Metode genetika. Biologi medis Untuk apa metode sitogenetik digunakan?

Genetika manusia menggunakan berbagai metode penelitian yang juga digunakan di cabang biologi lainnya - genetika, fisiologi, sitologi, biokimia, dll. Antropogenetika juga memiliki metode penelitiannya sendiri: sitogenetik, kembar, silsilah, dll.4

Prestasi biologi molekuler dan biokimia telah memberikan kontribusi yang besar bagi perkembangan genetika. Saat ini, metode penelitian genetika biokimia dan molekuler memainkan peran utama dalam genetika manusia dan genetika medis. Namun, metode klasik genetika manusia, seperti sitogenetik, silsilah, dan kembaran, saat ini sangat penting, terutama dalam hal diagnosis, konseling genetik medis, dan prognosis keturunan.

Mari berkenalan dengan kemampuan metode sitogenetik.

Inti dari metode ini adalah mempelajari struktur kromosom individu, serta karakteristik himpunan kromosom sel manusia dalam keadaan sehat dan sakit. Objek yang cocok untuk ini adalah limfosit, sel epitel bukal, dan sel lain yang mudah diperoleh, dibudidayakan, dan dilakukan analisis kariologis. Ini adalah metode penting untuk menentukan penyakit keturunan dan kromosom pada manusia.

Dasar dari metode sitogenetik adalah studi tentang morfologi kromosom individu sel manusia. Tahap pengetahuan saat ini tentang struktur kromosom ditandai dengan penciptaan model molekuler dari struktur inti yang paling penting ini dan studi tentang peran masing-masing komponen kromosom dalam penyimpanan dan transmisi informasi herediter.

Pada Bab 1, kita melihat komponen kromosom, seperti protein dan asam nukleat. Di sini kita akan membahas secara singkat struktur dan morfologi kromosom.

Struktur kromosom.

Teori hereditas kromosom diciptakan oleh ilmuwan Amerika T. G. Morgan. Setelah melakukan banyak penelitian pada lalat buah Drosophila, Morgan dan murid-muridnya menemukan bahwa di dalam kromosom terdapat faktor keturunan yang ditemukan oleh Mendel, yang disebut gen. T. Morgan dan murid-muridnya menunjukkan bahwa gen terletak secara linier di sepanjang kromosom.

Setelah terbukti bahwa kromosom merupakan genofor (pembawa gen) utama, masa studi paling intensif pun dimulai. Kemajuan dalam biologi molekuler dan genetika telah memungkinkan untuk memahami beberapa pola struktur dan fungsi kromosom pada prokariota dan eukariota, namun masih banyak yang belum diketahui. Dalam beberapa tahun terakhir, kromosom eukariota, khususnya manusia, menjadi bahan kajian berbagai pakar, mulai dari ahli genetika hingga fisikawan.

Sekarang telah ditetapkan bahwa struktur kromosom didasarkan pada kromatin - kompleks kompleks DNA, protein, RNA, dan zat lain yang membentuk kromosom (kita membahas struktur kromatin secara rinci di Bab 1). Diasumsikan bahwa kromosom manusia mencakup satu molekul DNA raksasa, molekul RNA, histon dan protein asam, berbagai enzim, fosfolipid, logam Ca 2+, Mg 2+ dan beberapa zat lainnya. Cara molekul-molekul senyawa kimia ini bertumpuk dan tersusun satu sama lain dalam kromosom belum diketahui. Untaian DNA yang panjang tidak dapat ditempatkan secara acak pada kromosom. Ada anggapan bahwa untai DNA dikemas secara teratur dan berasosiasi dengan protein.

F. Arrighi dan rekan penulis (1971) menemukan bahwa urutan unik menempati lebih dari 56% DNA kromosom manusia, urutan yang sangat berulang - 12,4%, pengulangan perantara - 8%. Jumlah total gen yang diulang dalam DNA kromosom manusia adalah 28%. Jumlah kromosom pada manusia masih belum jelas untuk waktu yang lama. Faktanya sulit untuk menentukan jumlah kromosom pada mamalia, terutama pada manusia. Kromosomnya ternyata kecil, sangat banyak, dan sulit dihitung. Ketika sel-sel sudah diperbaiki, mereka bergabung menjadi gumpalan, sehingga sulit untuk menentukan jumlah kromosom sebenarnya. Oleh karena itu, peneliti pertama tidak dapat menghitung jumlah kromosom dalam sel manusia secara akurat dan benar. Jumlah kromosom yang berbeda diberi nama - dari 44 hingga 50.

TENTANG
Biasanya, kromosom dalam sel diamati selama mitosis pada tahap lempeng metafase. Pada inti interfase, kromosom tidak terlihat di bawah mikroskop cahaya. Pada tahun 1912, G. Winivarter, mempelajari kromosom dalam spermatogonia dan oogonia gonad manusia yang diambil selama operasi, menetapkan bahwa set kromosom pria (kariotipe) berisi 47 kromosom, dan set wanita - 48. Pada tahun 1922, T. Paynter mengulangi penelitian Winivarter dan menemukan bahwa kariotipe pria dan wanita masing-masing mengandung 48 kromosom, tetapi wanita berbeda dari pria hanya dalam dua kromosom. Wanita memiliki 2 kromosom seks berukuran besar, sedangkan pria memiliki satu kromosom X besar dan satu kromosom K kecil. Pada tahun-tahun berikutnya, pandangan ini didukung oleh ilmuwan lain. PI Zhivago dan A.G. Andrea (1932) mengusulkan klasifikasi pertama kromosom tergantung pada panjangnya. Karena letak kromosom sangat berdekatan satu sama lain dan sangat sulit untuk dipelajari, pada tahun-tahun berikutnya jumlah pasti kromosom pada manusia telah menjadi bahan kontroversi dan perdebatan. Namun, kesepakatan secara bertahap dicapai antara para peneliti mengenai masalah ini, dan selama 30 tahun, sebagian besar ahli sitogenetika percaya bahwa pada manusia jumlah kromosom diploid adalah 48, dan jumlah haploid adalah 24. Metode yang lebih baik untuk mempelajari kromosom telah memungkinkan untuk memperoleh lebih banyak informasi akurat tentang jumlah kromosom dalam sel manusia, serta untuk mengidentifikasi kelainan kariotipe normal yang menyebabkan beberapa kelainan bentuk. Dua metode telah terbukti sangat bermanfaat:

1. Pengobatan kultur sel dengan alkaloid colchicine, yang menyebabkan akumulasi sel-sel yang membelah pada tahap metafase;

2. Perawatan sel dengan larutan garam lemah, menyebabkan pembengkakan dan pelurusan kromosom, sehingga memudahkan pembelajarannya.

Pada tahun 1956, ahli sitologi Swedia J. Tiyo dan A. Levan menyiapkan kultur sel dari jaringan paru-paru yang diambil dari embrio manusia yang diaborsi dan, dengan menggunakan teknik pemrosesan sel yang lebih baik, memperoleh sediaan yang sangat jernih di mana 46 kromosom terlihat jelas. 5

Beberapa bulan kemudian, C. Ford dan J. Hammerton di Inggris menemukan bahwa prekursor diploid sel germinal pada testis laki-laki (spermatogonia) juga memiliki 46 kromosom, dan yang haploid (spermatosit divisi 1) memiliki 23 kromosom.

Setelah itu, banyak sel dari berbagai organ dan jaringan manusia dipelajari, dan di mana pun jumlah kromosom normal adalah 46.

Kariotipe perempuan berbeda dari kariotipe laki-laki hanya dalam satu kromosom seks. Sisanya 22 pasang sama untuk pria dan wanita. 22 pasang kromosom ini disebut autosom. Kariotipe normal terdiri dari 44 autosom (22 pasang) dan dua kromosom seks - XX pada wanita dan XY pada laki-laki, yaitu kariotipe perempuan memiliki dua kromosom seks besar, dan laki-laki memiliki satu besar dan satu kecil.

Dalam sel germinal manusia terdapat satu set kromosom (haploid) - 23, dan dalam sel somatik - satu set ganda (diploid) - 46. Penemuan ini mendorong studi lebih lanjut tentang kromosom. Metode telah dikembangkan untuk mempelajari kromosom dalam kultur limfosit darah tepi dan objek lainnya. Saat ini, kromosom relatif mudah diperiksa pada limfosit darah tepi. Darah vena ditempatkan dalam media nutrisi khusus, ditambahkan fitohemamaglutinin, yang merangsang pembelahan sel, dan ditempatkan dalam termostat selama 72 jam. 6 jam sebelum akhir inkubasi, colchicine ditambahkan di sini, yang menunda proses pembelahan sel pada tahap pelat metafase. Kultur tersebut kemudian ditempatkan dalam larutan NaCl hipotonik, di mana sel membengkak, sehingga mudah pecahnya membran inti dan transisi kromosom ke sitoplasma. Setelah itu, sediaan diwarnai dengan pewarna nuklir, khususnya acetoorcein, dan diperiksa di bawah mikroskop cahaya perendaman.

Di bawah mikroskop diperhitungkan jumlah total kromosom, difoto, kemudian masing-masing kromosom dipotong dari foto dengan gunting dan ditempelkan pada selembar kertas kosong secara berurutan, dimulai dari kromosom terbesar (pertama) dan diakhiri dengan kromosom Y terkecil (dua puluh detik) dan jenis kelamin. Teknik luminescent memungkinkan dilakukannya penelitian massal dengan cepat dan mudah untuk mengidentifikasi pasien dengan berbagai jenis kelainan kromosom. Himpunan karakteristik kuantitatif (jumlah kromosom dan ukurannya) dan kualitatif (morfologi kromosom) dari himpunan diploid suatu sel disebut dengan istilah “kariotipe”. Struktur kromosom berubah tergantung pada tahap pembelahan sel (profase, metafase, anafase, telofase).

Sudah dalam profase mitosis, jelas bahwa kromosom dibentuk oleh dua benang yang saling terjalin dengan diameter yang sama - kromatid. Dalam metafase, kromosom sudah berbentuk spiral, dan kedua kromatidnya terletak sejajar, dipisahkan oleh celah sempit. Setiap kromatid terdiri dari dua setengah kromatid. Akibat mitosis, kromatid kromosom ibu menjadi kromosom saudara, dan setengah kromatid menjadi kromatidnya. Dasar kromatid adalah kromonema - yang disebut untaian DNP yang lebih tipis, terdiri dari protein dan asam nukleat.

Selama interfase (periode antara dua pembelahan sel), kromatin terikat erat dengan membran inti dan matriks protein inti. Ini juga membentuk area luas untaian DNP yang terdespiralisasi. Kemudian kromatin secara bertahap berputar, membentuk metafase x yang khas
Romosom. Ukurannya bervariasi dari 2 hingga 10 mikron.

Saat ini, ciri-ciri struktural autosom dan kromosom seks sedang dipelajari secara intensif (pada sel sumsum tulang, limfosit, fibroblas, sel kulit, dan regenerasi hati).

Struktur yang disebut kromomer telah diidentifikasi pada kromosom. Kromomer adalah bagian kromonema yang berbentuk spiral. Ruang antara kromomer diwakili oleh filamen kromonemeral. Lokasi kromomer pada setiap kromosom ditetapkan secara ketat dan ditentukan secara turun-temurun.

