагностировать с помощью кариотипа, какие этапы выполнения тестов и каковы его ограничения?

Что такое тест на кариотип?

Кариотип - это фотография хромосом в клетке. Кариотипы могут быть взяты из клеток крови, клеток кожи плода (из околоплодных вод или плаценты) или клеток костного мозга.

Состояния, диагностированные с помощью теста на кариотип

Кариотипы можно использовать для скрининга и подтверждения хромосомных аномалий, таких как синдром Дауна и синдром кошачьего глаза, и есть несколько различных типов аномалий, которые могут быть обнаружены.

Хромосомные аномалии:

• Трисомии, в которых есть три копии одной из хромосом, а не две.
• Моносомы, в которых присутствует только один экземпляр (вместо двух)
• Хромосомные делеции, при которых отсутствует часть хромосомы
• Хромосомные транслокации, при которых часть одной хромосомы прикрепляется к другой хромосоме (и наоборот, при сбалансированных транслокациях).

Примеры трисомий включают:

• Синдром Дауна (трисомия 21)
• Синдром Эдварда (трисомия 18)
• Синдром Патау (трисомия 13)
• Синдром Клайнфельтера (XXY и другие варианты) - синдром Клайнфельтера встречается у 1 из 500 новорожденных мальчиков.
• Синдром тройного Икс (XXX)

Пример моносомии включает:

• Синдром Тернера (X0) или моносомия X - Примерно 10% выкидышей в первом триместре связаны с синдромом Тернера, но эта моносомия присутствует только у 1 из 2500 живорождений.

Примеры хромосомных делеций включают:

• Синдром Кри-дю-Ша (отсутствует хромосома 5)
• Синдром Вильямса (отсутствует хромосома 7)

Транслокации. Есть много примеров транслокаций, включая транслокационный синдром Дауна. Робертсоновские транслокации довольно распространены и встречаются примерно у 1 из 1000 человек.

Мозаицизм - это состояние, при котором одни клетки тела имеют хромосомную аномалию, а другие нет. Например, мозаичный синдром Дауна или мозаичная трисомия 9. Полная трисомия 9 несовместима с жизнью, но мозаичная трисомия 9 может привести к рождению живого ребенка.

Когда это будет сделано

Есть много ситуаций, в которых ваш врач может порекомендовать кариотип. Они могут включать:

• Младенцы или дети с заболеваниями, которые предполагают хромосомную аномалию, которая еще не была диагностирована.
• Взрослые, у которых есть симптомы, указывающие на хромосомную аномалию (например, мужчины с болезнью Клайнфельтера могут оставаться недиагностированными до полового созревания или зрелого возраста). Некоторые из мозаичных трисомических расстройств также могут оставаться недиагностированными.
• Бесплодие: генетический кариотип может быть сделан на бесплодие. Как отмечалось выше, некоторые хромосомные аномалии могут оставаться недиагностированными до зрелого возраста. Женщина с синдромом Тернера или мужчина с одним из вариантов синдрома Клайнфельтера могут не знать об этом состоянии, пока они не справятся с бесплодием.
• Пренатальное тестирование: в некоторых случаях, например, при транслокационном синдроме Дауна, заболевание может быть наследственным, и родители могут пройти обследование, если ребенок родился с синдромом Дауна. (Важно отметить, что в большинстве случаев синдром Дауна является не наследственным заболеванием, а скорее случайной мутацией.)
• Мертворождение: Кариотип часто проводится в рамках обследования после мертворождения.
• Рецидивирующие выкидыши: родительский кариотип повторяющихся выкидышей может дать ключ к разгадке причин этих разрушительных повторяющихся выкидышей. Считается, что хромосомные аномалии, такие как трисомия 16, являются причиной как минимум 50% выкидышей.
• Лейкоз. Тестирование кариотипа также может быть выполнено для диагностики лейкемии, например, путем поиска филадельфийской хромосомы, обнаруженной у некоторых людей с хроническим миелогенным лейкозом или острым лимфолейкозом.

Вовлеченные шаги

Тест на кариотип может звучать как простой анализ крови, что заставляет многих задуматься, почему для получения результатов требуется так много времени. Этот тест на самом деле довольно сложный после сбора. Давайте рассмотрим эти шаги, чтобы вы могли понять, что происходит в то время, когда вы ждете теста.

1. Сбор проб

Первый шаг в выполнении кариотипа - это сбор образца. У новорожденных берут образец крови, содержащий эритроциты, лейкоциты, сыворотку и другие жидкости. Кариотип будет сделан на лейкоцитах, которые активно делятся (состояние, известное как митоз). Во время беременности образец может быть либо околоплодными водами, собранными во время амниоцентеза, либо кусочком плаценты, взятым во время пробы ворсинок хориона (CVS). В околоплодных водах содержатся клетки кожи плода, которые используются для создания кариотипа.

2. Транспортировка в лабораторию.

Кариотипы выполняются в специальной лаборатории, называемой цитогенетической лабораторией - лабораторией, изучающей хромосомы. Не во всех больницах есть цитогенетические лаборатории. Если в вашей больнице или медицинском учреждении нет собственной цитогенетической лаборатории, образец для анализа будет отправлен в лабораторию, которая специализируется на анализе кариотипа. Анализ исследуемой пробы проводят специально обученные технологи-цитогенетики, д.т.н. цитогенетики или медицинские генетики.

