Καρυότυπος & Μοριακός Καρυότυπος

Καρυότυπος & Μοριακός Καρυότυπος

ΚΑΡΥΟΤΥΠΟΣ

Κάθε ζωντανός ανθρώπινος οργανισμός αποτελείται από κύτταρα. Κάθε κύτταρο του οργανισμού περιέχει συγκεκριμένη ποσότητα γενετικής πληροφορίας, μέσω ενός φορέα που δεν είναι άλλος από το μόριο του DNA. Το DNA οργανώνεται στον πυρήνα του κυττάρου με τη μορφή των χρωμοσωμάτων. Κάθε άνθρωπος λοιπόν φέρει σε κάθε του κύτταρο φυσιολογικά 46 χρωμοσώματα στο σύνολο, τα οποία εμφανίζονται ως 23 ζεύγη. Τα χρωμοσώματα που αποτελούν ένα ζευγάρι έχουν ίδιο μέγεθος, μορφολογία και περιέχουν τα ίδια γονίδια, γονίδια δηλαδή που καθορίζουν το ίδιο χαρακτηριστικό του οργανισμού. Σε κάθε ένα από αυτά τα ζεύγη, το ένα χρωμόσωμα προέρχεται από τη μητέρα και το άλλο προέρχεται από τον πατέρα, με αποτέλεσμα να κληρονομούμε τα διάφορα «οικογενειακά» χαρακτηριστικά και από τους δύο γονείς.
Τα χρωμοσώματα, εκτός από τον σταθερό αριθμό με τον οποίο πρέπει να εμφανίζονται σε κάθε φυσιολογικό κύτταρο, πρέπει να έχουν και μια χαρακτηριστική μορφολογία. Οποιαδήποτε απόκλιση στον αριθμό ή στη μορφολογία των χρωμοσωμάτων μπορεί να προκαλέσει κάποιου είδους ανωμαλία ή διαταραχή, η οποία αντίστοιχα χαρακτηρίζεται ως αριθμητική ή δομική ανωμαλία.
Όταν λοιπόν δεν εμφανίζεται ο φυσιολογικός αριθμός χρωμοσωμάτων, αναφερόμαστε σε περιπτώσεις ανευπολειδίας. Η ανευπλοειδία μπορεί να χαρακτηρίζεται από περισσότερα ή λιγότερα χρωμοσώματα σε σχέση με τον φυσιολογικό αριθμό, δηλαδή τα 46. Χαρακτηριστικά σύνδρομα ανευπλοειδία αποτελούν το σύνδρομο Down, όπου εμφανίζεται ένα επιπλέον χρωμόσωμα 21 (ή αλλιώς τρισωμία 21, καθώς αντί για το ζευγάρι χρωμοσωμάτων 21, εμφανίζονται τρία αντίγραφά του), ενώ τυπική περίπτωση μονοσωμίας, έλλειψης δηλαδή ενός χρωμοσώματος είναι το σύνδρομο Turner, κατά το οποίο εντοπίζεται μόνο ένα φυλετικό χρωμόσωμα Χ (ΧΟ), αντί για το φυσιολογικό ζεύγος χρωμοσωμάτων Χ (ΧΧ).
Η ανίχνευση δομικών ή αριθμητικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών μπορεί να γίνει με τη μελέτη του καρυότυπου του ατόμου. Ως καρυότυπος ορίζεται η απεικόνιση των χρωμοσωμάτων από ένα κύτταρο του ατόμου, με μια μορφή διαγράμματος, ώστε τα χρωμοσώματα να παρατίθενται κατά ζεύγη. Η παρατήρηση του καρυότυπου επιτρέπει την ανίχνευση των ανευπλοειδιών.
Η εξέταση του καρυότυπου μπορεί να πραγματοποιηθεί με λήψη περιφερικού αίματος και ανάλυση των χρωμοσωμάτων στα λευκοκύτταρα του δείγματος.
Κατά την επεξεργασία του δείγματος των κυττάρων για τη δημιουργία του καρυότυπου, ακολουθείται ειδική επεξεργασία των χρωμοσωμάρων, η οποία επιτρέπει επιπλέον την ανίχνευση και των δομικών ανωμαλιών. Τέτοιου είδους ανωμαλίες μπορεί να είναι απώλεια ενός χρωμοσωμικού τμήματος, διπλασιασμός του ή ακόμα και μετατόπισή του σε άλλο χρωμόσωμα, με αποτέλεσμα, το άτομο αυτό να μην εμφανίζει φυσιολογικό καρυότυπο.
Ο έλεγχος του καρυοτύπου ενός ζεύγους που αντιμετωπίζει δυσκολία τεκνοποίησης, είναι σημαντικός καθώς ενδέχεται να εξηγεί περιπτώσεις υπογονιμότητας ή επαναλαμβανόμενες αποβολές. Ένα άτομο μπορεί να είναι απόλυτα φυσιολογικό φαινοτυπικά, όμως υπάρχει περίπτωση να φέρει κάποια χρωμοσωμική ανωμαλία. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να σχηματίζει μεταξύ άλλων και μη φυσιολογικούς γαμέτες, ωάρια ή σπερματοζωάρια , τα οποία ενδεχομένως να ευθύνονται για την αδυναμία τεκνοποίησης. Συνεπώς ζευγάρια με αντίστοιχο ιστορικό ενδείκνυται να κάνουν έλεγχο καρυοτύπου κατά τη διερεύνηση του αίτιου της υπογονιμότητας.
Το αποτέλεσμα της εξέτασης είναι διαθέσιμα εντός μερικών ημερών και κατόπιν αξιολογούνται από τον θεράποντα ιατρό, ο οποίος καθοδηγεί το ζευγάρι για το επόμενο βήμα.

