Plik cytogenetyka to badanie morfologii, struktury i funkcjonowania chromosomów, w tym ich zmian podczas podziału komórek somatycznych lub mitozy oraz podczas podziału komórek rozrodczych lub mejozy.
Cytologia bada również czynniki wywołujące zmiany chromosomalne, w tym patologiczne, które pojawiają się z pokolenia na pokolenie oraz ewolucyjne, które działają przez wiele pokoleń..
Indeks artykułów
Pamiętne lata i wydarzenia w historii cytogenetyki są następujące:
- W 1842 roku Karl Wilhelm von Nägeli zaobserwował „przejściowe komórki macierzyste”, zwane później chromosomami..
- W 1875 roku Eduard Strasburger zidentyfikował chromosomy w roślinach. W 1979 roku Walther Flemming zrobił to na zwierzętach. Flemming ukuł terminy chromatyna, profaza, metafaza, anafaza i telofaza.
- W 1888 roku W. Waldeyer ukuł termin chromosom.
- W 1893 roku Oscar Hertwig opublikował pierwszy tekst cytogenetyczny.
- W 1902 roku Theodor Boveri i Walter Sutton odkryli homologiczne chromosomy.
- W 1905 roku Nettie Stevens zidentyfikowała chromosom Y..
- W 1937 roku Albert Blakeslee i A.G. Avery zatrzymali metafazę kolchicyną, znacznie ułatwiając obserwację chromosomów..
- W 1968 roku Torbjörn Caspersson i współpracownicy opisali pasma Q. W 1971 roku Bernard Dutrillaux i Jerome Lejeune opisali pasma R..
- W 1971 roku prążki C były omawiane na konferencji poświęconej nazewnictwu ludzkich chromosomów..
- W 1975 roku C. Goodpasture i S. E. Bloom opisali barwienie Ag-NOR.
- W 1979 roku Jorge Yunis opisał metody wysokiej rozdzielczości dla pasm G..
- W latach 1986-1988 Daniel Pinkel i Joe Gray opracowali technikę FISH (fluorescencyjna hybrydyzacja in situ)..
- W 1989 roku Hermann-Josef Lüdecke poddał mikrorozcinaniu chromosomy.
- W 1996 roku Evelyn Schröck i Thomas Ried opisali multichromatyczne spektralne typowanie kariotypowe.
W 1914 roku Theodor Boveri zasugerował, że przyczyną raka mogą być zmiany chromosomalne. W 1958 roku Charles E. Ford zaobserwował nieprawidłowości chromosomalne podczas białaczki.
W 1922 roku Theophilus Painter opublikował, że ludzie mają 48 chromosomów. Dopiero w 1956 roku Jo Hin Tjio i Albert Levan ustalili, że faktycznie mają 46 chromosomów.
W 1932 roku P. J. Waardenburg zasugerował, nie udowadniając tego, że zespół Downa może być wynikiem aberracji chromosomowej. W 1959 roku Jerome Lejeune wykazał obecność dodatkowego chromosomu somatycznego u pacjentów z zespołem Downa..
Również w 1959 roku Charles E. Ford poinformował, że kobiety z zespołem Turnera nie mają jednego z dwóch chromosomów X, podczas gdy Patricia Jacobs i John Strong odkryli obecność dodatkowego chromosomu X u mężczyzn z zespołem Klinefeltera..
W 1960 J. A. Böök i Berta Santesson opisali triploidię, Klaus Patau opisał trisomię 13, a John Edwards opisał trisomię 18..
W 1969 roku Herbert Lubs jako pierwszy odkrył zespół łamliwego chromosomu X. W tym samym roku do diagnostyki cytogenetycznej zaczęto stosować amniopunkcję.
Cytogenetycy badają ewolucję chromosomów żywych istot, używając kariotypów do analizy filogenetycznej i rozwiązywania problemów taksonomicznych..
