Кариотипическое исследование, т.е. изучение количества и структуры хромосом с помощью цитогенетических или молекулярных методов, обычно проводится при диагностике выкидышей, бесплодия и генетических дефектов, выявленных у детей. Обследование также полезно, например, в гематоонкологической диагностике, позволяя обнаружить причину некоторых видов рака. Для исследования кариотипа чаще всего используется кровь из периферической вены. Также может быть взят костный мозг, слюна, околоплодные воды или ворсины хориона.
Что такое исследование кариотипа, почему оно проводится только один раз в жизни и что означают аббревиатуры «t, del, inv, +» в результате анализа?
Содержание статьи
Кариотип – что это такое?
Хромосомы – это структуры, расположенные в ядре каждой соматической клетки организма, позволяющие пространственно организовать дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), т.е. генетический материал, являющийся носителем генетической информации.
Кариотип представляет собой набор хромосом, свойственных каждому организму, унаследованных от родителей в момент оплодотворения яйцеклетки. В случае человеческого тела нормальное количество хромосом составляет 46: 23 хромосомы наследуются от матери и 23 от отца.
Двадцать две пары хромосом (от 1 до 22) – аутосомы, т.е. хромосомы, отвечающие за передачу генетической информации, связанной с наследованием соматических признаков (не связанных с полом и определяющих, например, рост, цвет глаз, волос и кожи, склонность к определенным заболеваниям и т.д.).
Двадцать третья пара хромосом – аллосомы или гетеросомы, т.е. X и Y хромосомы определяющие биологический пол – комплекс, характеризующий женский пол — XX, мужской пол — XY.
Что такое анализ на кариотип
Исследование кариотипа (кариотипирование) направлено на оценку количества и структуры (морфологии) хромосом, находящихся в метафазной стадии цикла деления клеток.
Анализ выполняется для обнаружения анеуплодии, т.е. наличия дополнительных хромосом или отсутствия одной из хромосом, приводящих:
- к нарушениям в количестве генетического материала в клетках;
- структурным аберрациям, т.е. делециям, инверсиям или транслокациям (включая сбалансированные и несбалансированные транслокации), заключающимся в изменении распределения генетического материала в одной или нескольких хромосомах.
Иногда могут возникать отклонения в кариотипе, которые у обремененного ими человека приводят к нарушениям развития или возникновению определенных генетических заболеваний.
В других случаях отклонения в кариотипе не вызывают нарушений у носителя аномального кариотипа, но мешают ему иметь потомство или препятствуют родам, беременности или рождению здорового ребенка (например, сбалансированные транслокации).
Виды исследований кариотипов – классические и молекулярные
Исследования кариотипа могут быть выполнены с использованием двух типов методов:
- классического микроскопического цитогенетического исследования, состоящего из микроскопической оценки соответствующим образом окрашенных хромосом;
- более современных молекулярных методов (aCGH) и теста FISH (флуоресцентная гибридизация in situ).
Подготовка к обследованию
Кариотипическое исследование – это исследование, которое можно проводить у пациента один раз в жизни, так как его результат остается неизменным. При этом на обследование не влияют никакие факторы: прием пищи, физические нагрузки, прием лекарств. Подготовка к анализу не требуется.
Кариотипирование проводится с помощью образца венозной крови, взятого у пациента из локтевого сгиба. В обоснованных случаях (например, при пренатальной диагностике) кариотипное исследование может проводиться, например, с использованием околоплодных вод или материала из биопсии ворсин хориона.
В случае классического исследования кариотипа цитогенетическими методами, из взятого у пациента образца крови выделяют лимфоциты и подвергают клеточной культуре in vitro. Затем их рост и размножение ингибируются (подавляются) в тот момент, когда хромосомы лучше всего видны, то есть на стадии метафазы клеточного цикла (фазы деления клеток).
Затем хромосомы окрашивают красителями и подвергают микроскопическому анализу для оценки их количества, размера и структуры, среди прочего, путем оценки участков, видимых после окрашивания.
Как проводят исследование кариотипа классическим методом
Классическое цитогенетическое кариотипирование предполагает микроскопический анализ целых хромосом в метафазной стадии. Хромосомы обычно получают из культивируемых in vitro лимфоцитов, выделенных из периферической крови и подвергнутых воздействию ферментов и окрашиванию с использованием красителей, выбранных для метода.
Благодаря окрашиванию на микроскопическом изображении в системе, характерной для данной пары хромосом, образуются более темные и светлые полосы (Q, G, R, C, T).
Когда в исследовании используется методика, предотвращающая полосатость, микроскопический анализ основан на классификации хромосом на одну из семи групп (A-G) по длине и расположению центромеры хромосомы (характерное сужение, разделяющее два плеча хромосомы).
Цитогенетическая оценка позволяет изучить количество и структуру всех алло- и аутосом пациента и выявить числовые и структурные аберрации.
Кариотип – молекулярный анализ (FISH) и aCGH
Более современные исследования кариотипа выполняются с использованием сравнительной гибридизации микрочипов (aCGH) и флуоресцентной гибридизации in situ (тест FISH).
