A gének DNS-molekulákból épülnek fel. Egy sejtben több DNS-darab található, együttes hosszuk sejtenként 1,8-2 méter. A DNS a sejten belül ezért csomagokba tömörül, úgynevezett kromoszómákba. Minden hosszú DNS-darab egy kromoszóma. Minden emberi sejt 46 darab kromoszómát tartalmaz, ebből 23 darab apai és 23 darab anyai részről öröklődik. Az autoszómáknak, vagy testi kromoszómáknak is nevezett, 22 pár kromoszóma azonos géneket tartalmaz férfiakban és nőkben. A 23. pár nőknél „XX”, a férfiaknál „XY”. Ezek a nemi kromoszómák. Azt a vizsgálatot, ahol az emberi kromoszómákat páronként sorakoztatják fel, kariotipizálásnak nevezzük (lásd lentebb). A citogenetikai vizsgálatokkal tehát a sejt kromoszómái vizsgálhatóak.

A citogenetikai vizsgálatok fontos eszközök genetikai betegségek, vagy különböző típusú rákok diagnosztikájában pl.: leukémia, de meddőség és méhen belüli magzati eltérések vizsgálatára is alkalmas  módszerekről van szó. A vizsgálatok alapja az, hogy a kromoszómák formája, darabszáma vagy bizonyos darabjaik láthatóvá tehetők.  Konkrét gének ezekkel a módszerekkel nem vizsgálhatóak.

A sejtek kromoszómaállományában bekövetkező hiba leginkább a sejtosztódáskor tud nyilvánvalóvá válni, ami azt jelenti, hogy az utód sejtben túl kevés vagy túl sok genetikai információt lesz jelen. Ez a sejt halálához vagy elszaporodásához vezethet. Minden esetben működik a sejtben javító mechanizmus, ami megállítja a sejtet az adott hibánál és javítja vagy eliminálja a képződő sejtet. Így minden hiba esete lehet ártalmatlan, a szervezet által javítható eltérés és ártalmas is, azaz a sejt szintjén javíthatatlan. A sejt feletti regenerációs mechanizmusok itt nem kerülnek tárgyalásra.

Ha a magzati élet kezdeti szakaszában történik a hiba, a teljes szervezetre kiterjedhet vagy ún. mozaikosan, bizonyos sejtcsoportokat érintően is előfordulhat a testben a kromoszómaeltérés. Ugyanígy egy rák esetén a már kifejlődött szervezet egy adott sejtcsoportja lesz érintett. Egyes betegséget okozó változások a teljes kromoszómát érintik, másik pedig annak egy kisebb szakaszát. A mutációk gyakran nem befolyásolják a sejt működését, ha a kromoszóma nem működő, vagyis nyugvó, nem aktív részét érintik a változások. Betegségről akkor beszélünk, ha egyetlen változás nagy hatással van a sejtfunkcióra, mellyel megváltoztatja a sejt viselkedését.

A kromoszómarendellenességek különböző típusai ismertek:

Monoszómia: egy sejtnek csak egy kromoszómája van, nem pedig egy pár.

Triszómia: egy sejtben egy adott kromoszómából kettő (1 pár) helyett három darab van jelen.

Deléció: a kromoszóma egy darabja hiányzik.

Megkettőződés (duplikáció): a kromoszóma egy része több másolattal van jelen a genetikai állományban, mint elvárható.

Transzlokáció: a kromoszóma egy része rendellenesen kapcsolódik egy másik kromoszóma végéhez.

Inverzió: a kromoszóma egy darabja eltörik, megfordul, és visszacsatlakozik a kromoszómához, így a darab most hátra felé olvasódik.

Beillesztés (inszerció): az egyik kromoszóma egy része beépül egy másik kromoszómába.

