Dnes, keď je výskum dešifrovania ľudského genómu už ukončený a presunutý do praktickej roviny, keď diagnostická medicína dokáže určiť genetické abnormality v embryu, pre mnohých obyčajných ľudí zostáva nejasné, čo je to karyotyp a genóm sú. V tomto článku definujeme a načrtneme rozdiely medzi týmito dvoma pojmami.
Prvky molekulárnej biológie
Čo je to genóm? Ide o celý súbor génového materiálu – 22 autozómov a pár pohlavných chromozómov v jadre a mitochondriálnej DNA, ktoré podľa Human Genome Project obsahujú 3,1 miliardy párov báz (pripomeňme – adenín, guanín, cytozín a tymín).
Čo je to karyotyp? Ide o súbor znakov (počet, tvar a veľkosť) chromozómov, ktorý je charakteristický pre každý biologický druh (druhový karyotyp) a každého jednotlivca (individuálny karyotyp).
Štandard a patológia
Karyotyp, ktorého norma je striktne druhovo špecifická, je hlavným limitom pri medzidruhovom krížení. Napríklad karyotyp vašej domácej mačky je 38,XY a karyotyp samca je 46,XY alebo samice je 46,XX. Prvé číslice označujúpočet párových autozómov (homológnych chromozómov) a písmen - na pohlavných chromozómoch, ktoré určujú pohlavie jednotlivca.
Ako už bolo jasné, karyotyp biologického druhu Homo sapiens zahŕňa 22 párov chromozómov, ktoré majú rovnaký tvar a veľkosť a 1 pár pohlavných chromozómov (XY - mužské, XX - ženské karyotypy). Akékoľvek odchýlky od takého normálneho ľudského karyotypu vedú k rôznym druhom vývojových porúch a sú najčastejšie smrteľné. Podľa moderných štatistík len asi 0,5 % plodov s odchýlkami v karyotype nosia ženy až do konca tehotenstva.
Prečo sa to deje
Poruchy v karyotype vďačíme rôznym druhom porúch v procese tvorby gamét – vajíčka a spermie. Gametogenéza je zložitý proces, je založený na špecifickej forme bunkového delenia – meióze. Počas tvorby gamét môže dôjsť k poruche distribúcie dedičného materiálu a potom budú mať gaméty abnormálnu sadu chromozómov, čo v dôsledku ich splynutia (oplodnenia) povedie k vytvoreniu zygoty s abnormálny karyotyp. Následné delenie zygoty prenesie takúto patológiu do buniek celého organizmu.
Individuálny karyotyp
Čo je karyotypizácia? Toto je postup na izoláciu a farbenie chromozómov jednotlivca na neskoršiu analýzu. Na tento postup je vhodná akákoľvek bunka v tele, ktorá sa delí. Koniec koncov, spiralizácia chromozómov, ako ich vidíme na obrázkoch, nastáva v štádiu metafázy mitózy (jednoduché delenie buniek).
Na ľudskú karyotypizáciumôžu byť použité bunky kostnej drene, kožné fibroblasty alebo krvné leukocyty. Práve krv pre karyotyp sa najčastejšie používa kvôli ľahkému získaniu materiálu.
Po postupoch farbenia je možné identifikovať a analyzovať všetky ľudské chromozómy, pretože každý chromozóm má svoj vlastný individuálny vzor pruhov a práve tie poskytujú predstavu o preskupeniach, zlomoch a deléciách (stratách) v ich štruktúra.
Chromozómový pas
Štúdie karyotypu jednotlivca umožňujú stanoviť jeho genetický stav – kvantitatívne a kvalitatívne anomálie chromozómov. Práve porušenia karyotypu sú často príčinou rôznej závažnosti porúch plodných funkcií, oneskorenia duševného alebo duševného vývoja dieťaťa a iných patológií spojených s chromozómovou sadou.
Najčastejšie zistené porušenia v počte chromozómov v karyotype (aneuploidia a polyploidia). Najznámejšie anomálie sú Downov syndróm (trizómia 21), Edwardsov syndróm (trizómia 18), Turnerov syndróm (monozómia X) a Klinefelterov syndróm u mužov (trizómia X).
Štrukturálne abnormality chromozómov (delécie, duplikácie, translokácie, inverzie) najčastejšie vedú k rôznym metabolickým patológiám.
Čo nám to dáva
Všetci sme nositeľmi anomálií v karyotype, pričom navonok môžeme byť absolútne zdraví. Ale môžu byť príčinou neplodnosti, potratov. Navyše tieto anomáliekaryotyp vedie najčastejšie k narodeniu dieťaťa s vývojovými anomáliami u páru zdravých rodičov.
Karyotypizácia páru, ktorý plánuje mať dieťa a má reprodukčné problémy, pomáha genetickým konzultantom posúdiť šance na zdravé potomstvo a vyvinúť program na riešenie problému neplodnosti alebo potratu.
Samostatne stojí za zmienku prenatálna diagnostika karyotypu. V tomto prípade sa na analýzu odoberie pupočníková krv plodu a analyzuje sa karyotyp. Týmto spôsobom možno určiť abnormality vo vývoji plodu v najskorších štádiách tehotenstva.
Postnatálna (po narodení) karyotypizácia je dôležitá pre ľudí, ktorí majú vážne zdravotné problémy. Oneskorenie vo vývoji, autizmus, poruchy puberty, neplodnosť alebo opakujúce sa potraty, to všetko sú dôvody na vyhľadanie lekárskeho genetického poradenstva.