Ponadto badają epidemiologiczne aspekty ludzkich aberracji chromosomowych i czynniki środowiskowe, które je wywołują, diagnozują i leczą pacjentów dotkniętych nieprawidłowościami chromosomowymi oraz opracowują molekularne podejścia do rozszyfrowania struktury, funkcji i ewolucji chromosomów..
Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd, utrzymywanych razem przez zwężenie zwane centromerem. Sekcje chromosomów, które zaczynają się od centromeru, nazywane są ramionami..
Chromosomy nazywane są metacentrycznymi, gdy mają centromer w środku; submetacentryczny, jeśli mają go nieco od środka, tak że przeciwległe ramiona nie są równej długości; akrocentryczny, jeśli centromer znajduje się blisko jednej z ekstremów; i telocentrycznie, jeśli centromer znajduje się dokładnie na jednym końcu chromosomu.
Kroki, które należy podjąć w celu przetworzenia próbek, są następujące.
Pozyskanie wymaganej tkanki, przechowywanie jej w pożywce i odpowiednich fiolkach.
Z wyjątkiem próbek do analizy FISH, przed zbiorem wymagany jest okres hodowli od jednego dnia do kilku tygodni..
To pozyskiwanie komórek w metafazie.
Standardowa analiza cytogenetyczna wymaga zatrzymania mitozy, aby komórki pozostały w metafazie, przy użyciu kolchicyny lub Colcemid®..
Zwiększa objętość komórek, co umożliwia rozszerzenie chromosomów.
Metanol-kwas octowy 3: 1 służy do usuwania wody z komórek, utwardzania błon i chromatyny do barwienia.
Utrwalone komórki rozprowadza się na szkiełkach mikroskopowych, po czym suszy..
Istnieje kilka metod barwienia służących do rozpoznawania różnic między chromosomami. Najczęstszym jest pasmo G..
Pozwala wybrać odpowiednie komórki do obserwacji i fotografowania chromosomów.
Na podstawie zdjęć komórek w metafazie, obrazy zestawu chromosomów reprezentatywnej komórki są tworzone do późniejszych badań.
Istnieją cztery typy pasm chromosomowych: pasma heterochromatyczne; pasma euchromatyczne, regiony organizujące jąderko (NOR); kinetochory.
Pasma heterochromatyczne wyglądają jak dyskretne bloki. Odpowiadają one heterochromatynie, która zawiera wysoce powtarzalne sekwencje DNA, które reprezentują konwencjonalne geny i nie ulegają dekondensacji na granicy faz..
Pasma euchromatyczne składają się z szeregu naprzemiennych segmentów, które są lub nie są poddawane barwieniu. Pasma te różnią się wielkością, tworząc charakterystyczne wzory charakterystyczne dla każdej pary chromosomów danego gatunku, co czyni je bardzo przydatnymi do identyfikacji translokacji i rearanżacji chromosomów..
NOR to te segmenty chromosomów, które zawierają setki lub tysiące genów rybosomalnego RNA. Są powszechnie wizualizowane jako zwężenia.
Kinetochory to miejsca wiązania wrzeciona mikrotubuli z chromosomami.
Prążkowanie chromosomów składa się z technik barwienia, które ujawniają wzorce podłużnego zróżnicowania (obszary jasne i ciemne), których nie można było zobaczyć w inny sposób. Wzorce te umożliwiają porównywanie różnych gatunków oraz badanie zmian ewolucyjnych i patologicznych na poziomie chromosomów..
Metody tworzenia pasm chromosomów dzielą się na te, które wykorzystują barwienie absorpcyjne, zazwyczaj barwniki Giemsa, oraz te, które wykorzystują fluorescencję. Metody barwienia absorpcyjnego wymagają wstępnej obróbki fizykochemicznej, jak opisano w części „Przetwarzanie próbki”.
Niektóre typy prążków umożliwiają pokazanie wzorów ograniczonych regionów chromosomów związanych z właściwościami funkcjonalnymi. Inne pozwalają na wizualizację różnic między homologicznymi chromosomami, które umożliwiają identyfikację segmentów.