Kromomer adalah unit genetik yang relatif besar, panjangnya sebanding dengan kromosom E. coli. Struktur dan fungsi kromomer merupakan misteri utama genetika modern. Diasumsikan bahwa beberapa kromomer merupakan satu lokus genetik, di mana terdapat satu gen struktural dan banyak gen pengatur. Ada kemungkinan bahwa beberapa gen struktural terletak di kromomer lain.

Kromonem dan kromomer dikelilingi oleh zat yang tidak ternoda - matriks. Dipercayai bahwa matriks tersebut mengandung asam dan protein deoksiribonukleat dan ribonukleat.

Bagian tertentu dari kromosom membentuk nukleolus. Nukleolus adalah bagian kromosom yang kurang lebih terdespiralisasi, dikelilingi oleh produk aktivitas gen (ribosom, partikel RNA, dll.). Sintesis RNA ribosom terjadi di sini, dan tahap-tahap tertentu pembentukan ribosom juga dilakukan. Ini mensintesis sebagian besar RNA sel.

Dalam kromosom metafase, beberapa formasi lagi dibedakan: sentromer, dua lengan kromosom, telomer, dan satelit.

Wilayah sentromerik (meros - dalam bahasa Yunani, bagian) dari suatu kromosom adalah kerusakan kromosom yang tidak ternoda, terlihat pada persiapan kromosom. Sentromer mengandung 2-3 pasang kromomer dan memiliki struktur yang kompleks. Dipercaya bahwa ini mengarahkan pergerakan kromosom selama mitosis. Filamen spindel melekat pada sentromer.

Telomer - struktur khusus di ujung kromosom - juga memiliki struktur yang kompleks. Mereka mengandung beberapa kromomer. Telomer mencegah perlekatan terminal kromosom metafase satu sama lain. Tidak adanya telomer membuat kromosom “lengket” - mudah menempel pada fragmen kromosom lainnya.

Beberapa wilayah kromosom disebut eukromatik, yang lain disebut heterokromatik. Daerah eukromatik pada kromosom adalah daerah yang aktif secara genetis; daerah tersebut mengandung kompleks utama gen inti yang berfungsi. Hilangnya bagian terkecil dari euchromatin dapat menyebabkan kematian organisme. Daerah kromosom yang heterokromatik biasanya sangat terpilin dan, biasanya, tidak aktif secara genetik. Dalam heterokromatin terdapat pengatur nukleolus. Hilangnya sebagian besar heterokromatin seringkali tidak menyebabkan kematian organisme. Daerah heterokromatik pada kromosom bereplikasi lebih lambat dibandingkan daerah eukromatik. Perlu diingat bahwa euchromatin dan heterochromatin bukanlah suatu zat, melainkan keadaan fungsional suatu kromosom.

Jika Anda menyusun foto-foto kromosom homolog dalam urutan bertambahnya ukuran, Anda dapat memperoleh apa yang disebut idiogram kariotipe. Jadi, idiogram adalah representasi grafis dari kromosom. Dalam idiogram, pasangan-pasangan homolog disusun dalam baris-baris dengan urutan mengecil.

Dalam idiogram manusia, di antara 46 kromosom, dibedakan tiga jenis kromosom tergantung pada posisi sentromer dalam kromosom:

1. Metasentrik - sentromer menempati posisi sentral dalam kromosom, kedua lengan kromosom memiliki panjang yang hampir sama;

2. Submetasentrik - sentromer terletak lebih dekat ke salah satu ujung kromosom, menghasilkan lengan kromosom dengan panjang berbeda.

Klasifikasi kromosom manusia berdasarkan ukuran dan lokasi sentromer
Kelompok kromosom	Nomor kariotipe	Ciri-ciri kromosom
		1 dan 3 hampir metasentrik dan 2 submetasentrik besar
		subakrosentris yang besar
		rata-rata submetasentrik
		akrosentrik rata-rata
		submetasentrik kecil
		megasentris terkecil
		akrosentrik terkecil
Kromosom X (termasuk golongan III		tengah hampir metasentrik
Kromosom Y		akrosentrik kecil

3. Akrosentrik – sentromer terletak di ujung kromosom. Satu bahunya sangat pendek, yang lainnya panjang. Kromosom tidak begitu mudah untuk dibedakan satu dengan lainnya. Untuk menyatukan metode identifikasi kromosom, ahli sitogenetika pada konferensi tahun 1960 di Denver (AS) mengusulkan klasifikasi yang memperhitungkan ukuran kromosom dan lokasi sentromer. Patau pada tahun yang sama melengkapi klasifikasi ini dan mengusulkan pembagian kromosom menjadi 7 kelompok. Menurut klasifikasi ini, kelompok pertama A mencakup kromosom sub-dan akrosentrik besar 1, 2 dan 3. Grup kedua B mencakup pasangan Submetasentrik besar 4-5. Kelompok ketiga C meliputi subakrosentrik tengah (6-12 pasang) dan kromosom X, yang ukurannya antara 6 dan 7 kromosom. Kelompok D (keempat) meliputi kromosom akrosentrik sedang (13, 14 dan 15 pasang). Untuk kelompok E (kelima) - kromosom submetasentrik kecil (16, 17 dan 18 pasang). Ke grup F(keenam) metasentrik kecil (19 dan 20 pasang), dan untuk kelompok G (ketujuh) - kromosom akrosentrik terkecil (21 dan 22 pasang) dan kromosom seks Y akrosentrik kecil (Tabel 4).

Ada klasifikasi kromosom lain (London, Paris, Chicago), di mana ketentuan klasifikasi Denver dikembangkan, diklarifikasi dan ditambah, yang pada akhirnya memudahkan identifikasi dan penunjukan setiap kromosom manusia dan bagian-bagiannya.

Kromosom akrosentrik kelompok IV (D, 13-15 pasang) dan kelompok VII (G, 21-22 pasang) pada lengan pendek membawa struktur tambahan kecil, yang disebut satelit. Dalam beberapa kasus, satelit ini menyebabkan kromosom menempel satu sama lain selama pembelahan sel pada meiosis, sehingga mengakibatkan distribusi kromosom tidak merata. Satu sel kelamin memiliki 22 kromosom, dan sel lainnya memiliki 24 kromosom. Beginilah munculnya monosomi dan trisomi untuk satu atau beberapa pasangan kromosom. Sebuah fragmen dari satu kromosom dapat bergabung dengan kromosom dari kelompok lain (misalnya, fragmen 21 atau 22 bergabung dengan 13 atau 15). Beginilah cara translokasi terjadi. Trisomi kromosom 21 atau translokasi fragmennya merupakan penyebab sindrom Down.

Dalam ketujuh kelompok kromosom ini, hampir tidak mungkin untuk mengidentifikasi kromosom hanya berdasarkan perbedaan eksternal yang terlihat dengan mikroskop sederhana. Namun saat memproses kromosom Acrichini, dan menggunakan sejumlah metode pewarnaan lainnya, kromosom tersebut dapat diidentifikasi. Berbagai diketahui

metode pewarnaan diferensial kromosom menggunakan teknik Q-, G-, C (A.F. Zakharov, 1973) (Gbr. 27). Mari kita sebutkan beberapa metode untuk mengidentifikasi kromosom individu manusia. Berbagai modifikasi dari apa yang disebut metode ini banyak digunakan Q. Misalnya, metode QF menggunakan fluorokrom; Metode QFQ - menggunakan kina; Metode QFH - menggunakan pewarna khusus dari Hext No. 33258, yang mendeteksi pengulangan urutan nukleotida dalam DNA kromosom (DNA satelit, dll.). Modifikasi metode trypsin GT adalah alat yang ampuh untuk mempelajari dan mengkarakterisasi kromosom secara individual. Sebut saja, misalnya, metode GTG, yang meliputi perlakuan kromosom dengan trypsin dan pewarnaan dengan pewarna Giemsa, dan metode GTL (perlakuan trypsin dan pewarnaan Leitman).

Ada metode yang diketahui menggunakan perlakuan kromosom dengan garam asetat dan pewarna Giemsa, metode menggunakan barium hidroksida, acridinorange dan lain-lain.

DNA kromosom dideteksi menggunakan reaksi Feulgen, pewarnaan dengan metil hijau, acridinorange, dan pewarna No. 33258 dari Hext. Pewarna oranye acridine membentuk asosiasi dimerik dengan DNA beruntai tunggal dan menghasilkan pendaran merah; dengan DNA heliks beruntai ganda ia membentuk asosiasi satu dimensi dan bercahaya dengan cahaya hijau.

Dengan mengukur intensitas pendaran merah, seseorang dapat menilai jumlah tempat bebas di DNP dan kromatin, dan rasio pendaran hijau - merah dapat menunjukkan aktivitas fungsional kromosom.

Histon dan protein kromosom asam dideteksi pada nilai pH yang berbeda dengan pewarnaan dengan bromofenode biru, hijau kuat, perak, metode imunoluminescent, pewarnaan RNA dengan tawas halusianin, pewarna Hext No. 1, acridinorange bila dipanaskan hingga 60°.

Mikroskop elektron, histoautoradiografi dan sejumlah metode lainnya banyak digunakan.

Pada tahun 1969, ahli biologi Swedia T. Kaspersson dan kolaboratornya menunjukkan bahwa kromosom yang diwarnai dengan mustard quinoa dan disinari di bawah mikroskop dengan bagian panjang gelombang terpanjang dari spektrum ultraviolet mulai bercahaya, dengan beberapa bagian kromosom bersinar lebih terang dan bagian lain lebih lemah. Alasannya adalah perbedaan komposisi kimia permukaan kromosom. Pada tahun-tahun berikutnya, para peneliti menemukan bahwa ujung kromosom Y manusia bersinar lebih terang dibandingkan kromosom manusia lainnya, sehingga kromosom Y mudah dikenali dalam spesimen.

Acriquiniprite secara istimewa berikatan dengan pasangan DNA GC. Cakram individu dari daerah heterokromatik berpendar. DNA dihilangkan dan cahayanya menghilang. Peta kromosom fluoresen telah disusun. Dari 27 spesies mamalia, hanya manusia, simpanse, gorila, dan orangutan yang memiliki kromosom Y yang menyala. Cahaya tersebut dikaitkan dengan pengulangan gen yang muncul dalam evolusi 20 juta tahun lalu.

Jadi, normalnya sel somatik manusia memiliki 46 kromosom (23 pasang), dan sel kelamin memiliki 23 kromosom, satu kromosom untuk setiap pasangan. Ketika sperma dan sel telur menyatu dalam zigot, jumlah kromosom menjadi dua kali lipat. Jadi, setiap sel somatik tubuh manusia mengandung satu set kromosom ayah dan satu set kromosom ibu. Jika manusia mempunyai 46 kromosom, maka pada berbagai kera jumlah kromosomnya adalah 34, 42, 44, 54, 60, 66.

Dengan menggunakan ultrasound atau tekanan tinggi, untaian DNA yang membentuk kromosom dapat dipecah menjadi fragmen-fragmen terpisah. Dengan memanaskan larutan DNA hingga suhu 80-100°,

Denaturasi DNA dapat terjadi sehingga menyebabkan dua untai yang membuatnya terpisah. Dalam kondisi tertentu, untaian DNA yang terpisah dapat berasosiasi kembali menjadi molekul DNA untai ganda yang stabil (resosiasi DNA atau renaturasi). Denaturasi dan renaturasi DNA juga dapat diperoleh pada preparasi kromosom terfiksasi dengan mengolahnya sesuai dengan itu. Jika setelah itu kromosom diwarnai dengan pewarna Giemsa, maka akan terlihat lurik melintang yang jelas, terdiri dari garis-garis terang dan gelap. Letak pita-pita ini berbeda-beda pada setiap kromosom. Dengan demikian, masing-masing dari 23 pasang kromosom juga dapat diidentifikasi menggunakan disk Giemsa.

