Kariotip – definicija, pomen in analiza kromosomov v citogenetiki

Kariotip je opis števila in videza kromosomov v jedru evkariontske celice. Izraz se uporablja tudi za celoten nabor kromosomov v vrsti ali posameznem organizmu. Pri opisu kariotipa ocenjujemo število kromosomov ter njihove morfološke značilnosti, kot so dolžina, položaj centromer, razporeditev prstnih prog in morebitne strukturne spremembe (delecije, duplikacije, inverzije, translokacije). Preučevanje kariotipov je osrednji del citogenetike (vključno s citologija in genetika), saj povezuje mikroskopsko sliko kromosomov z genetskimi posledicami.

Ploidnost in osnovne definicije

Osnovno število kromosomov v somatskih (telesnih) celicah posameznika ali vrste se imenuje somatsko število in je označeno z 2n. Tako je pri človeku 2n = 46. V spolnih celicah je število kromosomov n (pri človeku: n = 23). V običajnih diploidnih organizmih so kromosomi prisotni v dveh homolognih kopijah; haploidne celice imajo eno kopijo, poliploidne celice pa več kot dve kopiji (npr. triploidija 3n, tetraploidija 4n).

Struktura kromosomov in tipični pojmi

Kromosomi se razlikujejo po položaju centromer, ki določajo njihove oblike: metacentricki (centromera na sredini), submetacentricki, akrocetrični in telocetrični (centromera na skrajnem koncu). Na kromosomih so opazne tudi prstne proge, ki jih razloči posebna obarvanja in pomagajo pri identifikaciji posameznih kromosomskih parov.

Pri ljudeh se pari kromosomov običajno razporedijo v karyogram ali idiogram. Kariotip prikaže kromosome v parih, urejene po velikosti in položaju centromere, kjer so spolni kromosomi praviloma prikazani na koncu kariograma — Spolni kromosomi so posebej označeni in pomagajo pri določitvi spola posameznika.

Strukturne in številčne nepravilnosti

Spremembe v kariotipu delimo na številčne (aneuploidije, npr. trisomije ali monosomije) in strukturne (delecije, duplikacije, inverzije, translokacije, prsteni, izokromosomi). Primeri pogostih človeških nepravilnosti so:

• Trisomija 21 (Downov sindrom) — tipično 47,XX,+21 ali 47,XY,+21;
• 45,X (Turnerjev sindrom) — monosomija X;
• 47,XXY (Klinefelterjev sindrom) — dodatni X pri moškem.

Nepravilnosti so lahko uravnotežene (brez izgube ali pridobitve genetskega materiala — pogosto asimptomatske nosilke) ali neuravnotežene (z izgubo ali pridobitvijo DNK, kar ima fenotipske posledice). Poleg tega se lahko pojavi mozaicizem, ko različne celice istega posameznika vsebujejo različne kariotipe.

Priprava vzorcev in metode za analizo kariotipa

Za analizo kariotipa se najpogosteje uporabljajo delujoče celice v mitozi (mitotski metafazni promet). Standardni postopek vključuje kulturo limfocitov ali drugih celic, zaustavitev mitozi z zdravilom (npr. kolhicin), hipotonično obdelavo, fiksacijo in pripravo razmaza za obarjanje.

Utemeljene metode obarvanja in tehnik vključujejo:

• G‑obarvanje (Giemsa) — prstne proge (G‑poli) za identifikacijo kromosomov;
• Q‑, R‑ in C‑obarvanja — dodatne tehnike za specifične strukture;
• FISH (fluorescenčna in situ hibridizacija) — zaznava specifičnih sekvenc in ponavadi hitra potrditev translokacij ali delecij;
• Array CGH in molekularne tehnike (npr. mikroarray, sekvenciranje) — odkrivanje manjših kopičnih sprememb (CNV), ki niso vidne pod svetlobnim mikroskopom;
• Klasično mikroskopsko preučevanje kariograma za oceno števila in velikih strukturnih sprememb.

Klinične in raziskovalne uporabe

Analiza kariotipa ima široko uporabo:

• prenatalna diagnostika (amniocenteza, odvzem horionskih resic) za odkrivanje aneuploidij in večjih strukturnih nepravilnosti;
• razlaga neplodnosti, ponavljajočih se splavov ali razvoja otrok z nevrološkimi/razvojnimi motnjami;
• onkologija — tumorski kariotipi razkrivajo specifične translokacije in mutacije (npr. t(9;22) pri kronični mieloični levkemiji), ki vplivajo na izbiro zdravljenja;
• taksonomija, filogenetske študije in preučevanje evolucijskih dogodkov, kot je poliploidiji in kromosomske preureditve, ki oblikujejo diverzifikacijo vrst.

Nomenklatura, omejitve in svetovanje

Kariotip se običajno zapisuje po mednarodnih pravilih (ISCN), npr. 46,XX (normalna ženska), 46,XY (normalen moški), 47,XY,+21 (moški s trisomijo 21). Razumevanje pomena ugotovitev zahteva genetsko svetovanje, saj so klinične posledice odvisne od vrste nepravilnosti, mosaiciteta in drugih dejavnikov.

Omejitve kariotipske analize vključujejo ločljivost: klasični kariotip zazna spremembe velikosti več megabaz (običajno >5–10 Mb). Za manjše preureditve so potrebne molekularne metode (FISH, mikroarray, NGS). Pri interpretaciji rezultatov je pomembno upoštevati tudi etične in psihološke vidike diagnostike ter potrebo po ustreznem svetovanju staršem in pacientom.

Zaključek

S preučevanjem kariotipov dobimo ključne informacije o genetskem stanju posameznika, zgodovini vrstnih preobrazb in mehanizmih bolezni. Priprava in analiza kariotipov v okviru citogenetike ostaja nepogrešljiv del tako klinične diagnostike kot osnovno‑raziskovalnih pristopov, vendar jo danes pogosto dopolnjujejo občutljivejše molekularne tehnike.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je kariotip?

V: Kaj je citogenetika?

V: Kaj je somatsko število?

V: Koliko kopij je prisotnih v običajnih diploidnih organizmih?

V: Kaj pokaže kariogram?

V: Kako lahko kariotipi zagotovijo informacije o preteklih evolucijskih dogodkih?

Išči po črki