Paski C wybarwiają większość heterochromatycznych pasm, co czyni je uniwersalną techniką pokazania obecności heterochromatyny w chromosomach. Inne metody wybarwiają tylko część całkowitej heterochromatyny, dlatego są bardziej przydatne niż pasmo C do różnicowania typów heterochromatyny..
Q-banding to najstarsza technika barwienia. Swoją nazwę zawdzięcza zastosowaniu chinakryny. Jest skuteczny niezależnie od metody przygotowania chromosomów. Jest to metoda alternatywna dla opasek G. Jest rzadko stosowana, ale jej niezawodność sprawia, że przydaje się, gdy materiału jest mało lub trudno go opasać..
Obecnie najczęściej używa się pasma G, opartego na zastosowaniu Giemsy i trypsyny. Umożliwia wykrycie translokacji, inwersji, delecji i duplikacji. Jest to najczęściej stosowana metoda charakteryzacji kariotypów kręgowców, wykazująca różnice między chromosomami, których nie można rozróżnić jedynie na podstawie ich morfologii.
Prążek R tworzy odwrotny wzór zabarwienia w stosunku do prążka G (jasne prążki R oznaczają ciemne prążki G i odwrotnie). Pasmo R jest szczególnie przydatne do podkreślania końców chromosomów, które są lekko zabarwione, gdy używane jest pasmo G..
Pasmo T jest wariantem pasma R, w którym nie ma barwienia większości prążków śródmiąższowych chromosomów, tak że końcowe regiony chromosomów są intensywnie zabarwione.
Pasy Ag-NOR są używane do lokalizacji NOR poprzez barwienie srebrem. Nieaktywne geny NOR nie mogą być wybarwione w prążkach Ag-NOR. Dlatego to prążkowanie jest wykorzystywane do badania zmian w aktywności genów rybosomalnych podczas gametogenezy i rozwoju embrionalnego..
Prążkowanie FISH umożliwia wizualizację chromosomów przy użyciu sond znakowanych fluorescencyjnie. Technologia FISH umożliwia analizę kariotypową komórek, które się nie dzielą.
Prążkowanie FISH umożliwia wykrycie określonych sekwencji DNA w chromosomach, komórkach i tkankach. Dlatego może być używany do wykrywania anomalii chromosomowych, które obejmują małe segmenty DNA..
Paskowanie FISH utorowało drogę dla dwóch bardziej wyrafinowanych pokrewnych technik, znanych jako kariotypowanie spektralne (SKY) i wielokolorowe FISH (M-FISH).
W SKY i M-FISH stosowane są barwniki fluorescencyjne, które razem tworzą kombinacje kolorów, po jednym dla każdego chromosomu. Techniki te okazały się bardzo przydatne w wykrywaniu złożonych aberracji chromosomowych, takich jak te obserwowane w niektórych nowotworach oraz w ostrej białaczce limfoblastycznej..
- Cytogenetyka raka. Aberracje chromosomalne i aneuploidie są częste w guzach. Translokacje chromosomów mogą mieć działanie rakotwórcze poprzez produkcję białek fuzyjnych. Cytogenetyka służy do monitorowania postępów leczenia raka.
- Wrażliwe miejsca i złamania chromosomów. Wrażliwe miejsca chromosomów mogą prowadzić do patologii, takich jak zespół łamliwego chromosomu X. Narażenie na środki cytotoksyczne może spowodować złamanie chromosomu. Nosiciele niektórych mutacji autosomalnych nie mają zdolności do naprawy DNA uszkodzonego podczas złamania chromosomu.
- Numeryczne nieprawidłowości chromosomowe. Liczba chromosomów może zdiagnozować trisomie, takie jak ta, która powoduje zespoły Downa, Edwardsa i Patau. Umożliwia także diagnozowanie zespołów Turnera i Klinefeltera.
- W przewlekłej białaczce szpikowej białe krwinki mają „chromosom Philadelphia”. Ten nieprawidłowy chromosom jest wynikiem translokacji chromosomów 9 i 22.
Jeszcze bez komentarzy