Teknik ini dan teknik lainnya, khususnya hibridisasi sel somatik berbagai hewan dan manusia, digunakan untuk memetakan kromosom, yaitu untuk menentukan posisi gen yang berbeda pada kromosom tertentu. Saat ini, sekitar 200 gen telah dipetakan pada autosom manusia dan kromosom seks.

Pada akhir tahun 1975, jumlah gen berikut terlokalisasi di berbagai kromosom manusia (A.F. Zakharov, 1977): 1 kromosom - 24 gen; 2 kromosom - 10, 3-2, 4-3, 5-3, 6-14, 7-4, 8-1, 9-8, 10-5, 11-4, 12-10, 13-3, 14 -3, 15-6, 16-4, 17-14, 18-1, 19-4, 20-3, 21-4, 22-1; Kromosom Y - 2; Kromosom X - 95 gen.

Metode sitogenetik

Berdasarkan studi tentang kromosom manusia dalam kondisi normal dan patologis. Biasanya, kariotipe manusia mencakup 46 kromosom - 22 pasang autosom dan dua kromosom seks. Penggunaan metode ini memungkinkan untuk mengidentifikasi sekelompok penyakit yang berhubungan dengan perubahan jumlah kromosom atau perubahan strukturnya. Penyakit seperti ini disebut penyakit kromosom.

Bahan analisis kariotipe paling sering adalah limfosit darah. Darah diambil dari vena pada orang dewasa, dan dari jari, daun telinga atau tumit pada bayi baru lahir. Limfosit dibiakkan dalam media nutrisi khusus, yang, khususnya, mengandung zat tambahan yang “memaksa” limfosit untuk membelah secara intensif melalui mitosis. Setelah beberapa waktu, colchicine ditambahkan ke dalam kultur sel. Colchicine menghentikan mitosis pada tingkat metafase. Selama metafase kromosom paling terkondensasi. Selanjutnya sel dipindahkan ke kaca objek, dikeringkan dan diwarnai dengan berbagai pewarna. Pewarnaan dapat berupa a) rutin (kromosom diwarnai secara merata), b) diferensial (kromosom memperoleh lurik silang, dan setiap kromosom memiliki pola tersendiri). Pewarnaan rutin memungkinkan untuk mengidentifikasi mutasi genom, menentukan afiliasi kelompok suatu kromosom, dan mengetahui di kelompok mana jumlah kromosom telah berubah. Pewarnaan diferensial memungkinkan Anda mengidentifikasi mutasi kromosom, menentukan kromosom berdasarkan nomor, dan mengetahui jenis mutasi kromosom.

Dalam kasus di mana analisis kariotipe janin perlu dilakukan, sel-sel dari cairan ketuban (cairan ketuban) - campuran sel mirip fibroblas dan sel epitel - diambil untuk dibudidayakan.

Penyakit kromosom antara lain: Sindrom Klinefelter, Sindrom Turner-Shereshevsky, Sindrom Down, Sindrom Patau, Sindrom Edwards dan lain-lain.

Penderita sindrom Klinefelter (47, XXY) selalu laki-laki. Mereka dicirikan oleh keterbelakangan gonad, degenerasi tubulus seminiferus, seringkali keterbelakangan mental, dan pertumbuhan tinggi (karena panjang kaki yang tidak proporsional).

Sindrom Turner-Shereshevsky (45, X0) diamati pada wanita. Ini memanifestasikan dirinya dalam pubertas yang tertunda, keterbelakangan gonad, amenore (tidak adanya menstruasi), dan infertilitas. Wanita dengan sindrom Turner-Shereshevsky bertubuh pendek, tubuhnya tidak proporsional - tubuh bagian atas lebih berkembang, bahu lebar, panggul sempit - tungkai bawah memendek, leher pendek dengan lipatan, “Mongoloid ” bentuk mata dan sejumlah tanda lainnya.

Sindrom Down adalah salah satu penyakit kromosom yang paling umum. Ini berkembang sebagai akibat dari trisomi pada kromosom 21 (47; 21, 21, 21). Penyakit ini mudah didiagnosis, karena memiliki sejumlah ciri khas: anggota badan memendek, tengkorak kecil, batang hidung rata dan lebar, fisura palpebra sempit dengan sayatan miring, adanya lipatan pada kelopak mata atas, keterbelakangan mental. Gangguan pada struktur organ dalam juga sering diamati.

Penyakit kromosom juga muncul akibat perubahan pada kromosom itu sendiri. Dengan demikian, penghapusan p-arm autosom No. 5 mengarah pada perkembangan sindrom “tangisan kucing”. Pada anak-anak dengan sindrom ini, struktur laring terganggu, dan pada anak usia dini mereka memiliki timbre suara “mengeong” yang khas. Selain itu, terjadi keterbelakangan perkembangan psikomotorik dan demensia.

Paling sering, penyakit kromosom adalah akibat mutasi yang terjadi pada sel germinal salah satu orang tua.

Metode biokimia

Memungkinkan Anda mendeteksi gangguan metabolisme yang disebabkan oleh perubahan gen dan, sebagai akibatnya, perubahan aktivitas berbagai enzim. Penyakit metabolisme herediter dibedakan menjadi penyakit metabolisme karbohidrat (diabetes melitus), metabolisme asam amino, lipid, mineral, dll.

Fenilketonuria adalah penyakit metabolisme asam amino. Konversi asam amino esensial fenilalanin menjadi tirosin terhambat, sedangkan fenilalanin diubah menjadi asam fenilpiruvat, yang diekskresikan melalui urin. Penyakit ini menyebabkan pesatnya perkembangan demensia pada anak-anak. Diagnosis dini dan pola makan dapat menghentikan perkembangan penyakit.

42. Diagnosis prenatal penyakit bawaan dan keturunan adalah cabang kedokteran kompleks yang berkembang pesat. Dia menggunakan dan diagnostik ultrasonografi (USG), dan teknologi operasional (biopsi vili korionik, amnio dan kordosentesis, biopsi otot dan kulit janin), dan metode laboratorium (sitogenetik, biokimia, genetik molekuler).

Diagnosis prenatal sangat penting dalam konseling genetik medis, karena diagnosis ini memungkinkan kita beralih dari prediksi kemungkinan ke prediksi yang jelas mengenai kesehatan anak dalam keluarga dengan komplikasi genetik. Saat ini, diagnosis prenatal dilakukan pada trimester pertama dan kedua kehamilan, yaitu pada saat terdeteksi adanya patologi, masih memungkinkan untuk mengakhiri kehamilan. Saat ini dimungkinkan untuk mendiagnosis hampir semua sindrom kromosom dan sekitar 100 penyakit keturunan yang cacat biokimianya telah diketahui secara pasti.

Diagnosa pralahir- Diagnostik prenatal yang komprehensif untuk mendeteksi patologi pada tahap perkembangan intrauterin. Memungkinkan deteksi lebih dari 98% janin dengan sindrom Down (trisomi 21); trisomi 18 (dikenal sebagai sindrom Edwards) sekitar 99,9%; trisomi 13 (sindrom Patau) sekitar 99,9%, lebih dari 40% gangguan perkembangan jantung, dll. Jika janin menderita penyakit, orang tua, dengan bantuan dokter konsultan, dengan hati-hati mempertimbangkan kemungkinan pengobatan modern dan mereka sendiri dalam hal rehabilitasi anak tersebut. Sebagai akibat keluarga mengambil keputusan tentang nasib anak dan memutuskan apakah akan melanjutkan kehamilan atau mengakhiri kehamilan.

Diagnostik prenatal juga mencakup penentuan ayah pada tahap awal kehamilan, serta penentuan jenis kelamin janin.

Indikasi untuk diagnosis prenatal: adanya penyakit keturunan dalam keluarga; usia ibu di atas 37 tahun; pembawa gen penyakit resesif terkait-X dari ibu; adanya aborsi spontan di masa lalu pada awal kehamilan, lahir mati, anak dengan kelainan perkembangan, kelainan kromosom; adanya penataan ulang struktural kromosom pada salah satu orang tua; heterozigositas kedua orang tua untuk sepasang alel dalam patologi dengan tipe pewarisan autosomal resesif; zona peningkatan radiasi latar belakang.

Saat ini, metode diagnosis prenatal tidak langsung dan langsung digunakan. Dengan metode tidak langsung, wanita hamil diperiksa (metode obstetri dan ginekologi, serum darah untuk alfa-fetoprotein), dengan metode langsung - janin.

Metode langsung yang terjadi tanpa kerusakan jaringan dan tanpa intervensi bedah antara lain ultrasonografi. Metode langsung yang melibatkan pelanggaran integritas jaringan termasuk biopsi korionik, amniosentesis, kordosentesis, dan fetoskopi.

Ultrasonografi, ekografi– adalah penggunaan USG untuk mendapatkan gambaran janin dan selaputnya, kondisi plasenta.

Pada minggu ke 5 kehamilan sudah dapat diperoleh gambaran selaput embrio, pada akhir minggu ke 6 aktivitas jantungnya sudah dapat terekam, dan pada minggu ke 7 sudah dapat diperoleh gambaran janin. anak itu sendiri.

Pada dua bulan pertama kehamilan, USG belum menunjukkan kelainan pada perkembangan janin, namun dapat menentukan kelangsungan hidupnya. Pada kehamilan 12 - 20 minggu, sudah mungkin untuk mendiagnosis kehamilan kembar, lokalisasi plasenta, tidak adanya otak atau sumsum tulang belakang, cacat pada sistem kerangka, penutupan tabung saraf, penyatuan saluran alami saluran cerna. sistem.

Metodenya aman, sehingga durasi penelitian tidak dibatasi dan dapat diulang. Pada kehamilan normal dilakukan USG ganda, dan pada kehamilan dengan risiko komplikasi dilakukan dengan interval 2 minggu.

USG janin wajib dilakukan jika: orang tua dan kerabat dekat memiliki kelainan bawaan; penyakit ekstragenital pada ibu hamil, misalnya hipertensi, diabetes melitus, tirotoksikosis, penyakit jantung, obesitas, dan lain-lain; adanya anak lahir mati, kematian perinatal dari dua anak atau lebih; ancaman keguguran, pendarahan; penambahan berat badan yang tidak mencukupi selama kehamilan; perbedaan antara ukuran rahim dan durasi kehamilan; kelahiran ganda; fibroid rahim.

Secara umum, USG memungkinkan Anda memperoleh data tentang ukuran janin (panjang badan, pinggul, bahu, diameter kepala), adanya dismorfia, fungsi jantung, volume cairan dalam membran embrio dan ukuran plasenta.

USG juga dapat mendeteksi beberapa kelainan perkembangan pada janin. Misalnya tidak adanya otak dan sumsum tulang belakang, jumlah cairan serebrospinal yang berlebihan di rongga tengkorak, kelainan struktur ginjal, kelainan perkembangan anggota badan, paru-paru, cacat bawaan multipel, kelainan jantung, edema pada janin dan plasenta.

Ekografi plasenta memungkinkan untuk menentukan lokasinya, adanya pelepasan bagian-bagian individualnya, kista, tanda-tanda penuaan, penipisan atau penebalan plasenta.

Pemindaian ultrasonografi Doppler, pemindaian Doppler berwarna mencerminkan sirkulasi darah janin.

