V dnešní době, kdy je výzkum dešifrování lidského genomu již ukončen a přesunut do praktické roviny, kdy je diagnostická medicína schopna určit genetické abnormality v embryu, zůstává pro mnoho obyčejných lidí nejasné, co je to karyotyp a genom jsou. V tomto článku definujeme a nastíníme rozdíly mezi těmito dvěma pojmy.
Prvky molekulární biologie
Co je to genom? Jedná se o celý soubor genového materiálu - 22 autozomů a pár pohlavních chromozomů v jádře a mitochondriální DNA, které podle Human Genome Project obsahují 3,1 miliardy párů bází (připomeňme - adenin, guanin, cytosin a thymin).
Co je to karyotyp? Jedná se o soubor znaků (počet, tvar a velikost) chromozomů, který je charakteristický pro každý biologický druh (druhový karyotyp) a každého jedince (individuální karyotyp).
Standard a patologie
Hlavním limitem mezidruhového křížení je karyotyp, jehož norma je přísně druhově specifická. Například karyotyp vaší domácí kočky je 38,XY a karyotyp samce je 46,XY nebo samice je 46,XX. První číslice označujípočet párových autozomů (homologních chromozomů) a písmena - na pohlavních chromozomech, která určují pohlaví jedince.
Jak již bylo jasné, karyotyp biologického druhu Homo sapiens zahrnuje 22 párů chromozomů, které mají stejný tvar a velikost, a 1 pár pohlavních chromozomů (XY - mužské, XX - ženské karyotypy). Jakékoli odchylky od takového normálního lidského karyotypu vedou k různým druhům vývojových poruch a jsou nejčastěji smrtelné. Podle moderních statistik pouze asi 0,5 % plodů s odchylkami v karyotypu nosí ženy až do konce těhotenství.
Proč se to děje
Poruchy v karyotypu vděčíme různým druhům selhání v procesu tvorby gamet – vajíčka a spermie. Gametogeneze je komplexní proces, je založen na specifické formě buněčného dělení – meióze. Při tvorbě gamet může dojít k poruše distribuce dědičného materiálu a potom budou mít gamety abnormální sadu chromozomů, která v důsledku jejich fúze (oplození) povede ke vzniku zygoty s abnormální karyotyp. Následná dělení zygoty přenášejí takovou patologii do buněk celého organismu.
Individuální karyotyp
Co je karyotypizace? Toto je postup pro izolaci a barvení chromozomů jednotlivce pro pozdější analýzu. Pro tento postup je vhodná jakákoliv buňka v těle, která se dělí. Ostatně ke spirálovitosti chromozomů, jak je vidíme na obrázcích, dochází ve fázi metafáze mitózy (prostého buněčného dělení).
Pro lidskou karyotypizacimohou být použity buňky kostní dřeně, kožní fibroblasty nebo krevní leukocyty. Právě krev pro karyotyp se nejčastěji používá kvůli snadnému získání materiálu.
Po procedurách barvení lze identifikovat a analyzovat všechny lidské chromozomy, protože každý chromozom má svůj vlastní individuální vzor pruhů a právě ony dávají představu o přeuspořádání, zlomech a delecích (ztrátách) v jejich struktura.
Chromozomový pas
Studie karyotypu jedince umožňují stanovit jeho genetický stav – kvantitativní a kvalitativní anomálie chromozomů. Právě porušení karyotypu jsou často příčinou různé závažnosti porušení plodných funkcí, opožděného duševního nebo duševního vývoje dítěte a dalších patologií spojených s chromozomální sadou.
Nejčastěji zjištěné porušení počtu chromozomů v karyotypu (aneuploidie a polyploidie). Nejznámějšími anomáliemi jsou Downův syndrom (trizomie 21), Edwardsův syndrom (trizomie 18), Turnerův syndrom (monosomie X) a Klinefelterův syndrom u mužů (trizomie X).
Strukturální abnormality chromozomů (delece, duplikace, translokace, inverze) nejčastěji vedou k různým metabolickým patologiím.
Co nám to dává
Všichni jsme nositeli anomálií v karyotypu, zatímco navenek můžeme být absolutně zdraví. Ale mohou být příčinou neplodnosti, potratu. Navíc tyto anomáliekaryotyp nejčastěji vede k narození dítěte s vývojovými anomáliemi u páru zdravých rodičů.
Karyotypizace páru, který plánuje mít dítě a má reprodukční problémy, pomáhá genetickým konzultantům posoudit šance na zdravé potomstvo a vyvinout program pro řešení problému neplodnosti nebo potratu.
Samostatně stojí za zmínku prenatální diagnóza karyotypu. V tomto případě je na analýzu odebrána pupečníková krev plodu a je analyzován karyotyp. Tímto způsobem lze určit abnormality ve vývoji plodu v nejranějších fázích těhotenství.
Postnatální (po narození) karyotypizace je relevantní pro lidi, kteří mají vážné zdravotní problémy. Vývojové opoždění, autismus, poruchy puberty, neplodnost nebo opakované potraty jsou důvody, proč vyhledat lékařské genetické poradenství.
