84.Методы в генетике человека. Цитогенетические методы. Кариотип человека.
Генеалогический метод, Популяционный метод.,Близнецовый метод.Цитологический метод,Биохимический метод.
Цитогенетические методы исследования применяют для диагностики хромосомных болезней. Они включают:
исследования полового хроматина — определение Х- и Y-хроматина;
кариотипирование (кариотип — совокупность хромосом клетки) — определение количества и структуры хромосом с целью диагностики хромосомных болезней (геномных мутаций и хромосомных аберраций).
Определение Х- и Y-хроматина
Определение Х- и Y-хроматина часто называют методом экспресс-диагностики пола. Исследуют клетки слизистой оболочки ротовой полости вагинального эпителия или волосяной луковицы. В ядрах клеток женщин в диплоидном наборе присутствуют две хромосомы X, одна из которых полностью инактивирована (спирализована, плотно упакована) уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки гетерохроматина, прикреплённого к оболочке ядра. Инактивированная хромосома X называется половым хроматином или тельцем Барра. Для выявления полового Х-хроматина (тельца Барра) в ядрах клеток мазки окрашивают ацетарсеином и препараты просматривают с помощью обычного светового микроскопа. В норме у женщин обнаруживают одну глыбку Х-хроматина, а у мужчин её нет. Для выявления мужского Y-полового хроматина (F-тельце) мазки окрашивают акрихином и просматривают с помощью люминисцентного микроскопа. Y-хроматин выявляют в виде сильно светящейся точки, по величине и интенсивности свечения отличающейся от остальных хромоцентров. Он обнаруживается в ядрах клеток мужского организма. Отсутствие тельца Барра у женщин свидетельствует о хромосомном заболевании — синдроме Шерешевского-Тернера (кариотип 45, ХО). Присутствие у мужчин тельца Барра свидетельствует о синдроме Кляйнфелтера (кариотип 47, XXY). Определение Х- и Y-хроматина — скрининговый метод, окончательный диагноз хромосомной болезни ставят только после исследования кариотипа.
Кариотипирование
Для
изучения хромосом чаще всего используют
препараты кратковременной культуры
крови, а также клетки костного мозга и
культуры фибробластов. Доставленную в
лабораторию кровь с антикоагулянтом
подвергают центрифугированию для
осаждения эритроцитов, а
Каждое плечо разделяется на районы, а они в свою очередь — на сегменты, и те и другие обозначают арабскими цифрами. Центромера хромосомы является исходным пунктом для отсчёта районов и сегментов.
Таким образом, для топографии хромосом используют четыре метки: номер хромосомы, символ плеча, номер района и номер сегмента в пределах данного района. Например, запись 6р21.3 означает, что речь идёт о хромосоме 6-й пары, её коротком плече, районе 21, сегменте 3. Существуют ещё дополнительные символы, в частности pter — конец короткого плеча, qter — конец длинного плеча.
Цитогенетический метод исследования позволяет обнаружить делеции и другие изменения в хромосомах только размером приблизительно в 1 млн оснований (нуклеотидов).
studfiles.net
Что такое кариотип и его важность при планировании беременности
Кариотип представляет собой неизменное количество хромосом, при анализе которых можно определить все параметры человека. В процессе исследования также можно опознать сопутствующие нарушения.
Кариотипирование рекомендовано делать один раз в жизни, чтобы определить несоответствие хромосомного фонда.
загрузка…
С помощью данной процедуры реально установить, здоровым ли родится ребенок у супружеской пары.
Проводится кариотипирование с целью исключить вероятность патологии, наличие генетических заболеваний и возможность оплодотворения яйцеклетки женщины. Кариотип организма включает 23 хромосомные пары (число хромосом в кариотипе — 46), 44 из них – наследственные признаки рода, 2 хромосомы определяют половой признак.
Анализ кариотипа: кому и зачем это нужно?
Кариотипирование — универсальная процедура для всех пар, которые намерены завести ребенка. Инициатива прохождения процедуры может не иметь показаний, а исходить из позиции самоконтроля возможного развития плода с определенным хромосомным набором. Даже если генетические заболевания не очевидны, ими страдали прабабушки или прадедушки, исследование кариотипа поможет определить патологию и просчитать риск ее появления в ребенка.