A citogenetikai vizsgálat során az alkarból vett vérmintát vagy szervre specifikus szöveti mintát pl.: csontvelő biopszia a laboratóriumba küldik, ahol egy patológus sejteket különít el, majd tenyészti őket, ami időigényes folyamat. Ennek az az oka, hogy a legjobban akkor láthatóak a kromoszómák, amikor a sejtek éppen osztódási fázisban vannak. Az osztódó sejtek genetikai állományát festés után mikroszkóp alatt vizsgálják, sorba állítják, majd képet készítenek róluk. Ezt a folyamatot nevezzük kariotipizálásnak. A kariogram az egy sejt sorba rendezett kromoszómáinak képét, vizsgálati eredményét közli. Jellemzően  több sejt vizsgálata alapján mondható ki az egyénre vagy adott szövetre specifikus kromoszómaszám (lásd mozaikosság).  A kariotípus felhasználható a sejtben bekövetkező összes fő kromoszóma változás pl.: transzlokáció vagy kromoszómaszám- változás.

A citogenetikai vizsgálatok további típusa a fluoreszcencia in situ hibridizáció (FISH), szintén kromoszóma változásokat detektál. Itt viszont nem a teljes kromoszómát teszik láthatóvá. Célzott próbákkal, melyek kis DNS-darabok, keresik fel a megcélzott kromoszómákat. A kiválasztott célzó DNS-darabok megegyeznek a keresett normál vagy kóros kromoszóma egy részével. Amennyiben kötődik a kromoszómához az adott próba, kimondható, hogy az adott kroszoszóma jelen van és/vagy az adott elváltozást hordozza. A vizsgálat szintén mikroszkóppal történik, a láthatóság alapja a próbához kötött fluoreszcens festék. Osztódó és nyugvó sejteken is elvégezhető. A FISH képes kromoszómadeléciókat vagy transzlokációkat találni, de nem tud minden kromoszóma változást észlelni, mivel mindig ismerni kell, hogy mely kromoszóma DNS-szakaszában várható az eltérés, hogy legyen megfelelő próbánk a sikeres reakcióhoz. Ha nem tudjuk, milyen betegséget, milyen elváltozást keresünk, jól célozni se fogjuk tudni FISH esetén az eltérést.

A kromoszóma mikroarray (értsd apró tárgylemez) elemzés használható kromoszómaduplikációk (megkettőződés) vagy deléciók (kiesés, törlődés) keresésére. Két fő típusa van, a microarray alapú összehasonlító genomiális hibridizáció (aCGH) és az egypontos nukleotid polimorfizmus (SNP) array. Mindkét módszer előnye, hogy különböző kisméretű kromoszóma-elváltozásokat tudnak detektálni. A microarray eszközben sok kis DNS-darabot rögzítenek egy tárgylemezhez, melyek itt is festékkel jelöltek és a megcélzott kromoszóma régióval azonosak, így illeszkednek ahhoz. A patológus a mintában lévő sejteket vizsgálja ismét. Szétbontja a sejt kromoszómáit és fluoreszcens festékkel megfesti őket. Ezután a kromoszómadarabokat hozzáadja a DNS-próbákkal fedett tárgylemezhez. Amikor egy kromoszómadarab megtalálja a megfelelő DNS-darabot a tárgylemezen, hozzátapad. Ha a tárgylemez egy részén nincsenek kromoszómadarabok, akkor az adott területen kromoszómadeléció (kiesés) van. Ha egy másik területen kétszer annyi kromoszómadarab kapcsolódik, akkor a kromoszóma adott része megkettőződött.Ezen módszerek előnye, hogy a tárgylemezen egyszerre több ponton, párhuzamosan, számos próbával zajló reakció végezhető el egyazon idő alatt. A citogenetikai módszerek közül ezen utóbbi vizsgálatok ugyan a legköltségesebbek, de a legtöbb információt szolgáltatják.

Készítette: dr. Nagy Zsófia Flóra

Forrás:

https://www.myleukemiateam.com/resources/what-is-cytogenetic-testing-and-how-does-it-work