Tomografi NMR Janin memungkinkan kita untuk mengidentifikasi kelainan struktural yang tidak terdeteksi oleh USG, misalnya kelainan otak ringan, tuberous sclerosis, kelainan struktur ginjal, dll.

Tiga metode penelitian yang sering digunakan: kadar alpha-fetoprotein (protein embrio khusus), kandungan human chorionic gonadotropin (hormon yang diproduksi oleh plasenta selama kehamilan) dan estriol bebas (hormon seks wanita) dalam darah wanita pada trimester ke-2 kehamilan . Penyimpangan indikator tersebut dari norma menjadi indikator tingginya risiko bagi janin.

Kandungan alfa-fetoprotein dalam cairan biologis meningkat pada kasus malformasi multipel, spina bifida, jumlah cairan serebrospinal yang berlebihan di daerah tengkorak, tidak adanya otak atau sumsum tulang belakang, malformasi saluran cerna, cacat pada perut anterior. dinding, kelainan ginjal, insufisiensi fetoplasenta (kerja plasenta tidak mencukupi), keterlambatan perkembangan janin, kehamilan ganda, preeklampsia, konflik Rh, virus hepatitis B.

Konsentrasi alfa-fetoprotein dalam darah ibu hamil berkurang jika terjadi penyakit kromosom pada janin, misalnya penyakit Down, atau adanya diabetes melitus tipe I pada ibu hamil.

Saat ini, pengujian alfa-fetoprotein dilakukan pada trimester pertama kehamilan bersamaan dengan penentuan protein A khusus kehamilan, yang memungkinkan untuk mendiagnosis penyakit Down dan beberapa kelainan kromosom lainnya pada janin pada usia 11-13 minggu.

Chorionic gonadotropin (CG) sudah ditentukan pada hari ke 8 - 9 setelah pembuahan. Saat memeriksa darah seorang wanita pada kehamilan trimester ke-2, peningkatan kadar hCG menunjukkan keterbelakangan pertumbuhan intrauterin, risiko tinggi kematian janin, solusio plasenta, dan jenis insufisiensi fetoplasenta lainnya (gangguan plasenta).

Studi Kadar Protein Kehamilan I (Schwangerschaft Protein I) dalam plasma darah wanita yang sudah berada pada trimester 1 kehamilan berfungsi sebagai indikator penyakit kromosom janin.

Biopsi vili korionik- Ini adalah pengambilan jaringan korion (membran embrio). Itu dilakukan antara minggu ke 8 dan ke 10. Jaringan ini digunakan untuk studi sitogenetik dan biokimia serta analisis DNA. Dengan menggunakan metode ini, semua jenis mutasi (gen, kromosom dan genom) dapat dideteksi.

Keuntungan signifikan dari pengambilan sampel vilus korionik adalah dapat digunakan pada tahap awal perkembangan janin. Artinya, jika kelainan pada perkembangan janin terungkap dan orang tua memutuskan untuk mengakhiri kehamilan, maka aborsi pada minggu 10-12 tidak terlalu berbahaya dibandingkan pada minggu ke 18-20, ketika hasil amniosentesis diketahui.

Amniosentesis– memperoleh cairan ketuban (cairan di sekitar embrio) dan sel janin untuk dianalisis. Pengambilan materi dimungkinkan pada minggu ke 16 kehamilan.

Indikasi utama amniosentesis bersifat umum: usia ibu hamil lebih dari 35 tahun; kadar alfa-fetoprotein, human chorionic gonadotropin, dan estriol bebas yang tidak normal dalam darah ibu hamil; adanya beberapa faktor risiko serius untuk kehamilan komplikasi.

Terpisah: lahir mati, kematian perinatal; kelahiran anak sebelumnya dengan penyakit kromosom atau dengan ciri-ciri dismorfik; mosaikisme kromosom seimbang pada orang tua; sindrom X rapuh pada kerabat dekat; penentuan jenis kelamin janin dengan risiko penyakit terkait X herediter ( hemofilia, imunodefisiensi, dll. ); penyakit metabolik herediter; dampak agen teratogenik pada tubuh wanita hamil selama periode kritis perkembangan janin; keterbelakangan pertumbuhan intrauterin dan dismorfia janin menurut USG; risiko infeksi intrauterin (rubella, sitomegali, toksoplasmosis ).

Komplikasi dengan metode penelitian ini tidak melebihi 1%.

Cairan ketuban digunakan untuk studi biokimia yang mendeteksi mutasi gen. Dan sel-sel tersebut digunakan untuk analisis DNA (mendeteksi mutasi gen), analisis sitogenetik dan deteksi kromatin X dan Y (mendiagnosis mutasi genom dan kromosom).

Studi biokimia cairan ketuban dapat memberikan informasi berharga. Misalnya, diagnosis sindrom adrenogenital (gangguan sintesis hormon oleh korteks adrenal dan fungsi sistem hipotalamus-hipofisis-ovarium) pada embrio dapat dilakukan pada minggu ke-8.

Mempelajari spektrum asam amino dalam cairan ketuban memungkinkan kita untuk mengidentifikasi beberapa penyakit metabolisme herediter pada janin, misalnya asiduria arginin-suksinat, citrullinuria, dll.

Studi tentang cairan ketuban digunakan untuk mengidentifikasi kelainan kromosom dan menentukan aktivitas enzim.

Kordosentesis- mengambil darah dari tali pusat. Bahan ini digunakan untuk studi sitogenetik, genetik molekuler dan biokimia. Dilakukan pada minggu ke 18 hingga minggu ke 22.

Keuntungan kordosentesis dibandingkan amniosentesis adalah pengumpulan darah janin, yang sangat penting untuk diagnosis infeksi intrauterin, misalnya HIV, rubella, sitomegali, parvovirus B19.

Namun, indikasi kordosentesis terbatas karena tingginya risiko komplikasi, seperti kematian janin dalam kandungan (hingga 6%) dan keguguran (9%).

Fetoskopi- pemeriksaan janin dengan endoskopi fiberoptik yang dimasukkan ke dalam membran embrio melalui dinding anterior rahim. Metode ini memungkinkan Anda memeriksa janin, tali pusat, plasenta dan melakukan biopsi.

Fetoskopi memiliki kegunaan yang sangat terbatas karena disertai dengan risiko keguguran yang tinggi dan secara teknis sulit.

Teknologi modern memungkinkan untuk dilakukan biopsi kulit, otot, hati janin. Bahan tersebut digunakan untuk diagnosis penyakit keturunan yang parah, misalnya genodermatosis, distrofi otot, glikogenosis, dll.

Risiko keguguran bila menggunakan metode diagnostik prenatal yang melanggar integritas jaringan adalah 1 - 2%.

Vesikosentesis- menusuk dinding kandung kemih janin untuk diambil urinnya. Bahan tersebut digunakan untuk penelitian pada kasus penyakit serius dan kelainan sistem saluran kemih.

Diagnosis pra-implantasi penyakit keturunan menjadi mungkin berkat munculnya fertilisasi in vitro dan penggunaan banyak salinan DNA embrio.

Terdapat teknologi untuk mengidentifikasi penyakit seperti Tay-Sachs, hemofilia, distrofi otot Duchenne, kromosom X yang rapuh, dll. Namun, teknologi ini tersedia di beberapa pusat yang sangat besar dan mahal.

Metode sedang dikembangkan untuk mengisolasi sel janin yang bersirkulasi dalam darah wanita hamil untuk analisis sitogenetik, genetik molekuler, dan imunologi.

Pengembangan dan sosialisasi metode diagnosis prenatal penyakit keturunan akan secara signifikan mengurangi kejadian patologi keturunan pada bayi baru lahir.

Sebuah metode studi mikroskopis dari struktur herediter sel - kromosom. Ini mencakup kariotipe dan penentuan kromatin seks.

a) Kariotipe dilakukan untuk mendapatkan kromosom metafase.

Kariotipe adalah sekumpulan kromosom diploid dalam sel somatik pada tahap metafase, karakteristik spesies tertentu.

Kariotipe yang disajikan dalam bentuk diagram disebut idiogram, kariogram, atau kompleks kromosom.

Untuk kariotipe, sumber sel yang paling mudah adalah limfosit (sel darah tepi). Pertama, jumlah sel pembelahan yang cukup diperoleh (stimulasi PHA), dan kemudian pelat metafase (colchicine digunakan untuk menghentikan pembelahan pada tahap metafase) dengan kromosom yang terletak terpisah (larutan hipotonik). Persiapannya diwarnai dan difoto, kromosomnya dipotong dan ditata.

Untuk mensistematisasikan kromosom, dua klasifikasi standar digunakan: Denver dan Paris. Klasifikasi Denver didasarkan pada dua prinsip: panjang kromosom dan bentuknya (metasentrik, submetasentrik, akrosentrik), dan metode pewarnaan kromosom yang terus menerus digunakan. Menurut klasifikasi ini, semua kromosom dibagi menjadi tujuh kelompok, setiap pasangan kromosom memiliki nomornya sendiri-sendiri. Kelemahan klasifikasi adalah sulitnya mengidentifikasi kromosom dalam suatu kelompok.

Klasifikasi Paris didasarkan pada pewarnaan diferensial kromosom metafase. Setiap kromosom memiliki pola tersendiri, diferensiasi yang jelas sepanjang garis terang dan gelap - cakram (segmen). Sebuah sistem untuk menentukan diferensiasi linier kromosom (nomor kromosom, lengan, wilayah, segmen) telah dikembangkan.

b) Penentuan kromatin seks-X.

Kromatin seks (badan Barr)- benjolan padat berwarna gelap yang terdapat pada inti interfase sel somatik wanita normal. Kromatin seks mewakili kromosom X yang dipilin. Inaktivasi salah satu kromosom X merupakan mekanisme yang menyamakan keseimbangan gen pada tubuh pria dan wanita. Menurut hipotesis Maria Lyon, inaktivasi kromosom X terjadi pada tahap awal embriogenesis (hari ke-14), bersifat acak, dan hanya lengan panjang kromosom X yang diinaktivasi. Berdasarkan jumlah gumpalan kromatin seks, seseorang dapat menilai jumlah kromosom X (rumus n+1, di mana n adalah jumlah badan Barr). Untuk sejumlah kromosom X, hanya satu kromosom X yang akan aktif. Metode sitogenetik digunakan untuk mendiagnosis penyakit kromosom (perubahan jumlah dan struktur kromosom), menentukan jenis kelamin, dan mempelajari polimorfisme kromosom anggota populasi.

Metode sitogenetik digunakan untuk tujuan berikut:

mempelajari kariotipe manusia

diagnosis penyakit kromosom

mempelajari efek mutagenik berbagai zat selama mutasi gen dan kromosom

menyusun peta genetik kromosom

Tahapan:

1. Budidaya sel darah pada media nutrisi

2. Stimulasi pembelahan mitosis

3. Menambahkan colchicine untuk menghancurkan filamen gelendong, menghentikan pembelahan pada tahap metafase

4. Perawatan sel dengan larutan hipotonik untuk susunan kromosom bebas

5. Mewarnai

6. Mikroskop dan fotografi

7. Membangun idiogram

Dasar dari metode ini adalah studi mikroskopis kromosom. Studi sitologi telah banyak digunakan sejak awal tahun 20-an. abad XX. untuk mempelajari morfologi kromosom, membiakkan leukosit untuk mendapatkan pelat metafase.