Показания для исследования кариотипа
Существует ряд показаний, при которых эта процедура считается обязательной:
- возраст супругов – старше 35 лет;
- бесплодие и непродуктивное его лечение, невозможность определить причину бесплодия;
- неудачные попытки искусственного оплодотворения;
- наследственные патологии у женщины или мужчины;
- гормональный дисбаланс у женщин;
- плохая экологическая среда проживания;
- вредные привычки и воздействие негативных факторов на женщину;
- родственные браки;
- патологические проблемы со здоровьем у рожденных детей;
загрузка…
Кариотип человека и супругов важно исследовать до факта оплодотворения, чтобы не допустить патологических наследственных заболеваний. В случае, если женщина уже беременна, в современных клиниках допустимо пренатальное кариотипирование – анализ кариотипа ребенка.
Методы исследования кариотипа
Для исследования используют кровяные кариотип-клетки супругов. За несколько дней до прохождения процедуры стоит предупредить влияние негативных факторов на кровь: употребление алкоголя, медикаментозное лечение, наличие острых форм заболеваний. Материалом для анализа служит именно венозная кровь на кариотип, которую необходимо взять у супругов.
Проведение анализа назначает генетик, у которого возникли подозрения по поводу структуры хромосомного кода. Существует несколько видов кариотипирования, врач определяет один из них в соответствии с симптомами заболеваниями и личными наблюдениями пациента.
загрузка…
Стандартное кариотипирование — способ, при помощи которого определить кариотип супругов можно относительно недорого, однако в последнее время его используют все реже из-за невозможности выявить большую часть хромосомных патологий.
Еще одним способом является молекулярный анализ, который делится на таргетный и стандартный. Первый вид предназначен для выявления патологии в случае, если врач определил уже какие-либо признаки синдрома. Стандартное молекулярное кариотипирование назначают для определения синдрома в случае, если врач не может установить его. С помощью этой процедуры можно определить и другие заболевания.
Нормальные кариотипы
Кариотип мужчины в норме — 46XY, женщины — 46XX.
Изменения и нарушения структуры происходит на первоначальных стадиях развития организма. Если в одного из родителей нарушен хромосомный фонд, при слиянии клеток ребенок тоже унаследует это нарушение.
загрузка…
Кариотип синдрома определяет генетик после получения результатов тестирования крови. Каждое генетическое заболевание имеет свой индивидуальный хромосомный код.
pyatochkin.ru
Кариотип – анализ, который раскроет тайны наследственности
Сегодня часто в художественной литературе или детективных фильмах часто сыщикам найти истинного виновника преступления помогает исследование на кариотип – анализ, позволяющий изучить ДНК человека и сравнить его, при необходимости, с контрольными образцами. Несомненно, генетические исследования стали широко внедряться в медицинскую практику с созданием соответствующего оборудования, методик исследования и появлением поколения специалистов, способных с этим оборудованием работать.
Исследования на кариотип – важный метод генетической диагностики
Исследование кариотипа в медицинской практике являюется одним из этапов медико-генетического консультирования. Сам принцип исследования основан на том, что в клетках любого живого организма состав хромосом, носителей генетической информации, остается неизменным в течение жизни. Каждое живое существо вне зависимости от вида получает от своих родителей половину хромосомного набора, который соединяется в момент оплодотворения – с этого момента начинается развитие нового организма. Количество хромосом и их характеристики остаются неизменными в течение всей жизни. Собственно, поэтому каждому человеку только один раз в жизни приходится проводить исследование на кариотип.
Анализ может выполняться с клетками любого органа человека – состав хромосом остается неизменным вне зависимости от ткани и метода забора материала. Это исследование востребовано в медицине, где такой современный метод диагностики используется для выявления возможных генетических заболеваний как у самого пациента, так и у его родственников. Нашел применение этот анализ и в криминалистике, где кариотип клеток используют в различных экспертизах и судебной медицине.
Как проводят исследование
Нужно знать, что при необходимости исследованию можно подвергать любые клетки организма человека, а в некоторых случаях даже отмершие клетки (волосы, ногти, эпидермис). Но скорость получения результата зависит от того, насколько интенсивно клетки той или иной ткани человеческого организма делятся. Ведь только с ядрами часто делящихся клеток можно проводить быстрый тест на кариотип. Анализ даже при благоприятном стечении обстоятельств потребует некоторого времени – в лучшем случае полный результат исследования можно получить на руки через 25-30 дней. В криминалистической практике могут использоваться экспресс-тесты – они требуют меньшего времени, но и их результат требует дополнительной проверки в обычном режиме.
