Ein Überblick über die Karyotypisierung

Inhalt

• Genetische Grundlagen
• Was ein Karyotyp zeigen kann
• Indikationen
• Wie sie durchgeführt werden
• Ergebnisse

Ein Karyotyp ist buchstäblich eine Fotografie der Chromosomen, die in einer Zelle existieren. Ein Arzt kann einen Karyotyp während der Schwangerschaft anordnen, um nach häufigen angeborenen Defekten zu suchen. Manchmal wird er auch zur Bestätigung einer Leukämiediagnose verwendet. Weniger häufig wird ein Karyotyp verwendet, um Eltern zu untersuchen, bevor sie schwanger werden, wenn sie einem Risiko ausgesetzt sind Weitergabe einer genetischen Störung an ihr Baby. Abhängig vom Ziel des Tests kann das Verfahren eine Blutuntersuchung, eine Knochenmarkaspiration oder solche üblichen vorgeburtlichen Verfahren wie Amniozentese oder Chorionzottenproben umfassen.

Genetische Grundlagen

Chromosomen sind die fadenartigen Strukturen im Zellkern, die wir von unseren Eltern erben und die unsere genetische Information in Form von Genen tragen. Gene steuern die Synthese von Proteinen in unserem Körper, die bestimmen, wie wir aussehen und funktionieren.

Alle Menschen haben typischerweise 46 Chromosomen, von denen 23 wir von unseren Müttern bzw. Vätern erben. Die ersten 22 Paare werden Autosomen genannt, die unsere einzigartigen biologischen und physiologischen Merkmale bestimmen. Das 23. Paar besteht aus Geschlechtschromosomen (bekannt als X oder Y), die angeben, ob wir weiblich oder männlich sind.

Jeder Fehler in der genetischen Kodierung kann die Entwicklung und die Funktionsweise unseres Körpers beeinflussen. In einigen Fällen besteht ein erhöhtes Risiko für eine Krankheit oder einen physischen oder intellektuellen Defekt. Ein Karyotyp ermöglicht es Ärzten, diese Fehler zu erkennen.

Chromosomendefekte treten auf, wenn sich eine Zelle während der Entwicklung des Fötus teilt. Jede Teilung in den Fortpflanzungsorganen wird als Meiose bezeichnet. Jede Teilung außerhalb der Fortpflanzungsorgane wird als Mitose bezeichnet.

Was ein Karyotyp zeigen kann

Ein Karyotyp charakterisiert Chromosomen anhand ihrer Größe, Form und Anzahl, um sowohl numerische als auch strukturelle Defekte zu identifizieren. Während numerische Anomalien solche sind, bei denen Sie entweder zu wenige oder zu viele Chromosomen haben, können strukturelle Anomalien eine breite Palette von Chromosomenfehlern umfassen, einschließlich:

• Löschungen, in dem ein Teil eines Chromosoms fehlt
• Translokationen, in dem ein Chromosom nicht dort ist, wo es sein sollte
• Inversionen, in dem ein Teil eines Chromosoms in die entgegengesetzte Richtung kippte
• Vervielfältigungen, in dem ein Teil eines Chromosoms versehentlich kopiert wird

Numerische Abnormalitäten

Einige Menschen werden entweder mit einem zusätzlichen oder einem fehlenden Chromosom geboren. Wenn es mehr als zwei Chromosomen gibt, bei denen es nur zwei geben sollte, spricht man von einer Trisomie. Wenn ein Chromosom fehlt oder beschädigt ist, handelt es sich um eine Monosomie.

Zu den numerischen Anomalien, die ein Karyotyp erkennen kann, gehören:

• Down-Syndrom (Trisomie 21), bei dem ein zusätzliches Chromosom 21 charakteristische Gesichtsmerkmale und geistige Behinderungen verursacht.
• Edward-Syndrom (Trisomie 18), bei dem das zusätzliche Chromosom 18 ein hohes Todesrisiko vor dem ersten Geburtstag bedeutet.
• Patau-Syndrom (Trisomie 13), bei dem ein zusätzliches Chromosom 18 die Wahrscheinlichkeit von Herzproblemen, geistiger Behinderung und Tod vor dem ersten Jahr erhöht.
• Turner-Syndrom (Monosomie X), bei dem ein fehlendes oder beschädigtes X-Chromosom bei Mädchen zu einer kürzeren Körpergröße, einer geistigen Behinderung und einem erhöhten Risiko für Herzprobleme führt.
• Klinefelter-Syndrom (XXY-Syndrom), bei denen ein zusätzliches X-Chromosom bei Jungen Unfruchtbarkeit, Lernschwierigkeiten und unterentwickelte Genitalien verursachen kann.