Perkembangan sitogenetika manusia modern dikaitkan dengan nama ahli sitologi D. Tio dan A. Levan. Pada tahun 1956, merekalah yang pertama kali menetapkan bahwa manusia memiliki 46 kromosom, yang menandai dimulainya studi luas tentang kromosom mitosis dan meiosis manusia.

Pada tahun 1959, ilmuwan Perancis D. Lejeune, R. Turpin dan M. Gautier menetapkan sifat kromosom penyakit Down. Pada tahun-tahun berikutnya, banyak sindrom kromosom lain yang umum ditemukan pada manusia telah dijelaskan. Sitogenetika telah menjadi cabang pengobatan praktis yang paling penting. Saat ini, metode sitogenetik digunakan untuk mendiagnosis penyakit kromosom, menyusun peta genetik kromosom, mempelajari proses mutasi dan masalah genetika manusia lainnya.

Pada tahun 1960, Klasifikasi Internasional Kromosom Manusia pertama dikembangkan di Denver. Hal ini didasarkan pada ukuran kromosom dan posisi penyempitan primer - sentromer. Semua kromosom dibagi berdasarkan bentuknya menjadi metasentrik, submetasentrik dan akrosentrik dan dibagi menjadi 7 kelompok, ditandai dengan huruf latin A, B, C, D, E, F, G. Setiap pasangan kromosom diberi nomor urut dari 1 hingga 22 , disorot secara terpisah dan diberi nama dengan huruf Latin - kromosom seks X dan Y.

Pada tahun 1971, di Konferensi Genetika Praha, selain klasifikasi Denver, metode pewarnaan diferensial kromosom dipresentasikan, berkat setiap kromosom memperoleh pola uniknya sendiri, yang membantu dalam identifikasi yang akurat.

Informasi dasar tentang morfologi kromosom manusia diperoleh dengan mempelajarinya pada metafase mitosis dan profase – metafase meiosis. Penting agar jumlah sel yang membelah tinggi. Pekerjaan sitogenetik yang paling penting dilakukan pada limfosit darah tepi, karena kultur limfosit selama 2-3 hari dengan adanya fitohemaglutinin memungkinkan diperolehnya pelat metafase untuk analisis kromosom.

Pelat metafase satu lapis dengan kromosom yang terletak terpisah menjadi sasaran analisis sitogenetik. Untuk melakukan ini, sel-sel yang membelah diperlakukan dengan colchicine dan bahan kimia tertentu.

Tahap penting dalam analisis sitogenetik adalah pewarnaan sediaan yang dihasilkan. Hal ini dilakukan dengan menggunakan metode diferensial dan fluoresen sederhana.

Kemajuan dalam sitogenetika molekuler manusia memungkinkan pengembangan metode baru untuk mempelajari kromosom. Oleh karena itu, perlu diperhatikan metode hibridisasi fluoresen, yang memungkinkan untuk mempelajari berbagai masalah: mulai dari lokalisasi gen hingga penguraian penataan ulang kompleks antara beberapa kromosom.

Dengan demikian, kombinasi metode genetik sitogenetik dan molekuler dalam genetika manusia membuat kemungkinan diagnosis kelainan kromosom hampir tidak terbatas.

Di antara banyak metode untuk mempelajari patologi keturunan manusia, metode sitogenetik adalah salah satu yang utama. Dengan bantuan penelitian sitogenetik dalam genetika manusia, dimungkinkan untuk memecahkan masalah kompleks seperti analisis bahan dasar hereditas dan kariotipe dalam kondisi normal dan patologis, dan mempelajari beberapa pola mutasi dan proses evolusi. Semua penyakit kromosom pada manusia ditemukan menggunakan metode sitogenetik. Untuk melaksanakannya, digunakan kultur limfosit darah tepi, fibroblas kulit, dan sumsum tulang. Klasifikasi kromosom manusia, metode individualisasi

kromosom menggunakan berbagai jenis pewarnaan, organisasi molekuler kromosom, jenis kelamin kromosom manusia - semua topik ini akan dibahas dalam lokakarya genetika medis, yang akan diterbitkan segera setelah monografi ini.

Sitogenetika manusia menempati tempat khusus dalam genetika medis. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa sebagian besar cacat dan kelainan diferensiasi seksual pada manusia berhubungan dengan berbagai kelainan struktural dan numerik pada sistem autosom dan gonosom. Sampai saat ini, dengan menggunakan metode sitogenetik, hanya kariotipe yang dapat dinilai - jumlah pasti dan struktur kromosom. Dengan diperkenalkannya metode sitogenetika molekuler resolusi tinggi ke dalam praktik perawatan kesehatan, dimungkinkan untuk “mengambil petunjuk” mengenai patologi yang tidak dapat didiagnosis menggunakan metode sitogenetika rutin. Diagnostik DNA dan hibridisasi asam nukleat dikembangkan dan diperkenalkan ke dalam sitogenetika klinis di tempat, yang membantu memperjelas sifat sejumlah besar sindrom mikrodelesi (Vorsanova S.G. et al., 1998, 1999, 2006); Sistem komputer untuk analisis kromosom telah muncul yang memungkinkan analisis kromosom otomatis dan pengenalan deteksi multiwarna pada probe DNA. Pekerjaan yang sangat sukses dalam arah ini dilakukan oleh laboratorium Pusat Ilmiah untuk Kesehatan Mental (dipimpin oleh Yu.B. Yurov) dan Institut Penelitian Pediatri dan Bedah Anak Moskow (dipimpin oleh S.G. Vorsanova), yang menciptakan kromosom asli -kumpulan probe DNA khusus untuk semua kromosom manusia dan area terpisahnya.

Kebutuhan akan penelitian sitogenetik ditentukan oleh adanya sejumlah besar penyakit kromosom. Sekitar 1000 jenis kelainan kromosom telah dijelaskan, lebih dari 100 di antaranya gambaran klinisnya telah didefinisikan dengan jelas. Frekuensi kelainan kromosom pada bayi baru lahir sekitar 1%, pada bayi lahir mati angkanya 6-7%. Pada anak yang lahir dengan keterlambatan perkembangan psikomotorik dan kelainan organ dalam, penyakit kromosom terjadi pada 1 hingga 30%. Selain itu, diketahui bahwa setidaknya sekitar 60% aborsi spontan pada trimester pertama kehamilan (pada hari-hari pertama kehamilan, angka ini bahkan lebih tinggi) berhubungan dengan kelainan kromosom.

Kelainan kromosom secara dramatis mengganggu embriogenesis. Selama periode ini, periode morfogenesis, hingga 1000 gen yang terlokalisasi di semua kromosom mengambil bagian dalam perkembangan keturunan di masa depan, sehingga mutasi kromosom atau genom dapat menyebabkan aborsi spontan (Bochkov N.P., 2004). Sekitar 1/3 sel telur yang telah dibuahi mati pada minggu pertama kehamilan. Pada trimester kedua, kelainan kromosom menyebabkan aborsi spontan pada 25-30% kasus. Setelah 20 minggu kehamilan, kelainan kromosom hanya terjadi pada 10% kasus. Dengan riwayat obstetri yang terbebani pada pasangan menikah dengan aborsi spontan berulang, lahir mati atau kelahiran anak dengan kelainan perkembangan, kelainan kromosom terdeteksi pada 5%.

Di antara kontingen lainnya, kelainan kromosom ditemukan pada anak-anak dengan keterbelakangan mental - rata-rata pada 15% (terutama karena penataan ulang struktural). Pada pasien dengan gangguan diferensiasi seksual, frekuensi kelainan kromosom berkisar antara 20 hingga 50% (mosaikisme ditemukan pada 50% kasus). Pada pasien dengan amenore primer dan sekunder, frekuensi kelainan kromosom berkisar antara 10 hingga 50% (lebih dari 90% adalah kelainan numerik dan mosaikisme). Pada infertilitas pria, frekuensi kelainan kromosom mencapai 10-15% (hingga 70% - kelainan numerik dan mosaikisme).

Pengetahuan tentang genetika medis, termasuk sitogenetika, diperlukan bagi dokter spesialis kebidanan-ginekologi, dokter anak, ahli endokrin, psikoneurologi, ahli patologi, dan dokter spesialis lainnya. Terdapat cukup banyak pasien tidak hanya anak-anak, tetapi juga orang dewasa yang memiliki kelainan psikoneurologis, kelainan pada bidang seksual atau fungsi reproduksi yang berhubungan dengan kelainan pada alat kromosom.

Secara historis, dokter mulai mempelajari penyakit kromosom sebelum jumlah pasti kromosom manusia diketahui. Sindrom Down, Klinefelter dan Shereshevsky-Turner telah dijelaskan secara klinis jauh sebelum ditemukannya etiologi kromosom penyakit ini.

Dengan ditemukannya kromosom “ekstra” pada sindrom Down (Lejeune J. et al., 1959), sebuah konsep baru memasuki dunia kedokteran - “kromosomopati”, atau “penyakit kromosom”.

Saat ini, penyakit kromosom mencakup bentuk-bentuk patologi di mana, sebagai suatu peraturan, gangguan mental dan berbagai cacat bawaan dari berbagai jenis diamati.

sistem tubuh manusia. Dasar genetik dari kondisi tersebut adalah perubahan numerik atau struktural pada kromosom yang diamati pada sel somatik atau sel germinal.

Istilah “penyakit” dalam kaitannya dengan kelainan kromosom tidak selalu digunakan secara wajar. Penyakit adalah suatu proses, yaitu perubahan alami gejala dan sindrom dari waktu ke waktu. Penyakit ini mempunyai masa prodromal, permulaan, tahap perkembangan penuh dan keadaan awal. Kumpulan tanda-tanda spesifik yang menjadi ciri kelainan kromosom bersifat konstitusional, bawaan, dan tanda-tanda ini tidak progresif. Dengan kata lain, kelainan perkembangan bawaan, yang didasarkan pada kelainan kariotipe, berbeda dari penyakit pada umumnya dengan perubahan tajam dalam fase proses dalam waktu. Fase prosesual dalam hal ini terjadi pada masa perkembangan embrio. Oleh karena itu, penggunaan istilah “penyakit kromosom” harus digunakan dengan kesadaran penuh akan keunikannya.

Salah satu tugas terpenting genetika medis, dan terutama sitogenetika klinis manusia, adalah menjelaskan hubungan antara kelainan kromosom dan cacat perkembangan. Solusi positif terhadap masalah ini, pada gilirannya, akan memungkinkan ditetapkannya peran masing-masing kromosom dalam perkembangan embrio manusia; hal ini, tentu saja, akan membantu ahli sitogenetika menyusun peta sitologi dari setiap lokus kromosom dan dengan demikian menentukan signifikansinya bagi perkembangan dan fungsi organisme secara keseluruhan.

3.2. ETIOLOGI DAN KLASIFIKASI PENYAKIT KROMOSOM

Di antara kelainan kromosom, merupakan kebiasaan untuk membedakan kelainan genom dan kromosom. Segala bentuk mutasi kromosom dan genom telah ditemukan pada manusia. Mutasi genom mencakup anomali yang ditandai dengan peningkatan set lengkap kromosom (poliploidi) atau perubahan jumlah kromosom pada salah satu pasangan (aneuploidi). Mutasi struktural kromosom mencakup semua jenis penataan ulang yang terjadi pada manusia - penghapusan (kekurangan), duplikasi (penggandaan), inversi (pembalikan), penyisipan (insertion), translokasi (pergerakan).