ΜΟΡΙΑΚΟΣ ΚΑΡΥΟΤΥΠΟΣ

Ο κλασικός καρυότυπος που χρησιμοποιείται για τη διάγνωση χρωμοσωμικών ανωμαλιών, σήμερα συχνά αντικαθίσταται από ένα νέο είδος εξέτασης, το μοριακό καρυότυπο. Ο μοριακός καρυότυπος (ή αλλιώς array-CGH- συγκριτικός γενωμικός υβριδισμός σε μικροσυστοιχίες) πρόκειται για μια σύγχρονη τεχνική, η οποία μπορεί να εντοπίσει χρωμοσωμικές ανωμαλίες, με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια, σε σχέση με τον κλασικό καρυότυπο. Η εξέταση αυτή μπορεί να εντοπίσει αποκλίσεις από τον φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων, καθώς και ποσοτικές χρωμοσωμικές αλλαγές μικρότερης έκτασης, όπως είναι οι μικροελλέιψεις και οι μικροδιπλασιασμοί. Σε αυτή την περίπτωση δηλαδή όπου παρουσιάζεται έλλειψη ή περίσσεια όχι ολόκληρου χρωμοσώματος, αλλά κάποιου χρωμοσωμικού τμήματος.
Ο μοριακός καρυότυπος αποτελεί μια τεχνική ιδιαίτερης ευαισθησίας και ακρίβειας. Μπορεί να εντοπίσει χρωμοσωμικές αλλαγές πολύ μικρότερου μεγέθους (σε εύρος ανάλυσης 3-10 Mb), σε σχέση με αυτό που ήταν εφικτό μέχρι πρότινος με τον κλασικό καρυότυπο (τμήματα μικρότερα των ~4 Mb). Επιπλέον, η εξέταση μπορεί να δώσει πολύ ακριβή αποτελέσματα, σχετικά με τη φύση της μετάλλαξης που εντοπίζεται.
Oι αλλαγές που μπορούν να ανιχνευθούν με τον μοριακό καρυότυπο, μπορεί να είναι τόσο μικρού μεγέθους που δεν είναι ορατές με την εξέταση του κλασικού καρυότυπου, ωστόσο αυτό δεν τις κάνει λιγότερο σημαντικές ή δευτερεύουσας σημασίας. Τέτοιες μικρές αλλαγές στην ποσότητα του γενετικού υλικού είναι υπεύθυνες για διάφορα γενετικά σύνδρομα, σχετιζόμενα με την εμφάνιση συγγενών ανωμαλιών, νοητική υστέρηση, ψυχοκινητική καθυστέρηση, αυτισμό, κ.ά..