3. Разделение клеток

Для анализа хромосом образец должен содержать активно делящиеся клетки. В крови лейкоциты активно делятся. Большинство клеток плода также активно делятся. Как только образец попадает в цитогенетическую лабораторию, неделящиеся клетки отделяются от делящихся с помощью специальных химикатов.

4. Растущие клетки

Чтобы иметь достаточно клеток для анализа, делящиеся клетки выращивают в специальных средах или культуре клеток. Эта среда содержит химические вещества и гормоны, которые позволяют клеткам делиться и размножаться. Этот процесс культивирования может занять от трех до четырех дней для клеток крови и до недели для клеток плода.

5. Синхронизация ячеек

Хромосомы - это длинная цепочка ДНК человека. Чтобы увидеть хромосомы под микроскопом, хромосомы должны быть в наиболее компактной форме в фазе деления клеток (митоз), известной как метафаза. Чтобы привести все клетки к этой конкретной стадии деления, клетки обрабатывают химическим веществом, которое останавливает деление клеток в точке, где хромосомы наиболее компактны.

6. Освобождение хромосом из их клеток.

Чтобы увидеть эти компактные хромосомы под микроскопом, они должны находиться вне белых кровяных телец. Это делается путем обработки белых кровяных телец специальным раствором, который заставляет их взрываться. Это делается, пока клетки находятся на предметном стекле под микроскопом. Остатки лейкоцитов смываются, оставляя хромосомы на предметном стекле.

7. Окрашивание хромосом.

Хромосомы от природы бесцветны. Чтобы отличить одну хромосому от другой, на предметное стекло наносится специальный краситель, называемый красителем Гимза. Краситель Гимза окрашивает участки хромосом, богатые основаниями аденином (A) и тимином (T). При окрашивании хромосомы выглядят как нити со светлыми и темными полосами. Каждая хромосома имеет определенный узор из светлых и темных полос, который позволяет цитогенетику отличить одну хромосому от другой. Каждая темная или светлая полоса включает в себя сотни различных генов.

8. Анализ

После окрашивания хромосом предметное стекло помещают под микроскоп для анализа. Затем делается снимок хромосом. К концу анализа будет определено общее количество хромосом и хромосомы упорядочены по размеру.

9. Подсчет хромосом

Первый шаг анализа - подсчет хромосом. У большинства людей 46 хромосом. У людей с синдромом Дауна 47 хромосом. У людей также могут быть отсутствующие хромосомы, более одной лишней хромосомы или часть хромосомы, которая либо отсутствует, либо дублируется. Глядя только на количество хромосом, можно диагностировать различные состояния, включая синдром Дауна.

10. Сортировка хромосом.

Определив количество хромосом, цитогенетик приступит к их сортировке. Чтобы отсортировать хромосомы, цитогенетик сравнит длину хромосом, расположение центромер (области, где соединяются две хроматиды), а также расположение и размеры G-полос. Пары хромосом пронумерованы от наибольшего (число 1) до наименьшего (число 22). Есть 22 пары хромосом, называемые аутосомами, которые точно совпадают. Есть также половые хромосомы: у женщин две X-хромосомы, а у мужчин - X и Y.

11. Взгляд на структуру

Помимо изучения общего числа хромосом и половых хромосом, цитогенетик также будет изучать структуру конкретных хромосом, чтобы убедиться в отсутствии недостающего или дополнительного материала, а также структурных аномалий, таких как транслокации. Транслокация происходит, когда часть одной хромосомы прикрепляется к другой хромосоме. В некоторых случаях две части хромосомы меняются местами (сбалансированная транслокация), а в других случаях дополнительная часть добавляется или отсутствует только в одной хромосоме.

12. Окончательный результат.

В конце концов, окончательный кариотип показывает общее количество хромосом, пол и любые структурные аномалии отдельных хромосом. Создается цифровое изображение хромосом, все хромосомы упорядочены по номерам.

Пределы тестирования кариотипа

Важно отметить, что, хотя тестирование кариотипа может дать много информации о хромосомах, этот тест не может сказать вам, присутствуют ли определенные генные мутации, такие как те, которые вызывают муковисцидоз. Ваш генетический консультант может помочь вам понять, что вам могут дать тесты на кариотип, а что нет. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы оценить возможную роль мутаций генов в заболевании или выкидышах.

Также важно отметить, что иногда тестирование кариотипа может не выявить некоторые хромосомные аномалии, например, при наличии плацентарного мозаицизма.

В настоящее время тестирование кариотипа в пренатальном периоде является довольно инвазивным и требует амниоцентеза или взятия проб ворсинок хориона. Тем не менее, оценка внеклеточной ДНК в образце крови матери сейчас широко распространена как гораздо менее инвазивная альтернатива пренатальной диагностике генетических аномалий у плода.

Слово от Verywell

Ожидая результатов своего кариотипа, вы можете испытывать сильное беспокойство, и неделя или две, необходимые для получения результатов, могут показаться эонами. Найдите время, чтобы положиться на своих друзей и семью. Также может быть полезно узнать о некоторых состояниях, связанных с аномальными хромосомами. Хотя многие состояния с диагнозом кариотип могут быть разрушительными, многие люди, живущие с этими состояниями, имеют отличное качество жизни.