Χρωμοσωμική ανωμαλία

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση

Χρωμοσωμική ανωμαλία είναι οποιαδήποτε δομική (πχ μετατόπιση) ή αριθμητική (μικρότερος ή μεγαλύτερος αριθμός) απόκλιση των χρωμοσωμάτων από την τυπική μορφή τους.

Ιστορικά στοιχεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η παρατήρηση των Χρωμόσωματων έγινε για πρώτη φορά στο δεύτερο μισό του δέκατου ένατου αιώνα, ως αποτέλεσμα της ενσωμάτωσης τεχνικών μονιμοποίησης και χρώσης στα κυτταρολογικά παρασκευάσματα. Ο όρος χρωμόσωμα προήλθε από το γεγονός ότι οι δομές αυτές γίνονταν ορατές μετά από χρώση. Κατόπιν, παρατηρήθηκαν και εικόνες από Μίτωση και σύντομα, τα διάφορα μιτωτικά στάδια μελετήθηκαν διεξοδικά σε φυτά και ζώα[1]. Εικόνες από μίτωση σε ανθρώπινα κύτταρα παρατηρήθηκαν στο τέλος του 1800, αλλά το κατάλληλο υλικό δεν ήταν προσβάσιμο. Οι πρώτες χρωμοσωμικές μελέτες εστίαζαν στην κίνηση των χρωμοσωμάτων και όχι στον αριθμό τους. Με την ανάπτυξη της χρωμοσωμικής θεωρίας της κληρονομικότητας[2] και την ανακάλυψη των μελετών του Γκρέγκορ Μέντελ, η καταμέτρηση των χρωμοσωμάτων έγινε σημαντική, καθώς έγινε αντιληπτό πως τα διάφορα είδη έχουν καθορισμένο αριθμό χρωμοσωμάτων. Ο αριθμός των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων καθορίστηκε τη δεκαετία του 1890, και μέχρι το 1914 τουλάχιστον 15 ερευνητές δημοσίευσαν εργασίες που ανέφεραν τον αριθμό των χρωμοσωμάτων στον άνθρωπο[3]. Με μόνο μία εξαίρεση, ο αριθμός ήταν χαμηλός και οι περισσότερες περιπτώσεις αναφέρονταν σε διπλοειδή αριθμό 24. Η μοναδική εξαίρεση ήταν ο Hans de Winiwarter[4] ο οποίος ανέφερε τον αριθμό 47 σε όρχεις και 48 σε ωοθήκες. Όπως γνωρίζουμε σήμερα μόνο οι μετρήσεις του Winiwarter ήταν κοντά στην πραγματικότητα, λόγω του ότι είχε συνειδητοποιήσει τη σημασία της χρήσης του φρέσκου ιστού και της άμεσης μονιμοποίησης στις μελέτες του για την σωστή διατήρηση της Χρωματίνης.

Ακολούθησαν πολλές μελέτες πάνω στον αριθμό των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων από τότε, μέχρι που το 1920 o Theophilus Painter δημοσίευσε τον αριθμό 48 τόσο σε λευκούς όσο και σε έγχρωμους ανθρωπους[5] και ο ίδιος φέρει το βάρος της ευθήνης για τη διάδοση λανθασμένου αριθμού ανθρώπινων χρωμοσωμάτων. Η άποψη αυτή παρέμεινε για περισσότερες από τρεις δεκαετίες.

Μέχρι που το 1956 οι J.H. Tjio και A.Levan[6] ανακάλυψαν ότι ο διπλοειδής αριθμός των ανθρώπινων Χρωμόσωματων είναι 46, ενώ την ίδια χρονιά οι Ford και Hamerton[7], επιβεβαίωσαν τον αριθμό, μελετώντας μειωτικά χρωμοσώματα στα οποία μέτρησαν 23 ομόλογα ζεύγη. Ταυτόχρονα, η περιγραφή των Moorhead και συνεργατών, μιας σχετικά απλής τεχνικής παρατήρησης των ανθρώπινων χρωμοσωμάτων[8], ήταν μια τεράστια ανακάλυψη για όλες τις πτυχές της ανθρώπινης γενετικής, παρέχοντας νέα ελπίδα για την ανάλυση μεταλλάξεων σε ανθρώπους.

Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 1950, είχαν ταυτοποιηθεί οι κυτταρογενετικές ανωμαλίες για πολλά γενετικά σύνδρομα. Ανάμεσα σε αυτά και το Σύνδρομο Down[9] (Τρισωμία 21), το Σύνδρομο Turner[10](45, X) και το Σύνδρομο Klinefelter[11] (47, XXY). Από τότε, έχει εδραιωθεί εκτενώς ότι οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες συμβάλλουν σημαντικά σε γενετικές ασθένειες που οδηγούν σε στειρότητα, θνησιμότητα, καθυστερημένη ανάπτυξη και κάποιες κακοήθειες.


Στο γενετικό υλικό των οργανισμών παρατηρούνται διάφορα είδη μεταλλάξεων, δηλαδή αλλαγές στην ακολουθία ή τον αριθμό των βάσεων του γονιδιώματός τους. 'Οταν η αλλαγή του γονιδιώματος είναι μεγάλη σε έκταση ονομάζεται χρωμοσωμική μετάλλαξη ή χρωμοσωμική ανωμαλία. Μία αλλαγή του αριθμού των χρωμοσωμάτων αποτελεί αριθμητική χρωμοσωμική ανωμαλία ενώ μία αλλαγή στη δομή αποτελεί δομική χρωμοσωμική ανωμαλία. Οι αλλαγές αυτές έχουν ως αποτέλεσμα συνήθως την τροποποίηση του φαινότυπου του ατόμου.[12]

Διάγνωση δομικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ανάλυση των χρωμοσωμικών ανωμαλιών έγινε δυνατή μετά την ανάπτυξη τεχνικών που επιτρέπουν την παρατήρηση και τη λεπτομερή μελέτη των χρωμοσωμάτων. Για τη διαπίστωση των δομικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών ακολουθούνται τεχνικές όπως η τεχνική Giemsa και η μέθοδος FISH.

H μέθοδος Φθορίζων in situ υβριδισμός (Fluorescence In Situ Hybridisation, FISH) είναι μία τεχνική που άρχισε να εφαρμόζεται στις αρχές της δεκαετίας του 1990 και αποτελεί μία από τις σημαντικότερες εξελίξεις  στο χώρο της  κυτταρογενετικής.  Στηρίζεται στον υβριδισμό μιας αλληλουχίας «στόχου» στην προς μελέτη χρωμοσωμική περιοχή, στη φυσική της θέση (in situ) και ενός μοριακού συνθετικού ανιχνευτή σημασμένου με φθορίζουσα ουσία.[13]

Βασική αρχή μεθόδου FISH[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μέθοδος στηρίζεται στον υβριδισμό γνωστών DNA ανιχνευτών (probes) σημασμένων με φθορίζουσα ουσίες με τις συμπληρωματικές αλληλουχίες τους πάνω στο υπό μελέτη χρωμόσωμα και παρατήρηση σε φθορίζον μικροσκόπιο. Με αυτόν τον τρόπο μας δίνεται η δυνατότητα να  αναγνωρίσουμε συγκεκριμένες περιοχές παρατηρώντας τα χρωμοσώματα στο μικροσκόπιο λόγω της φθορίζουσας ουσίας  που είναι συνδεδεμένη με τον ανιχνευτή.[12]  Οι ανιχνευτές είναι δυνατόν να παρασκευασθούν είτε από βιβλιοθήκες χρωμοσωμάτων (paints) για την αναγνώριση ολικών ή μερικών ανευπλοειδιών, είτε από τις περιοχές των χρωμοσωμάτων που ενέχονται σε μικροελλείψεις και μικροδιπλασιασμούς (cosmid probes). Με τη χρήση περισσότερων του ενός φθοριζουσών ουσιών είναι δυνατόν να εντοπισθούν διαφορετικές χρωμοσωμικές  περιοχές στο ίδιο παρασκεύασμα (multicolor FISH).

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Εφαρμόζεται στη διάγνωση ορισμένων de novo  χρωμοσωμικών ανακατατάξεων και στην ταυτοποίηση χρωμοσωμάτων άγνωστης προέλευσης όταν αυτό δεν είναι δυνατό με τις συμβατικές τεχνικές της κυτταρογενετικής.
  2. Με την multiplex FISH είναι δυνατόν να "βαφτούν" όλα τα χρωμοσώματα με διαφορετικό χρώμα το καθένα. Με αυτήν την τεχνική είναι δυνατόν με ένα πείραμα να γίνει ταυτοποίηση μικρών υπεράριθμων χρωμοσωμάτων, μεταθέσεων και διπλασιασμών.
  3. Είναι ευρεία η εφαρμογή της FISH στην ανίχνευση συνδρόμων που οφείλονται σε μικροδιπλασιασμούς ή μικροελλείψεις με τη χρήση ειδικών ανιχνευτών για γονίδια που εδράζονται σε αυτές τις περιοχές.
  4. Είναι δυνατή η προεμφυτευτική διάγνωση σε βλαστομερίδιο προκειμένου να μειωθεί η πιθανότητα εμφύτευσης εμβρύου με μία από τις συχνότερες χρωμοσωματικές ανωμαλίες. Εφαρμόζοντας την ίδια τεχνική που χρησιμοποιούμε και στην ταχεία προγεννητική διάγνωση είναι δυνατόν να αποκλεισθεί με 85% πιθανότητα η εμφύτευση παθολογικού εμβρύου.

Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας έχει διευρύνει τις εφαρμογές της τεχνικής οδηγώντας στη δημιουργία του 3D-FISH το οποίο αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την αποτύπωση της χωρικής διάταξης στοχευμένων αλληλουχιών γενετικού υλικού. Ο συνδυασμός  τρισδιάστατης μικροσκοπίας με τεχνικές ανακατασκευής εικόνας παρέχει τη δυνατότητα  της αυτοματοποιημένης αξιολόγησης της εικόνας FIS[13]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Wilson, E. B (1896). The Cell in Development and Inheritance. London: Macmillan. 
  2. Sutton, W. S. (1903). «The chromosomes in heredity». Biol. Bull. https://archive.org/details/jstor-1535741. «4, 231–251». 
  3. Oguma K. & Makino, S (1932). «A revised check-list of the chromosome number in vertebrates». J. Genet. «26, 239–254». 
  4. de Winiwarter, H. (1921). «La formule chromosomale dans l’espèce humaine». C. R. Seances Soc. Biol. Fil. «85, 266 –267». 
  5. Painter, Theophilus S. (1923). «Studies in mammalian spermatogenesis. II. The spermatogenesis of man» (στα αγγλικά). Journal of Experimental Zoology 37 (3): 291–336. doi:10.1002/jez.1400370303. ISSN 1097-010X. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jez.1400370303. 
  6. Tjio, Joe Hin; Levan, Albert (1956). «The Chromosome Number of Man» (στα αγγλικά). Hereditas 42 (1-2): 1–6. doi:10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x. ISSN 1601-5223. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1601-5223.1956.tb03010.x. 
  7. Ford, C. E.; Hamerton, J. L. (1956-11-10). «The chromosomes of man». Nature 178 (4541): 1020–1023. doi:10.1038/1781020a0. ISSN 0028-0836. PMID 13378517. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13378517. 
  8. Moorhead, P. S.; Nowell, P. C.; Mellman, W. J.; Battips, D. M.; Hungerford, D. A. (1960-09). «Chromosome preparations of leukocytes cultured from human peripheral blood». Experimental Cell Research 20: 613–616. doi:10.1016/0014-4827(60)90138-5. ISSN 0014-4827. PMID 13772379. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13772379. 
  9. Lejeune, J.; Gautier, M.; Turpin, R. (1959-03-16). «[Study of somatic chromosomes from 9 mongoloid children»]. Comptes Rendus Hebdomadaires Des Seances De l'Academie Des Sciences 248 (11): 1721–1722. ISSN 0001-4036. PMID 13639368. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13639368. 
  10. Ford, C. E.; Jones, K. W.; Polani, P. E.; De Almeida, J. C.; Briggs, J. H. (1959-04-04). «A sex-chromosome anomaly in a case of gonadal dysgenesis (Turner's syndrome)». Lancet (London, England) 1 (7075): 711–713. doi:10.1016/s0140-6736(59)91893-8. ISSN 0140-6736. PMID 13642858. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13642858. 
  11. Jacobs, P. A.; Strong, J. A. (1959-01-31). «A case of human intersexuality having a possible XXY sex-determining mechanism». Nature 183 (4657): 302–303. doi:10.1038/183302a0. ISSN 0028-0836. PMID 13632697. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/13632697. 
  12. 12,0 12,1 Αλεπόρου-Μαρίνου, Βασιλική (2015). Βιολογία. Αθηνα: ΙΤΕ Διόφαντος. σελ. 98. ISBN 978-960-06-2428-1. 
  13. 13,0 13,1 Θεοδοσίου, Ζήνωνας (2018). «Επεξεργασία και ανάλυση εικόνων μικροσκοπίου FISH». Ανοικτό Πανεπιστήμιο Κύπρου Ψηφιακό Αποθετήριο Κυψέλη.