Dua jenis penataan ulang utama dapat dibedakan: intrachromosomal dan interchromosomal. Pada gilirannya, penataan ulang bisa seimbang (yaitu, semua lokus ada dalam genom, tetapi lokasinya pada kromosom berbeda dari aslinya, normal) dan tidak seimbang. Penataan ulang yang tidak seimbang ditandai dengan hilangnya atau duplikasi bagian kromosom. Penataan ulang intrakromosom yang terkait dengan penataan ulang dalam satu lengan kromosom disebut parasentrik. Daerah terluar tanpa sentromer disebut fragmen, dan biasanya hilang selama mitosis.

Penghapusan adalah hilangnya sebagian kromosom, yang terjadi sebagai akibat dari dua pemutusan dan satu penyatuan kembali, dengan hilangnya segmen yang terletak di antara pemutusan tersebut. Pada manusia, diketahui hilangnya 1/3 lengan pendek kromosom 5, yang disebut sindrom “tangisan kucing” dan pertama kali dijelaskan oleh J. Lejeune pada tahun 1963.

Duplikasi adalah penggandaan suatu segmen kromosom, akibatnya sel tubuh menjadi poliploid pada segmen tersebut. Jika duplikasinya terletak tepat di belakang bagian asli kromosom, maka disebut duplikasi tandem. Selain itu, duplikasi dapat dilokalisasi di bagian lain kromosom. Sebagian besar perubahan ini berakibat fatal, dan orang-orang yang selamat biasanya tidak dapat bereproduksi.

Dalam kasus inversi, bagian kromosom berubah 180°, dan ujung-ujungnya yang putus terhubung dalam tatanan baru. Jika daerah terbalik mempunyai sentromer, maka inversi ini disebut perikentrik. Jika inversi hanya mempengaruhi satu lengan kromosom, maka disebut parasentrik. Gen-gen di daerah kromosom yang terbalik terletak dalam urutan terbalik dalam kaitannya dengan gen asli dalam kromosom.

Penataan ulang antarkromosom termasuk translokasi - pertukaran segmen antar kromosom. Jenis translokasi berikut ini dibedakan:

Translokasi timbal balik, ketika dua kromosom saling bertukar segmen (translokasi seimbang); seperti inversi, tidak menimbulkan efek anomali pada pemakainya;

Translokasi non-timbal balik - ketika segmen dari satu kromosom dipindahkan ke kromosom lain;

Translokasi tipe persimpangan sentris - ketika, setelah putus di daerah perisentromerik, dua fragmen dengan sentromer dihubungkan sedemikian rupa sehingga sentromernya bergabung menjadi satu. Penyatuan dua kromosom akrosentrik dari kelompok D dan G mengarah pada pembentukan satu kromosom meta atau submetasentrik. Translokasi ini disebut Robertsonian.

Beras. 3.3. Translokasi t(5;14)

Sindrom Translokasi Down terjadi dengan cara yang persis sama, sementara pasien memiliki gejala penyakit Down yang parah, tetapi kariotipe mereka hanya memiliki 46 kromosom, dengan dua kromosom 21, kromosom ketiga biasanya ditranslokasi ke salah satu kromosom kelompok D atau G. Sebuah studi tentang kariotipe orang tua dari anak-anak tersebut menunjukkan bahwa orang tua yang paling sering berfenotip normal (biasanya ibu) memiliki 45 kromosom dan translokasi kromosom 21 yang persis sama dengan anak.

Klasifikasi penyakit kromosom didasarkan pada jenis kelainan kromosom dan sifat ketidakseimbangan bahan kromosom dari kariotipe yang sesuai. Berdasarkan prinsip tersebut, kelainan kromosom dibagi menjadi tiga kelompok:

Kelainan numerik pada kromosom individu;

Pelanggaran terhadap banyaknya set kromosom haploid lengkap;

Penataan ulang struktural kromosom.

Dua kelompok pertama mengacu pada mutasi genom, dan kelompok ketiga mengacu pada mutasi kromosom. Selain itu, perlu diperhatikan jenis sel tempat terjadinya mutasi (pada gamet atau zigot), dan juga perlu diperhatikan apakah mutasi tersebut diturunkan atau muncul lagi. Jadi, ketika mendiagnosis penyakit kromosom, perlu dipertimbangkan:

Jenis mutasi;

Kromosom tertentu;

Bentuk (penuh atau mosaik);

Kasus yang diwariskan atau tidak diwariskan.

Sebagian besar kelainan kromosom yang terjadi pada set kromosom manusia berhubungan dengan pelanggaran jumlah kromosom. Poliploidi terjadi akibat terganggunya siklus mitosis normal: duplikasi kromosom tidak disertai pembelahan inti dan sel. Contoh poliploidi yang pernah dijelaskan pada manusia adalah triploidi (69,XXX; 69,XXY) dan tetraploidi (92,XXXX; 92,XXXY). Kelainan-kelainan ini tidak sesuai dengan kehidupan dan ditemukan pada bahan-bahan dari aborsi spontan atau janin dan pada bayi lahir mati, dan kadang-kadang pada bayi baru lahir, yang harapan hidupnya dengan kelainan tersebut, biasanya, hanya beberapa hari.

Aneuploidi terjadi akibat nondisjungsi kromosom selama pembelahan meiosis atau mitosis. Istilah “nondisjungsi” berarti tidak adanya pemisahan kromosom (pada meiosis) atau kromatid (pada mitosis) pada anafase. Akibat nondisjungsi, muncul gamet dengan jumlah kromosom yang tidak normal.

Perubahan struktural pada kromosom manusia jauh lebih jarang terjadi dibandingkan penyimpangan numerik. Penataan ulang struktur dapat berupa kromosom dan kromatid, disertai dengan perubahan jumlah materi genetik (penghapusan dan duplikasi) atau hanya direduksi menjadi pergerakannya (inversi, penyisipan, translokasi). Penataan ulang mungkin melibatkan satu atau lebih kromosom dengan beberapa pemutusan dan koneksi. Terkadang sel dengan kariotipe berbeda dapat ditemukan di dalam tubuh. Kombinasi kariotipe ini biasanya disebut sebagai “mosaikisme”.

Sebagian besar penyakit kromosom terjadi secara sporadis akibat mutasi genom dan kromosom pada gamet orang tua yang sehat atau pada pembelahan pertama zigot. Perubahan kromosom pada gamet mengarah pada perkembangan apa yang disebut bentuk kelainan kariotipe yang lengkap, atau teratur, dan perubahan yang sesuai pada kromosom pada tahap awal perkembangan embrio menyebabkan terjadinya mosaikisme somatik atau organisme mosaik (keberadaan organisme mosaik dalam tubuh). dua atau lebih garis sel dengan jumlah kromosom berbeda). Mosaikisme dapat mempengaruhi kromosom seks dan autosom. Pada manusia, bentuk mosaik paling sering ditemukan pada sistem kromosom seks. Mosaik, pada umumnya, memiliki lebih banyak bentuk penyakit yang “terhapus” dibandingkan orang dengan jumlah kromosom yang berubah di setiap sel. Dengan demikian, seorang anak dengan sindrom mosaik Down mungkin memiliki kecerdasan normal, namun tanda-tanda fisik penyakit ini masih tetap ada.

Jumlah sel abnormal bisa berbeda-beda: semakin banyak, semakin jelas kompleks gejala penyakit kromosom tertentu. Dalam beberapa kasus, proporsi sel abnormal sangat kecil sehingga orang tersebut tampak sehat secara fenotip.

Membangun mosaikisme tidaklah mudah, karena klon sel abnormal cenderung tereliminasi selama proses entogenesis. Dengan kata lain, jumlah sel tersebut mungkin relatif kecil pada orang dewasa, sedangkan pada periode embrionik dan awal pascakelahiran, proporsinya cukup besar, yang menyebabkan berkembangnya gejala klinis penyakit yang nyata. Namun, terlepas dari kesulitan yang diketahui dalam mempelajari mosaikisme, penemuan dan penelitiannya memperjelas masalah bentuk penyakit kromosom yang terhapus dan belum sempurna.

Salah satu kromosom kariotipe seseorang dapat terlibat dalam perubahan numerik atau struktural. Berdasarkan hal ini, seseorang dapat mengamati berbagai macam bentuk kromosom yang dideskripsikan. Sitogenetika praktis terus-menerus dihadapkan pada deteksi kelainan kromosom ketika mempelajari berbagai sel dan jaringan pada periode perkembangan manusia yang berbeda. Klasifikasi kromosom individu yang mungkin terlibat dalam kelainan kromosom, dan oleh karena itu identifikasi sindrom kromosom, kini menjadi masalah yang mudah dipecahkan karena diperkenalkannya metode individualisasi kromosom ke dalam analisis kromosom: berbagai jenis pewarnaan panjang; hibridisasi asam nukleat

asam tinggi di tempat, metode hibridisasi genom komparatif, metode spektroskopi analisis kromosom. Baru-baru ini, analisis FISH terkadang menggunakan probe DNA multi-warna, yang memungkinkan pendeteksian ulang kromosom secara kualitatif dan kuantitatif dengan cepat.

3.3. PATOGENESIS DAN FITUR KLINIS PENYAKIT KROMOSOM

Kelainan kromosom muncul sebagai akibat dari perubahan kuantitas atau kualitas informasi genetik menuju kelebihan atau kekurangannya mengganggu fungsi program genetik normal entogenesis (perkembangan individu suatu organisme). Sifat dan tingkat keparahan penyakit kromosom bergantung pada jenis kelainan dan kromosom yang terlibat. Sindrom kromosom biasanya ditandai dengan malformasi multipel, apa pun jenis kelainan kromosomnya. Sejumlah penelitian tentang berbagai jenis kerusakan kromosom dan kelainan perkembangan yang ditimbulkannya memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa dalam patogenesis penyakit kromosom, tempat utama ditempati oleh gangguan perkembangan fisik (somatik) dan mental.

Umum untuk semua bentuk kelainan kromosom adalah banyaknya kerusakan pada berbagai sistem dan organ. Gangguan perkembangan dapat diamati dalam rentang yang luas - mulai dari kematian dan pemusnahan zigot pada tahap pertama pembelahan hingga kelainan yang sesuai dengan kehidupan pascakelahiran. Sebuah studi klinis dan sitogenetik menyeluruh terhadap kelainan kromosom memungkinkan kita untuk mengidentifikasi sejumlah tanda yang ditemukan dalam berbagai kombinasi dan dengan berbagai tingkat keparahan pada semua individu yang terkena dampak. Tanda-tanda tersebut termasuk keterbelakangan mental, keterlambatan perkembangan sebelum dan sesudah kelahiran, kelainan pada banyak sistem organ, terutama daerah maksilofasial, kerangka, sistem kardiovaskular dan genitourinari. Secara khusus, displasia kraniofasial, bentuk dan lokasi telinga yang tidak normal, hipertelorisme, epicanthus, langit-langit gotik, kelainan struktural pada fisura palpebra dan apel, perubahan spesifik pada pola kulit pada telapak tangan dan telapak kaki, anomali pada struktur dan lokasi telinga. jari-jari ekstremitas bawah dan atas, dll. dicatat.

Semua tanda diagnostik yang ditemukan pada penyakit kromosom dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

Kelompok pertama mencakup serangkaian tanda yang hanya memungkinkan seseorang untuk mencurigai adanya kelainan kromosom. Ini adalah tanda-tanda umum (beberapa di antaranya tercantum di atas): keterbelakangan fisik, sejumlah dismorfia otak dan tengkorak wajah, kaki pengkor, klinodaktili pada jari kelingking, beberapa malformasi organ dalam (jantung, ginjal, paru-paru).