Strukturelle Abnormalitäten

Strukturelle Anomalien werden nicht so häufig gesehen oder identifiziert wie Trisomien oder Monosomien, können aber genauso schwerwiegend sein. Beispiele hierfür sind:

• Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, verursacht durch eine Verdoppelung von Chromosom 17, was zu einer verringerten Muskelgröße, Muskelschwäche sowie motorischen und Gleichgewichtsstörungen führt.
• Inversion von Chromosom 9, verbunden mit geistiger Behinderung, Gesichts- und Schädelfehlbildung, Unfruchtbarkeit und wiederkehrendem Schwangerschaftsverlust.
• Cri-du-Chat-Syndrom, bei dem die Deletion von Chromosom 5 eine verzögerte Entwicklung, eine geringe Kopfgröße, Lernstörungen und charakteristische Gesichtsmerkmale verursacht.
• Philadelphia-Chromosom, verursacht durch die wechselseitige Translokation der Chromosomen 9 und 22, was zu einem hohen Risiko für chronische myeloische Leukämie führt.
• Williams-Syndrom, bei dem die Translokation von Chromosom 7 zu geistiger Behinderung, Herzproblemen, charakteristischen Gesichtszügen und aufgeschlossenen, engagierten Persönlichkeiten führt.

Der Ausdruck struktureller Chromosomenanomalien ist enorm. Zum Beispiel werden etwa 3% der Fälle des Down-Syndroms durch eine Translokation auf Chromosom 21 verursacht. Allerdings führen nicht alle Chromosomenanomalien zu einer Krankheit. Einige können tatsächlich von Vorteil sein.

Ein solches Beispiel ist die Sichelzellenkrankheit (SCD), die durch einen Defekt auf Chromosom 11 verursacht wird. Während das Erben von zwei dieser Chromosomen zu SCD führt, kann nur eines Sie vor Malaria schützen. Es wird angenommen, dass andere Defekte einen Schutz gegen HIV bieten und die Produktion von weitgehend neutralisierenden HIV-Antikörpern (BnAbs) in einer seltenen Untergruppe infizierter Personen stimulieren.

Indikationen

Bei Verwendung für das vorgeburtliche Screening werden Karyotypen typischerweise während des ersten Trimesters und erneut im zweiten Trimester durchgeführt. Das Standard-Panel testet auf 19 verschiedene angeborene Krankheiten, einschließlich Down-Syndrom und Mukoviszidose.

Karyotypen werden manchmal für das Vorsorge-Screening unter bestimmten Bedingungen verwendet, nämlich:

• Für Paare mit einer gemeinsamen Ahnengeschichte einer genetisch bedingten Krankheit
• Wenn ein Partner eine genetisch bedingte Krankheit hat
• Wenn bekannt ist, dass ein Partner eine autosomal rezessive Mutation aufweist (eine, die nur dann Krankheiten verursachen kann, wenn beide Partner dieselbe Mutation beisteuern)

Die Karyotypisierung wird nicht für das routinemäßige Vorurteils-Screening verwendet, sondern für Paare, deren Risiko als hoch eingestuft wird. Beispiele hierfür sind jüdische Paare aus Ashkanzi, bei denen ein hohes Risiko für die Tay-Sachs-Krankheit besteht, oder afroamerikanische Paare mit einer Familiengeschichte von Sichelzellenerkrankungen.

Paare, die entweder nicht in der Lage sind, eine wiederkehrende Fehlgeburt zu empfangen oder zu erleben, können sich ebenfalls einer elterlichen Karyotypisierung unterziehen, wenn alle anderen Ursachen untersucht und ausgeschlossen wurden.

Schließlich kann ein Karyotyp verwendet werden, um eine chronische myeloische Leukämie in Verbindung mit anderen Tests zu bestätigen. (Das Vorhandensein des Philadelphia-Chromosoms allein kann die Krebsdiagnose nicht bestätigen.)