При проведении исследования проводится культивирование взятого образца материала в лабораторных условиях. На особых питательных средах и только в лабораторных условиях проводится выращивание клеточной культуры. Чаще всего для исследования берется кровь – капиллярная (очень редко) или венозная, реже – соскоб со слизистой оболочки полости рта. Анализ крови на кариотип в современной врачебной практике чаще всего используют при медико-генетическом консультировании. Такой способ получения материала помогает получить достаточное количество клеток (чаще всего лейкоцитов), которые и будут выращиваться в лаборатории, фиксироваться, окрашиваться специальными красителями и исследоваться.
Когда анализ кариотипа важен
Часто оказывается, что в бесплодии супружеской пары виноваты хромосомные изменения в клетках одного из потенциальных родителей, поэтому при бесплодии или привычном невынашивании беременности исследуют кариотип. Анализ обычно назначают в комплексе инструментальных и лабораторных исследований, но проводить его нужно только по направлению врача, после проведения осмотра и рутинных тестов.
Этот анализ необходим и при выявлении наследственной патологии, особенно передающейся по аутосомно-рецессивному типу (заболевание возникает только при «встрече» двух патологических генов). Сегодня это исследование может назначаться как новорожденному ребенку и человеку в течение всей его последующей жизни, так и плоду – при проведении инвазивной диагностики. В этом случае материалом для анализа становится околоплодная жидкость, частицы плаценты или хориона.
fb.ru
| Анализ кариограммы человека 1. Понятие о кариотипе и кариограмме. Кариотип — это совокупность всех хромосом диплоидного набора клетки, который характеризуется количеством хромосом и особенностями строения каждой хромосомы. Для нормального кариотипа характерно следующее:
Кариограмма – это изображение всех хромосом диплоидного набора клетки, которые распределены по группам и расположены друг за другом в порядке уменьшения размеров с учетом индивидуальных особенностей каждой хромосомы. Организмы разных видов различаются по кариотипу: по числу и/или индивидуальным особенностям тех или иных хромосом. Кариотип и хромосомы человека обладают многими признаками, общими для кариотипа и хромосом организмов других видов.
^ Для изучения кариотипа обычно используют лейкоциты периферической крови, клетки красного костного мозга и некоторые другие клетки. При необходимости изучают клетки оболочек зародыша и плода, так как они имеют такой же кариотип и генотип, как клетки еще неродившегося организма, поскольку тоже являются потомками зиготы. Клетки помешают в питательную среду и побуждают их к делению с помощью специальных стимуляторов деления. Одним из стимуляторов деления является вещество растительного происхождения фитогемагглютинин (ФГА). Фитогемагглютинин является углеводом обыкновенной фасоли Phaseolus vulgaris, способный агглютинировать эритроциты. Фитогемагглютинин является сильным митогеном – веществом, стимулирующим деление клеток путем митоза. Под влиянием ФГА клетки начинает делиться путем митоза. Затем в культуральную среду с делящимися клетками добавляют колхицин. Это алкалоид растительного происхождения, обычно получаемый из безвременника (зимовника) осеннего (Colchicum autumnale) или других представителей семейства лилейные. Колхицин препятствует образованию микротрубочек из белка тубулина. В делящейся клетке микротрубочки входят в состав веретена деления и в норме сначала обеспечивают передвижение всех хромосом в область экватора веретена деления, а затем участвуют в расхождении хроматид каждой хромосомы в разные стороны, к разным полюсам веретена деления клетки. Поэтому в присутствии колхицина деление всех клеток останавливается на одной и той же стадии митоза: в конце профазы, непосредственно перед метафазой. В зарубежной научной литературе эта стадия называется прометафазой. В эту стадию все хромосомы полностью конденсированы и хорошо видны в световой микроскоп в виде палочковидных структур, расположенных в одной плоскости. Совокупность всех таких хромосом одной клетки называется метафазной пластинкой (рис.1). Для удобства изучения живые клетки помещают в гипотонический раствор поваренной соли. В таком растворе вода заходит в клетку, клетка увеличивается в размере, и хромосомы более свободно распределяются в цитоплазме — на большем, чем прежде, расстоянии друг от друга. Затем хромосомы окрашивают, фотографируют и изучают их изображение под микроскопом. Окраску проводят простыми, диффенциальными или флюоресцентными красителями, которые помогают идентифицировать хромосомы.