Kelompok kedua mencakup tanda-tanda yang terjadi terutama pada penyakit kromosom tertentu. Kombinasi keduanya memungkinkan dalam banyak kasus untuk mendiagnosis kelainan kromosom. Di antara ciri-cirinya, tanda-tanda paling umum dari trisomi 13 adalah keterbelakangan mental dan fisik yang parah (100%), hipertelorisme (90%), dan kelainan bentuk telinga di dataran rendah (90%). Dengan trisomi 18, dolichocephaly (90%), keterlambatan perkembangan psikomotorik dan fisik yang parah (100%), kesulitan menelan, masalah makan (100%), micrognathia dan tulang dada pendek (90%) harus diperhatikan.

Kelompok ketiga mencakup tanda-tanda yang merupakan ciri khas hanya satu kelainan kromosom, misalnya “tangisan kucing” pada sindrom 5p, alopecia pada sindrom 18p.

Ketika mempelajari korelasi fenotipe dengan kariotipe, kesimpulan penting dibuat bahwa semakin banyak materi kromosom yang hilang atau diperoleh, semakin kuat penyimpangan perkembangannya, semakin dini munculnya dalam intogenesis. Oleh karena itu, kelainan pada kromosom berukuran besar sangat jarang terjadi. Selain itu, kekurangan materi genetik mempengaruhi tubuh lebih parah daripada kelebihannya, dan oleh karena itu monosomi lengkap (terutama pada anak-anak yang lahir hidup) jauh lebih jarang terjadi dibandingkan trisomi lengkap. Tingkat keparahan gambaran klinis tidak hanya bergantung pada ukuran kromosom yang terlibat dalam proses patologis; komposisi kualitatifnya juga sangat penting. Misalnya, trisomi lengkap pada kelahiran hidup paling sering ditemukan pada autosom 13, 18, 21. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kromosom ini mengandung lebih banyak heterokromatin daripada eukromatin. Basis yang terakhir terdiri dari daerah aktif yang mengandung gen yang mengontrol perkembangan karakteristik suatu organisme. Dan tentu saja sel itu kekurangan gen yang menentukan produksi protein itu

berpartisipasi dalam reaksi biokimia utama yang memastikan kelangsungan hidup sel.

Kelainan kromosom ditandai dengan peningkatan frekuensi kematian janin dan penurunan kelangsungan hidup kelahiran hidup. Namun, dengan beberapa kelainan kromosom, kelangsungan hidup hingga dewasa masih mungkin terjadi. Pertama-tama, ini mengacu pada sekelompok sindrom yang terkait dengan patologi pada sistem kromosom seks. Gangguan umum pada keseimbangan gen yang disebabkan oleh kelainan pada sistem kromosom seks jauh lebih tidak berakibat fatal bagi perkembangan organisme dibandingkan dengan kelainan autosomal, oleh karena itu adanya kelainan gonosom pada kariotipe manusia tidak hanya sesuai dengan kelahiran, tetapi juga dengan viabilitas normal dan bahkan terkadang dengan fenotipe normal.

Sejumlah penelitian yang dilakukan pada populasi besar bayi baru lahir dan orang dewasa sehat, serta pada berbagai populasi penderita keterbelakangan mental, menemukan bahwa kelainan kromosom seks pada penderita keterbelakangan mental 4-5 kali lebih sering terjadi dibandingkan pada bayi baru lahir.

Telah ditetapkan bahwa 17-25% pria dengan sindrom Klinefelter mengalami penurunan kecerdasan. Kelebihan kromosom X pada wanita kemungkinan besar akan mengakibatkan penurunan kecerdasan yang lebih besar dibandingkan pada pria.

Ada korelasi langsung antara jumlah kromosom X ekstra dan derajat keterbelakangan mental. Jika kehadiran satu tambahan kromosom X tidak selalu disertai dengan keterbelakangan mental (sindrom XXY, XXX), maka kehadiran dua tambahan kromosom X selalu memberikan gambaran adanya keterbelakangan mental (rata-rata nilai IQ pada penderita kariotipe 48, XXXY 52.5, dan dengan kariotipe 49, XXXXX - 35.2). Sindrom Shereshevsky-Turner lebih jarang terjadi pada wanita dengan keterbelakangan mental.

Penyebab keterbelakangan mental pada kelainan auto dan gonosom jelas terletak pada gangguan berat pada keseimbangan gen dan mengakibatkan gangguan pada banyak fungsi enzim.

Seperti disebutkan di atas, manifestasi klinis dari bentuk penyakit kromosom ini sangat bervariasi: dari efek mematikan hingga penyimpangan kecil. Mengapa hal ini terjadi masih belum jelas: faktor genotipe atau faktor lingkungan memainkan peran utama. Misalnya, tidak ada jawaban atas pertanyaan tersebut

mengapa hanya 2/3 kasus trisomi pada kromosom 21 yang dihilangkan pada periode prenatal (kira-kira gambaran yang sama diamati pada monosomi XO).

Banyak faktor yang terlibat dalam pembentukan manifestasi klinis (fenotipik) kelainan kromosom. Diantaranya, pertama-tama, perlu diperhatikan:

Genotipe organisme;

Komposisi gen dari kromosom individu yang terlibat dalam penyimpangan kromosom;

Jenis kelainan dan ukuran materi kromosom yang hilang atau berlebih;

Tingkat mosaikisme tubuh dalam kaitannya dengan sel-sel yang menyimpang.

Tingkat keparahan manifestasi klinis tergantung pada rasio klon sel normal dan abnormal;

Faktor lingkungan;

Tahap perkembangan ontogenetik suatu organisme.

Berdasarkan data yang disajikan, dapat disimpulkan bahwa masih banyak yang belum jelas mengenai patogenesis kelainan kromosom, karena masih belum ada pola umum yang jelas mengenai perkembangan proses patologis yang kompleks, misalnya penyakit kromosom.

3.4. FREKUENSI DAN PREVALENSI PENYAKIT KROMOSOM

Informasi terlengkap tentang frekuensi dan prevalensi penyakit kromosom dapat diperoleh berdasarkan studi sitogenetik terhadap aborsi spontan, lahir mati dan bayi baru lahir. Metode pencatatan kelainan kromosom harus disatukan secara ketat. Pemeriksaan sitogenetik harus dilakukan pada bayi baru lahir dengan kelainan bawaan dan bayi prematur; pasien keterbelakangan mental, gangguan diferensiasi seksual, amenore primer dan sekunder, aborsi spontan, penderita infertilitas pria. Metode sitogenetik dapat digunakan di banyak bidang kedokteran praktis dan teoretis (obstetri dan ginekologi, pediatri, psikiatri, ahli endokrinologi, anatomi patologis, dll.) - itulah sebabnya pengetahuan tentang patologi kromosom, gambaran klinisnya, metode diagnostik dan pencegahannya berperan penting. peranan penting dalam persiapan calon dokter.

Seperti disebutkan sebelumnya, kelainan kromosom paling sering diamati pada aborsi spontan - hingga 60%, pada bayi lahir mati - hingga 70%, dan pada kelahiran hidup - sekitar 1%.

Studi klinis dan sitogenetik yang dilakukan pada bayi baru lahir dengan kelainan kromosom menunjukkan bahwa kelangsungan hidup bergantung pada jenis kelainan kromosom. Kebanyakan bayi baru lahir dengan trisomi autosomal meninggal pada hari-hari pertama kehidupannya. Pada gilirannya, pada pasien dengan kelainan kromosom seks, kelangsungan hidup sedikit berkurang. Hal ini bergantung pada fakta bahwa gambaran klinis lengkap pada populasi ini hanya muncul selama masa pubertas, ketika gen yang menentukan perkembangan seksual tubuh dan pembentukan ciri-ciri seksual sekunder mulai berfungsi.

Di antara dampak kelainan kromosom pada entogenesis, selain aborsi spontan dan kelainan bawaan, fenomena disomi uniparental juga diamati pada manusia. Disomi uniparental terjadi ketika keturunan di masa depan menerima kedua kromosom dari salah satu pasangan dari salah satu orang tua (kariotipe diwakili oleh 46 kromosom). Akibatnya, homozigositas dapat terjadi pada gen resesif patologis, yang mungkin menjadi penyebab penyakit ini. Contoh disomi uniparental adalah sindrom Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann, dll.

Kelainan kromosom tidak hanya terjadi pada periode awal entogenesis. Tingkat penataan ulang kromosom secara spontan diamati pada manusia sepanjang hidup (sekitar 2%). Paling sering, perubahan ini biasanya dihilangkan, tetapi pada titik tertentu mereka dapat menjadi sumber pertumbuhan ganas. Diketahui bahwa beberapa kelainan kromosom numerik dan struktural menyebabkan transformasi sel menjadi ganas atau menyebabkan kecenderungan berkembangnya kanker. Perkembangan tumor sering kali terjadi sebagai akibat munculnya klon sel baru yang membawa berbagai jenis penataan ulang kromosom yang secara fundamental berbeda dari strain sel aslinya. Sebagai hasil dari analisis sejumlah besar tumor (lebih dari 25 ribu), yang dirangkum dan diterbitkan dalam “Katalog Penyimpangan Kromosom pada Kanker” edisi kelima, dimungkinkan untuk mengidentifikasi gen baru, yang perubahannya pada beberapa kasus dapat menyebabkan degenerasi ganas.

jumlah sel normal. Menurut WHO, kanker adalah istilah umum untuk lebih dari 100 penyakit yang dapat menyerang bagian tubuh mana pun dan dianggap sebagai penyakit genom. Retinoblastoma adalah tumor pertama yang diidentifikasi hubungan spesifiknya dengan mutasi kromosom prezigotik pada lengan panjang kromosom 13. Contoh klasik mutasi kromosom yang menentukan terjadinya leukemia myeloid kronis adalah apa yang disebut kromosom Philadelphia. Translokasi bagian lengan panjang kromosom 9 dan 22 menyebabkan terbentuknya kromosom abnormal sehingga menyebabkan perubahan ganas pada darah putih. Translokasi kromosom lain (8;21), (8;14) juga diketahui, yang masing-masing mengarah pada perkembangan leukemia myeloid akut dan limfoma Burkitt.

Pada pertengahan tahun 60an abad yang lalu, banyak penelitian membuktikan bahwa pada pasien dengan kelainan kromosom bawaan, kanker terjadi berkali-kali lebih sering dibandingkan pada populasi, dan kecenderungan terhadap neoplasma pada beberapa sindrom keturunan disertai (atau disebabkan) oleh peningkatan. frekuensi kerusakan kromosom spontan atau terinduksi.

Harus diingat bahwa seiring bertambahnya usia tubuh, tingkat kelainan kromosom secara spontan meningkat.

Sindrom patologis, yang disatukan dengan istilah “penyakit kromosom”, bersifat heterogen. Sejumlah besar beragam bentuk kelainan kromosom pada manusia telah dijelaskan. Namun, tidak semuanya bisa mengklaim “kemerdekaan” dalam bentuk sindrom atau penyakit yang jelas. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa pada beberapa kelainan kromosom, kondisi patologis tidak secara langsung disebabkan oleh penataan ulang kromosom tertentu.