- Метод FISH. Проводится с использованием флуоресцентных («цветно-светящихся») ДНК-зондов и помощью флуоресцентной микроскопии позволяет обнаружить специфическую последовательность ДНК в тестируемом генетическом материале. Метод применяется при изучении клеточных ядер на метафазной и межфазной стадиях и в тех случаях, когда при классическом исследовании кариотипа невозможно определить место перегруппировки или точный тип аберрации (мутации), трещин или транслокации (смещения). Метод FISH позволяет оценить микроделецию и микродупликацию (микродублирование).
- Метод aCGH. Используя ДНК пациента и эталонную (нормальную) ДНК, метод aCGH с высоким разрешением позволяет обнаруживать дополнительный генетический материал или его отсутствие. В ходе теста генетический материал и эталонная ДНК, полученные от пациента, маркируются с помощью флуоресцентных маркеров, а затем подвергаются процессу гибридизации (соединения, смешивания) с молекулярными зондами на микрочипах с последующим считыванием флуоресценции, испускаемой образцами ДНК. Изображение микрочипов анализируется с помощью методов биоинформатики.
Преимущество молекулярного тестирования, как и в методе FISH, — возможность обнаружения микроделеций и микродупликаций, которые не могут быть обнаружены с помощью классического цитогенетического метода.
Кариотипическое исследование – показания
Наиболее распространенные показания к кариотипному обследованию у женщин и мужчин относятся:
- Акушерские проблемы. Трудности с беременностью и вынашиванием беременности, повторные выкидыши, мертворождения;
- Рождение ребенка с пороками развития;
- Подготовка к экстракорпоральному оплодотворению.
В случае диагностики заболеваний, не связанных с попытками продолжения рода, предпринятыми парой, показание к исследованию кариотипа – подозрение на генетическое заболевание вследствие:
- аномального фенотипа и пороков развития;
- интеллектуальной и психической задержки;
- особенностей из спектра аутизма;
- отсутствия полового созревания, включая аменорею, дефицит роста, аномальное строение половых органов;
- семейного анамнеза, отягощенного больным потомством (врожденные дефекты или множественные выкидыши).
Если результаты неинвазивных пренатальных тестов, выполненных у беременной пациентки, указывают на возможность хромосомных аберраций у плода, также целесообразно кариотипирование из образца околоплодных вод.
В случае анализов, выполняемых в связи с акушерскими проблемами, не каждый аномальный результат кариотипа исключает зачатие здорового потомства парой.
В таких случаях необходимо будет проконсультироваться с генетиком, который представит возможные последствия той или иной ситуации.
Тест кариотипа – нормы и основные генетические аберрации
Результат классического цитогенетического теста заключается в регистрации кариотипа, согласно которому правильный мужской кариотип составляет 46.XY, правильный женский – 46.XX.
Если в кариотипе наблюдаются морфологические аномалии, т.е. так называемые структурные аберрации (структурные мутации), для их записи используют общепринятые сокращения.
Таблица 1. Расшифровка сокращений в результатах кариотипирования
| Термин | Расшифровка |
| del | делеции, т.е. потери фрагмента генетического материала, начиная с незначительной потери нескольких нуклеотидов и заканчивая отсутствием всей хромосомы; |
| t | транслокации, т.е. мутации, заключающейся в перемещении фрагмента хромосомы в другое место той же или второй хромосомы; |
| inv | инверсии, т.е. мутации, при которой хромосома разрывается в двух местах, а свободный фрагмент перед повторным включением в хромосому поворачивается на 180°; |
| «+» | информация о дополнительных хромосомах, присутствующих в кариотипе. |
По количественным нарушениям хромосом различают:
- моносомию – отсутствие одной из хромосом в данной паре;
- трисомию – наличие третьей, дополнительной хромосомы.
Аутосомные моносомы смертельны у мальчиков, но не у девочек, у которых есть моносомия, позволяющая выживать и относительно нормальное развиваться, т.е. так называемая моносомия Х-хромосомы – Синдром Тернера.
Таблица 2. Наиболее распространенные аутосомные трисомии
| Патология | Нарушение |
| Синдром Дауна | трисомия хромосомы 21 |
| Синдром Эдвардса | трисомия хромосомы 18 |
| синдром Патау | трисомия хромосомы 13 |
Трисомии половых хромосом, встречающиеся у мужчин, представляют собой синдром Клайнфельтера (дополнительная Х-хромосома) или синдром Джейкобса/супермужчины (экстра Y-хромосома). У женщин – синдром суперженщины (наличие третьей Х-хромосомы).
Сбалансированные структурные хромосомные изменения (транслокации, инверсии) могут быть новыми (de novo) или более ранними – наследственными. Семейные структурные изменения часто передаются без дальнейших клинических последствий.
Обследование кариотипа – цена, сроки выполнения
Генетические тесты никогда не были дешевыми так как методы исследования связаны с клеточной культурой и трудоемкой микроскопической и биоинформатической оценкой. Эта же причина и длительности ожидания результата – период выполнения исследования до нескольких недель.