Πέραν της λεπτομερειακής διάγνωσης, ο μοριακός καρυότυπος εμφανίζει και άλλα πλεονεκτήματα. Η εξέταση αυτή δεν απαιτεί την καλλιέργεια κυττάρων, γεγονός που την καθιστά λιγότερο χρονοβόρα. Επιπλέον, η τεχνική αυτή δίνει πληροφορίες για το σύνολο του γονδιώματος που εξετάζεται, καθώς δεν εστιάζει σε ένα μόνο τμήμα του χρωμοσώματος, όπως γίνεται με τις συμβατικές τεχνικές της κυτταρογενετικής ανάλυσης (FISH). Έτσι, έχει καταστεί δυνατή η ανίχνευση αλλοιώσεων, οι οποίες ειδάλλως δεν θα μπορούσαν να εντοπιστούν.
Πέραν όμως των πλεονεκτημάτων του, ο μοριακός καρυότυπος εμφανίζει και κάποιους περιορισμούς. Οι περιορισμοί έχουν να κάνουν με την αδυναμία εντοπισμού των ισοζυγισμένων μεταθέσεων («ανταλλαγή χρωμοσωμικών τμημάτων μεταξύ δύο χρωμοσωμάτων) και των αναστροφών (ενσωμάτων χρωμοσωμικών τμημάτων στη σωστή θέση, αλλά με αντίθετο προσανατολισμό), την αδυναμία εντοπισμού σημειακών μεταλλάξεων στο γονιδίωμα ή πολυπλοειδίών, καθώς και περιπτώσεις μωσαϊκισμού σε μικρό ποσοστό (μικρότερο του 10-15%). Όταν κρίνεται απαραίτητο, τα αποτελέσματα του μοριακού καρυότυπου μπορούν να συμπληρωθούν και από την εξέταση του κλασσικού καρυότυπου.
Ο μοριακός καρύοτυπος αποτελεί μια εξέταση που μπορεί να ενταχθεί στη διερεύνηση υπογονιμότητας ενός ζευγαριού, αλλά και στον προγεννητικό έλεγχο, ακόμα και στο δεύτερο τρίμηνο της κύησης (έπειτα από αμνιοπαρακέντηση ή βιοψία τροφοβλάστης). Επιπλέον, ο μοριακός καρυότυπος είναι μια από τις τεχνικές με τις οποίες ελέγχονται τα έμβρυα κατά την προεμφυτευτική γενετική διάγνωση (PGT) σε περίπτωση εξωσωματικής γονιμοποίησης. Στα παιδιά και τους ενήλικες η εξέταση πραγματοποιείται με τη λήψη περιφερικού αίματος, ενώ σε περίπτωση που η εξέταση γίνεται στα πλαίσια προεμφυτευτικής διάγνωσης, πραγματοποιείται βιοψία εμβρύου, ώστε να ληφθούν τα απαραίτητα κύτταρα (βλαστομερίδια).
Σε κάθε περίπτωση, στο εργαστήριο γενετικής πραγματοποιείται απομόνωση του DNA από τα κύτταρα που λαμβάνονται και στη συνέχεια αναλύεται με τη χρήση κατάλληλης πλατφόρμας μικροσυστοιχιών (CGH arrays).