1 – большая метацентрическая хромосома 2 – маленькая акроцентрическая хромосома 3 – большая субметацентрическая хромосома 4 – маленькая метацентрическая хромосома 5 – средняя акроцентрическая хромосома. Как видно из рис.1, хромосомы различаются по размеру и форме. Все они имеют Х- или Y-образную форму, что обусловлено тем, что дочерние хроматиды – копии материнской хромосомы — остаются соединенными в области первичной перетяжки. В метафазной пластинке каждая хромосома состоит из двух одинаковых хроматид. Для каждой хромосомы диплоидного набора имеется лишь одна, парная ей хромосома. Парные хромосомы называются гомологичными друг другу хромосомами. Гомологичные хромосомы имеют одинаковые внешние признаки: длину; форму (расположение первичной перетяжки и соответствие плеч, наличие или отсутствие вторичной перетяжки) и одинаковую степень конденсации хроматина в тех или иных участках: участки с сильно конденсированным хроматином выглядят темными, а участки со слабо конденсированным хроматином — более светлыми. По этим же признакам негомологичные друг другу хромосомы отличаются друг от друга. Различают следующие типы хромосом человека (рис.2):
Рис.2. Типы хромосом человека. Поскольку каждая пара гомологичных друг другу хромосом имеет характерные для них признаки, то это позволяет идентифицировать конкретные хромосомы. Идентифицировав хромосомы, строят кариограмму: располагают хромосомы в порядке уменьшения размера, раскладывая их по группам в зависимости от размера и формы. При построении кариограммы половые хромосомы располагают отдельно от аутосом, хотя Х-хромосома относится к хромосомам группы С, а Y-хромосома – к хромосомам группы G. Кариограмму строят при изучении кариотипа конкретного человека. Обобщенная, идеализированная кариограмма, в которой представлены особенности кариотипа вида, называется идиограммой. Идентифицируя хромосомы и строя кариограмму конкретного человека, врач-генетик всегда имеет перед собой образец — идиограмму вида Человек разумный. На рис. 3 представлена кариограмма мужчины с нормальным кариотипом. В прямоугольной рамке показаны половые хромосомы женщины с нормальным кариотипом. Рис. 3. Рис. 3. Нормальная кариограмма человека. В первых семи рядах кариограммы представлены аутосомы групп A – G. Они одинаковы в кариотипах мужского и женского организмов. В последнем ряду представлены половые хромосомы. В мужском кариотипе это Х-хромосома группы С и Y-хромосома группы G. В женском кариотипе это две Х-хромосомы. Таким образом, кариограммы мужского и женского организмов легко отличить друг от друга: кариограмма женского организма содержит две одинаковые метацентрические хромосомы среднего размера – Х-хромосомы, а кариограмма мужского организма содержит две разные по размеру и форме хромосомы: одну метацентрическую хромосому среднего размера – Х-хромосому и одну акроцентрическую хромосому небольшого размера – Y-хромосому. Процедура составления кариограммы вручную трудоемка и требует определенной последовательности действий. Составление кариограммы является частью лабораторной работы, которую выполняют студенты первого курса медицинского университета. В последние годы для идентификации хромосом и построения кариограммы используют компьютерные программы. При этом изображение метафазной пластинки поступает в компьютер через видеокамеру, соединенную с люминесцентным микроскопом. ^ На лабораторной работе каждый студент получает конверт с набором из 45-47 изображений хромосом человека и лист бумаги с названиями групп хромосом. Задачей студента является правильное разложение хромосом по группам. Работу по составлению кариограммы рекомендуют проводить в следующей последовательности:
^ При анализе кариограммы от студента требуется следующее:
Анализируя кариограмму, обращают внимание на следующие ее признаки:
При анализе кариограммы человека следует придерживаться следующей последовательности действий.