Angka kejadian kelainan morfologi secara keseluruhan pada anak di bawah usia 1 tahun adalah sekitar 27,2 per 1000 penduduk. Sekitar 60% di antaranya terdeteksi dalam 7 hari pertama kehidupan di rumah sakit bersalin. Salah satu penyebab khusus malformasi adalah celah orofascial, yang merupakan salah satu dari “lima besar” kelainan bentuk dan menempati urutan kedua dalam frekuensinya.

Menurut Institut Kedokteran Gigi Nasional AS, 40% populasi dunia memiliki kelainan bawaan dan keturunan pada daerah kraniofasial, dimana 15% di antaranya memerlukan perawatan serius.

tidak ada perawatan bedah. Menurut WHO, keseluruhan kejadian bibir sumbing dan langit-langit kongenital di dunia berkisar antara 0,8 hingga 2 kasus per 1000 kelahiran. Distribusi benua adalah sebagai berikut: di Asia - 1 kasus per 500 kelahiran; di Eropa - 1 dari 700; di Afrika - 1 dari 1000; di Rusia - 1 dari 800. Menurut berbagai sumber, proporsi pasien dengan kelainan bawaan dan keturunan pada daerah kraniofasial di Rusia adalah sekitar 35%, dan lebih dari 50 ribu anak lahir setiap tahun yang memerlukan perhatian khusus dari layanan gigi.

Salah satu kelainan bawaan yang paling umum di antara semua kelainan pada daerah maksilofasial adalah bibir sumbing dan langit-langit mulut, yang frekuensi populasinya, menurut berbagai sumber, berkisar antara 1:1000 hingga 1:460 (setiap tahun di Moskow angka ini kira-kira 1: 700). Celah bibir dan/atau langit-langit merupakan penyebab sekitar 87% dari seluruh kelainan wajah kongenital. Hampir setiap kelima sumbing tipikal merupakan komponen dari sindrom yang parah.

Dari 3 trisomi (sindrom Down, sindrom Patau, dan sindrom Edwards) yang terjadi pada manusia, bibir sumbing dan/atau langit-langit mulut paling sering terjadi pada sindrom Patau (sekitar 70%) dan dianggap sebagai ciri paling khas dari sindrom ini.

Analisis terhadap penggunaan konsultasi genetik medis menunjukkan bahwa paling sering keluarga dengan penyakit kromosom, kelainan bawaan, dan penyakit neuropsikiatri beralih ke jenis perawatan medis khusus ini. Metode sitogenetik dan metode sitogenetik molekuler memungkinkan untuk mengidentifikasi secara langsung semua kelainan kariotipe. Mereka digunakan dalam kasus di mana kelainan kromosom dianggap sebagai faktor etiologi patologi yang paling mungkin dalam keluarga.

Untuk penyakit yang disebabkan oleh kelainan numerik kromosom, kemungkinan kekambuhan dalam keluarga sangat kecil (tidak melebihi 1%), jika diketahui tidak ada satu pun orang tua yang memiliki kelainan kromosom, dan tidak ada faktor risiko lain ( misalnya, usia rata-rata ibu). Pengecualian adalah translokasi.

Bagi keluarga yang sudah memiliki anak dengan sindrom Down bentuk trisomik, risiko memiliki anak lain yang terkena sindrom Down akan meningkat (1 dari 50-200 kelahiran dengan sindrom Down dan 1 dari 100 kelahiran dengan semua kelainan kromosom).

Dengan kelainan kromosom seks, kasus berulang dalam satu keluarga sangat jarang terjadi. Pada sindrom XXX dan XXX, ditemukan adanya hubungan dengan usia ibu. Dalam kasus ini, risiko saudara kandung diperkirakan secara empiris (untuk setiap jenis anomali) dengan mempertimbangkan usia ibu. Prognosis translokasi yang paling tidak baik adalah jika terdapat mutasi kromosom yang seimbang pada gamet salah satu orang tua.

Indikasi pemeriksaan sitogenetik:

Wanita tersebut berusia di atas 35 tahun;

Adanya kelainan kromosom pada anak sebelumnya;

Cacat bawaan dari dua atau lebih sistem;

Cacat bawaan yang dikombinasikan dengan keterbelakangan mental;

Oligofrenia dengan etiologi yang tidak diketahui;

Membawa penataan ulang kromosom keluarga;

Aborsi spontan dan keguguran berulang;

Patologi janin terdeteksi dengan USG. Aturan pencatatan kariotipe abnormal berdasarkan autosom:

Setiap dokter yang menemui kelainan kromosom dalam praktiknya perlu mengetahui aturan pencatatan kariotipe normal dan menyimpang. Hal berikut ini perlu diingat.

1. Pada awalnya, jumlah total kromosom ditunjukkan.

3. Autosom tambahan ditunjukkan dengan angka yang sesuai dan tanda “+” yang diletakkan di depan kromosom, contoh: 47, XY, +21 (kariotipe pria dengan sindrom Down). Hilangnya seluruh kromosom ditandai dengan tanda “-”, contoh: 45, XX, -13 (kariotipe wanita dengan monosomi pada kromosom 13).

4. Lengan pendek kromosom, sebagaimana telah disebutkan, ditandai dengan huruf Latin "p", lengan panjang - "q". Misalnya, 46, XY, 5 r- (sindrom "tangisan kucing").

5. Translokasi ditandai dengan huruf “t” dengan penguraian dalam tanda kurung, misalnya 45, XX, t (14/21) - wanita pembawa translokasi seimbang 14/21.

6. Adanya garis sel lebih dari satu (mosaikisme) ditunjukkan dengan tanda pecahan, contoh: 45, X/46, XX - mosaik menurut sindrom Shereshevsky-Turner.

Simbol dan terminologi ini hanya digunakan ketika pewarnaan kromosom manusia dilakukan secara rutin. Dengan pengembangan dan penerapan metode baru pewarnaan kromosom dalam sitogenetika manusia, khususnya pewarnaan diferensial, beberapa prosedur teknis telah muncul yang mereproduksi pergoresan spesifik individu pada kromosom metafase. Kromosom mulai diwarnai dengan garis-garis (pita) gelap dan terang. Dengan metode pemrosesan preparasi kromosom yang berbeda, pita yang sama dapat berwarna terang atau gelap.

Tergantung pada tujuan penelitian, dua tipe dasar pewarnaan diferensial digunakan dalam sitogenetika klinis. Pada tipe pertama, metode digunakan untuk mewarnai kromosom sepanjang keseluruhannya (metode G-, Q-, R-band). Yang kedua, struktur kromosom tertentu sengaja diwarnai: heterokromatin konstitusional (C-band), pita telomer (T-band) dan daerah pengatur nukleolar (NOR).

Setiap kromosom individu dalam kariotipe mengandung serangkaian pita bergantian (terang dan gelap) yang terletak di sepanjang lengan kromosom di daerah tertentu. Penomoran pita dan bagian dimulai dari sentromer ke telomer masing-masing lengan. Bagian (wilayah) adalah ruas-ruas kromosom yang terletak di antara dua garis yang berdekatan. Untuk menunjuk kromosom apa pun, aturan berikut diikuti - ini ditunjukkan:

1) nomor kromosom;

2) lambang bahu (p dan q);

3) nomor lokasi (kabupaten);

4) nomor band (atau subband) dalam bagian ini. Notasi di atas ditulis secara berurutan tanpa

spasi dan tanda baca.

Berikut adalah beberapa contoh catatan:

46, XY, del(5)p12) - entri ini mengacu pada penghapusan lengan pendek kromosom 5, wilayah 1, pita 2.

45, XY, rob(13;21)(q10;q10) - berarti dalam hal ini terjadi translokasi Robertsonian dengan hilangnya short

lengan 13 dan 21 kromosom; perpisahan dan penyatuan kembali terjadi pada daerah ke-10 (daerah sentromer) lengan panjang kedua kromosom.

Mos 45, XO/46, XX(r) - dalam hal ini terdapat mosaikisme pada sindrom Shereshevsky-Turner dengan kromosom cincin X.

Informasi lebih rinci tentang tata nama dan klasifikasi kelainan kromosom pada kondisi normal dan patologis diberikan dalam sumber resmi Prokofieva-Belgovskaya A.A. (1969), Vorsanova S.G. (2006) dan dalam dokumen internasional “International System for Nomenclature in Human Cytogenetics” (2005).

3.5. PENGOBATAN PENYAKIT KROMOSOM

Pengobatan patologi kromosom terutama bersifat simtomatik. Tujuan dari terapi tersebut adalah untuk memperbaiki manifestasi fenotipik seperti keterbelakangan mental, pertumbuhan lambat, feminisasi atau maskulinisasi yang tidak mencukupi, keterbelakangan gonad, penghapusan atau koreksi berbagai cacat tulang, dll. Untuk itu, berbagai jenis terapi banyak digunakan, termasuk hormon anabolik, androgen dan estrogen, hormon hipofisis dan tiroid, berbagai vitamin dan obat restoratif. Perawatan bedah dan simtomatik sangat banyak digunakan: pengangkatan katarak, ekstra (keenam) jari kaki atau tangan, operasi plastik untuk bibir sumbing dan/atau langit-langit, penghapusan stenosis pilorus dan kelainan jantung bawaan, pengangkatan berbagai tumor, dll. Cacat yang terdaftar sering menyertai trisomi pada kromosom 13, 18 dan 21, triploidi, sindrom 4p dan 5p dan kelainan kromosom lainnya. Jenis terapi simtomatik lainnya termasuk klimatoterapi, balneoterapi, berbagai jenis elektroterapi, terapi panas, dan radiasi sinar-X.

Meskipun terdapat beragam terapi simtomatik yang digunakan untuk mengobati penyakit kromosom, penyakit ini masih belum dapat disembuhkan. Mengingat faktor tersebut, fokus saat ini adalah mencegah kelahiran anak dengan kelainan kromosom.

3.6. KARAKTERISTIK KLINIS PENYAKIT KROMOSOM

Penyakit kromosom termasuk sekelompok kelainan bawaan yang timbul akibat pelanggaran jumlah dan struktur kromosom pada sel somatik dan germinal manusia. Frekuensi populasi umum dari anomali tersebut adalah sekitar 1%. Biasanya, ini adalah kasus sporadis; Sebagian besar penyakit kromosom (90%) terjadi karena mutasi baru. Pengecualian adalah varian translokasi yang merupakan hasil translokasi seimbang dari induknya.

3.6.1. Sindrom autosomal

Beralih ke ciri-ciri umum sindrom autosomal, harus diingat bahwa semua monosomi pada autosom mana pun biasanya menyebabkan kematian janin intrauterin. Monosomi paling sering ditemukan pada materi aborsi spontan. Dengan trisomi autosomal, angka kematian jauh lebih rendah, namun anak yang lahir memiliki kelainan bawaan yang parah. Situasi yang paling menguntungkan diamati dengan adanya mosaikisme di dalam tubuh. Anak-anak dengan kariotipe mosaik mengalami peningkatan vitalitas, dan gambaran klinisnya kurang jelas. Selain kelainan kromosom numerik, sejumlah besar penataan ulang struktural telah dijelaskan pada manusia.

Diketahui bahwa di antara kelahiran hidup dengan sindrom autosomal, trisomi lengkap kromosom 13, 18 dan 21 adalah yang paling umum, dimana sindrom Down menyumbang 75%. Di antara trisomi autosomal lengkap lainnya, kasus kelahiran terisolasi pada kromosom 8, 9, 14 dan 22 telah dicatat.

Tanggal ditambahkan: 18-09-2015 | Dilihat: 1009 | pelanggaran hak cipta

| 2 | | | | | | | | | | | |