Danes, ko so raziskave o dešifriranju človeškega genoma že končane in prestavljene na praktično raven, ko je diagnostična medicina sposobna določiti genetske nepravilnosti v zarodku, za mnoge navadne ljudi ostaja nejasno, kaj je kariotip in genom so. V tem članku bomo opredelili in orisali razlike med tema dvema konceptoma.
Elementi molekularne biologije
Kaj je genom? To je celoten nabor genskega materiala – 22 avtosomov in par spolnih kromosomov v jedru in mitohondrijski DNK, ki po podatkih projekta Human Genome vsebuje 3,1 milijarde baznih parov (odpoklic – adenin, gvanin, citozin in timin).
Kaj je kariotip? To je niz značilnosti (število, oblika in velikost) kromosomov, ki je značilen za vsako biološko vrsto (kariotip vrste) in vsakega posameznika (posamezen kariotip).
Standard in patologija
Kariotip, katerega norma je strogo specifična za vrsto, je glavni omejevalnik pri medvrstnem križanju. Na primer, kariotip vaše domače mačke je 38,XY, kariotip samca pa 46,XY ali samice 46,XX. Prve številke označujejoštevilo parnih avtosomov (homolognih kromosomov) in črke - na spolnih kromosomih, ki določajo spol posameznika.
Kot že jasno, kariotip biološke vrste Homo sapiens vključuje 22 parov kromosomov enake oblike in velikosti ter 1 par spolnih kromosomov (XY - moški, XX - ženski kariotipi). Vsaka odstopanja od tako normalnega človeškega kariotipa vodijo v različne vrste motenj v razvoju in so največkrat usodne. Po sodobnih statistikah ženske do konca nosečnosti nosijo le približno 0,5% plodov z odstopanji v kariotipu.
Zakaj se to dogaja
Motnje v kariotipu smo posledica različnih vrst napak v procesu tvorbe gameta - jajčeca in semenčice. Gametogeneza je kompleksen proces, temelji na specifični obliki celične delitve – mejozi. Med nastajanjem gamet lahko pride do neuspeha pri porazdelitvi dednega materiala, nato pa bodo imele gamete nenormalen nabor kromosomov, kar bo zaradi njihove fuzije (oploditve) povzročilo nastanek zigote z nenormalen kariotip. Nadaljnje delitve zigote prenašajo takšno patologijo na celice celotnega organizma.
Posamezni kariotip
Kaj je kariotipizacija? To je postopek za izolacijo in obarvanje posameznikovih kromosomov za kasnejšo analizo. Vsaka celica v telesu, ki se deli, je primerna za ta postopek. Konec koncev se spiralizacija kromosomov, kot jih vidimo na slikah, zgodi v fazi metafaze mitoze (preprosta celična delitev).
Za človeško kariotipizacijolahko uporabimo celice kostnega mozga, kožne fibroblaste ali krvne levkocite. Prav kri za kariotip se najpogosteje uporablja zaradi enostavnega pridobivanja materiala.
Po postopkih obarvanja je mogoče identificirati in analizirati vse človeške kromosome, saj ima vsak kromosom svoj lasten vzorec črt in prav ti dajejo predstavo o prerazporeditvah, prelomih in delecijah (izgubah) v njihovih struktura.
kromosomski potni list
Študije kariotipa posameznika omogočajo ugotavljanje njegovega genetskega statusa – kvantitativne in kvalitativne anomalije kromosomov. Prav kršitve v kariotipu so pogosto vzrok za različno resnost motenj plodnih funkcij, zaostajanje v duševnem ali duševnem razvoju otroka in druge patologije, povezane s kromosomskim nizom.
Najpogosteje ugotovljene kršitve števila kromosomov v kariotipu (aneuploidija in poliploidija). Najbolj znane anomalije so Downov sindrom (trisomija 21), Edwardsov sindrom (trisomija 18), Turnerjev sindrom (monosomija X) in Klinefelterjev sindrom pri moških (trisomija X).
Strukturne nenormalnosti kromosomov (delecije, podvajanja, translokacije, inverzije) najpogosteje vodijo do različnih presnovnih patologij.
Kaj nam to daje
Vsi smo nosilci anomalij v kariotipu, medtem ko smo navzven lahko popolnoma zdravi. Lahko pa so vzrok za neplodnost, splav. Poleg tega te anomalijekariotip najpogosteje vodi do rojstva otroka z razvojnimi anomalijami pri zdravih starših.
Kariotipizacija para, ki namerava imeti otroka in ima reproduktivne težave, pomaga genetskim svetovalcem oceniti možnosti za zdrave potomce in razviti program za reševanje problema neplodnosti ali spontanega splava.
Ločeno velja omeniti prenatalno diagnozo kariotipa. V tem primeru se za analizo vzame popkovnična kri ploda in analizira kariotip. Na ta način je mogoče ugotoviti nepravilnosti v razvoju ploda v najzgodnejših fazah nosečnosti.
Poporodna (po rojstvu) kariotipizacija je pomembna za ljudi, ki imajo resne zdravstvene težave. Zaostanki v razvoju, avtizem, pubertetne motnje, neplodnost ali ponavljajoči se splavi so vsi razlogi, da poiščete zdravniško genetsko svetovanje.