— дополнительная хромосома 13-й пары при с. Патау — дополнительная хромосома 18-й пары при с. Эдвардса — дополнительная хромосома 21-й пары при с. Дауна
— дополнительная Х-хромосома в женской кариограмме при с. Трисомии-Х — дополнительная Х-хромосома в мужской кариограмме при с. Клайнфельтера — дополнительная Y-хромосома в мужском кариотипе при с. лишней Y-хромосомы — нехватка Х-хпромосомы в женском кариотипе при с. Шерешевского-Тернера.
а) запись общего числа хромосом, б) запись сочетания половых хромосом, в) сведения об аномалии числа хромосом (если имеется): указывают хромосому и вид аномалии. Например: — формула кариотипа женщины, страдающей синдромом Дауна: 47, ХХ, 21+; — формула кариотипа мужчины, страдающего синдромом Клайнфельтера: 47, ХХY, — формула кариотипа женщины с синдромом Шерешевского-Тернера: 45, Х0. ^ Упражнение. Сделайте анализ кариограммы человека (рис.4). Рис. 4. Кариограмма человека. Кариограмма человека содержит 47 хромосом. Большинство хромосом расположено в порядке уменьшения их размеров. Это аутосомы. В нижнем ряду в стороне от них расположены три хромосомы. Это половые хромосомы. Все аутосомы представлены парами. Всего в кариограмме 22 пары аутосом. Половых хромосом – 3. Две из них – крупные и их первичная перетяжка – центромера – расположена почти посередине. Это Х-хромосомы. Рядом с ними находится небольшая хромосома с первичной перетяжкой, расположенной ближе к краю хромосомы. Это – Y-хромосома. Кариограмма принадлежит представителю мужского пола, так как имеется Y-хромосома. Кариограмма содержит аномалию: лишнюю Х-хромосому. Такая кариограмма характерна для особей мужского пола, страдающих синдромом Клайнфельтера: у больных отмечается евнухоидное телосложение, иногда увеличены молочные железы, слабое оволосение на лице, часто отмечается умственная отсталость, инфантилизм, они бесплодны. Формула кариотипа человека — 47, ХХY. ^ Проведите анализ следующих кариограмм. Кариограмма 1. Кариограмма 2. Кариограмма 3. Кариограмма 4. ^ 6.1. Дифференциальное окрашивание хромосом Современные цитогенетические методики позволяют идентифицировать по морфологии все пары хромосом на препарате. Суть этих методик состоит в дифференциальном окрашивании хромосом по длине, что обеспечивается сравнительно простыми температурно-солевыми воздействиями на фиксированные хромосомы или использованием специфических красителей. Дифференциальное окрашивание приводит к появлению линейного рисунка по длине хромосомы. Несмотря на большое разнообразие способов обработки хромосомных препаратов и красителей, выявляемый линейный рисунок хромосомы всегда один и тот же. Он меняется только в зависимости от степени конденсированного состояния хромосомы. Сегмент, видимый как одна полоса в метафазной хромосоме, в менее конденсированной прометафазной хромосоме, может предстать в виде нескольких мелких полос. Рис. 5. Схематическое изображение хромосом человека при G-окрашивании в соответствии с международной классификацией ^ Успехи молекулярной цитогенетики человека позволили разработать новые методы изучения хромосом. Одним из них является метод флюоресцентной гибридизации in situ (FISH). Это метод основан на комплементарном взаимодействии ДНК изучаемого объекта с небольшой искусственной последовательностью нуклеотидов ДНК, называемой ДНК-зондом. ДНК-зонд соединен с флюоресцирующим веществом. Комплементарное взаимодействие ДНК изучаемого объекта и ДНК-зонда называется гибридизацией ДНК. Если гибридизация происходит, то это событие фиксируется люминесцентным микроскопом и свидетельствует о наличии в исследуемом образце фрагмента ДНК, комплементарного ДНК-зонду. С помощью этого метода, имея набор разных ДНК-зондов, можно даже в неделящейся клетке выявить аномалию числа хромосом и наличие патологического гена, а также выявить мелкие хромосомные мутации, которые трудно обнаружить обычными способами. При этом разные хромосомы или их участки выглядят как разноцветные структуры (рис. 6, 7). Рис. 6. Нормальная женская кариограмма человека, полученная при использовании методики спектрального кариотипирования . Рис. 7. Кариограмма мужчины с переносом участка 1-й хромосомы на 3-ю и потерей участка 9-й хромосомы. |
zrenielib.ru