Wie sie durchgeführt werden

Ein Karyotyp kann theoretisch an jeder Körperflüssigkeit oder jedem Körpergewebe durchgeführt werden. In der klinischen Praxis werden Proben jedoch auf vier Arten entnommen:

• Amniozentese beinhaltet das Einführen einer Nadel in den Bauch, um eine kleine Menge Fruchtwasser aus dem Mutterleib zu erhalten; Es wird unter Anleitung eines Ultraschalls durchgeführt, um eine Schädigung des Fötus zu vermeiden. Das Verfahren wird zwischen der 15. und 20. Schwangerschaftswoche durchgeführt. Amniozentese ist zwar relativ sicher, aber mit einem 1: 200-Risiko für Fehlgeburten verbunden.
• Chorionzottenprobenahme (CVS) verwendet auch eine Bauchnadel, um eine Probe von Zellen aus Plazentagewebe zu extrahieren. CVS wird normalerweise zwischen der 10. und 13. Schwangerschaftswoche durchgeführt und birgt ein Eins-zu-100-Risiko für Fehlgeburten.
• Aderlass ist die medizinische Bezeichnung für eine Blutabnahme. Die Blutprobe wird normalerweise aus einer Vene in Ihrem Arm entnommen, die dann Ammoniakchlorid ausgesetzt wird, um Leukozyten (weiße Blutkörperchen) für die Karyotypisierung zu isolieren. Schmerzen, Schwellungen und Infektionen an der Injektionsstelle sind möglich.
• Knochenmark Aspiration kann verwendet werden, um die Diagnose einer chronischen myeloischen Leukämie zu unterstützen. Es wird typischerweise durch Einführen einer Nadel in die Mitte des Hüftknochens durchgeführt und unter örtlicher Betäubung in einer Arztpraxis durchgeführt. Schmerzen, Blutungen und Infektionen gehören zu den möglichen Nebenwirkungen.

Probenauswertung

Nachdem die Probe entnommen wurde, wird sie in einem Labor von einem als Zytogenetiker bekannten Spezialisten analysiert. Der Prozess beginnt mit dem Wachstum der gesammelten Zellen in einem mit Nährstoffen angereicherten Medium. Auf diese Weise können Sie das Stadium der Mitose bestimmen, in dem die Chromosomen am besten unterscheidbar sind.

Die Zellen werden dann auf einen Objektträger gelegt, mit einem fluoreszierenden Farbstoff angefärbt und unter der Linse eines Elektronenmikroskops positioniert. Der Zytogenetiker macht dann Mikrophotographien der Chromosomen und ordnet die Bilder wie ein Puzzle neu an, um die 22 Paare autosomaler Chromosomen und zwei Paare Geschlechtschromosomen korrekt abzugleichen.

Sobald die Bilder korrekt positioniert sind, werden sie ausgewertet, um festzustellen, ob Chromosomen fehlen oder hinzugefügt wurden. Die Färbung kann auch dazu beitragen, strukturelle Anomalien aufzudecken, entweder weil die Bandenmuster auf den Chromosomen nicht übereinstimmen oder fehlen oder weil die Länge eines chromosomalen "Arms" länger oder kürzer als die eines anderen ist.

Ergebnisse

Jede Anomalie wird in einem Karyotypbericht nach dem beteiligten Chromosom und den Merkmalen der Anomalie aufgeführt. Diese Ergebnisse werden von "möglichen", "wahrscheinlichen" oder "endgültigen" Interpretationen begleitet. Einige Zustände können definitiv mit einem Karyotyp diagnostiziert werden; andere können nicht.

Die Ergebnisse eines vorgeburtlichen Karyotyps dauern zwischen 10 und 14 Tagen. Andere sind normalerweise innerhalb von drei bis sieben Tagen fertig. Während Ihr Arzt in der Regel die Ergebnisse mit Ihnen bespricht, steht Ihnen möglicherweise ein genetischer Berater zur Verfügung, der Ihnen hilft, besser zu verstehen, was die Ergebnisse bedeuten und was nicht. Dies ist besonders wichtig, wenn eine angeborene Störung erkannt wird oder ein Vorurteils-Screening ein erhöhtes Risiko für eine Erbkrankheit aufzeigt, wenn Sie ein Baby haben.

• Aktie
• Flip
• Email
• Text