मेटाफेज़ कैरियोटाइपिंग और बैंडिंग

मेटाफेज़ कैरियोटाइपिंग एक शास्त्रीय साइटोजेनेटिक तकनीक है जिसमें कोशिकाओं को मेटाफेज़ में रोका जाता है, उनके संघनित गुणसूत्रों को दागकर प्रकाश और गहरे बैंड का एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य पैटर्न तैयार किया जाता है, और फिर गुणसूत्रों को एक कैरियोटाइप के रूप में व्यवस्थित और जांचा जाता है। बैंडिंग प्रत्येक गुणसूत्र को व्यक्तिगत रूप से पहचानने योग्य बनाती है और एक ही परीक्षण में पूरे जीनोम में संख्यात्मक और बड़े संरचनात्मक असामान्यताओं को पहचानने की अनुमति देती है।

Definition

बैंडिंग के साथ मेटाफेज़ कैरियोटाइपिंग, मेटाफेज़ में रोके गए और एक विशिष्ट बैंड पैटर्न को प्रकट करने के लिए दागदार किए गए गुणसूत्रों का सूक्ष्म विश्लेषण है, जिसका उपयोग गुणसूत्र संख्या निर्धारित करने और सूक्ष्म रूप से दिखाई देने वाले संरचनात्मक पुनर्व्यवस्थाओं का पता लगाने के लिए किया जाता है।

Scope

यह विषय बताता है कि मेटाफेज़ गुणसूत्रों को कैसे तैयार और दागदार किया जाता है, प्रमुख बैंडिंग विधियाँ (विशेष रूप से जी-बैंडिंग), एक मानकीकृत प्रतिनिधित्व के रूप में कैरियोटाइप, और पारंपरिक कैरियोटाइपिंग क्या पता लगा सकती है और क्या नहीं। यह एक कार्यप्रणाली संदर्भ है और नैदानिक प्रबंधन मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• विश्लेषण योग्य मेटाफेज़ गुणसूत्रों को प्राप्त करने के लिए विभाजित होने वाली कोशिकाओं को कैसे रोका और संसाधित किया जाता है?
• प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य बैंडिंग पैटर्न क्या उत्पन्न करता है, और जी-बैंडिंग कैसे काम करती है?
• पारंपरिक बैंडिंग की अनुमानित रिज़ॉल्यूशन सीमा क्या है?
• कौन सी असामान्यताएं (जैसे संतुलित स्थानान्तरण, प्लॉइडी) केवल कैरियोटाइपिंग ही प्रकट कर सकती है?

Key concepts

• मेटाफेज़ अरेस्ट (माइटोटिक स्पिंडल अवरोध)
• गुणसूत्र बैंडिंग पैटर्न
• जी-बैंडिंग (गिम्सा)
• कैरियोटाइप और इडियोग्राम
• बैंड-स्तर रिज़ॉल्यूशन
• संख्यात्मक बनाम संरचनात्मक असामान्यता
• संतुलित पुनर्व्यवस्था
• मोज़ेकवाद का पता लगाना

Mechanisms

विभाजित होने वाली कोशिकाओं को स्पिंडल (spindle) निर्माण को रोककर मेटाफेज़ में रोका जाता है, फिर उन्हें एक हाइपोटोनिक घोल के संपर्क में लाया जाता है जो उन्हें फुलाता है और एक फिक्सेटिव (fixative), और स्लाइड पर गिराया जाता है ताकि संघनित गुणसूत्र फैल जाएं। दागने से बैंड का एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य वैकल्पिक पैटर्न बनता है; सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि में, हल्के ट्रिप्सिन (trypsin) उपचार के बाद गिम्सा (Giemsa) दाग (जी-बैंडिंग) क्रोमेटिन (chromatin) संरचना और संघनन में अंतर को दर्शाते हुए गहरे और हल्के बैंड उत्पन्न करता है। फिर बैंडेड गुणसूत्रों को जोड़ा जाता है और एक कैरियोटाइप में व्यवस्थित किया जाता है, जिसमें प्रत्येक गुणसूत्र को उसके आकार, सेंट्रोमीयर (centromere) स्थिति और बैंड पैटर्न से पहचाना जाता है। क्योंकि पूरे जीनोम की सूक्ष्म रूप से जांच की जाती है, कैरियोटाइपिंग पूरे गुणसूत्रों के लाभ या हानि, बड़े विलोपन और दोहराव, और विशिष्ट रूप से संतुलित पुनर्व्यवस्था (जैसे पारस्परिक स्थानान्तरण और व्युत्क्रमण) और मोज़ेकवाद (mosaicism) के कई रूपों का पता लगाता है, हालांकि इसका रिज़ॉल्यूशन लगभग कई मेगाबेस (megabases) की असामान्यताओं तक सीमित है।

Clinical relevance

कैरियोटाइपिंग का उपयोग लंबे समय से संदिग्ध गुणसूत्र विकारों, बार-बार गर्भपात, और हेमेटोलॉजिकल (haematological) दुर्दमताओं के मूल्यांकन में किया जाता रहा है, और यह संतुलित पुनर्व्यवस्था और प्लॉइडी (ploidy) का पता लगाने के लिए संदर्भ विधि बनी हुई है जिसे उच्च-रिज़ॉल्यूशन कॉपी-नंबर (copy-number) विधियाँ चूक जाती हैं। यह प्रविष्टि बताती है कि कैरियोटाइप निष्कर्ष कैसे उत्पन्न होते हैं; यह व्यक्तिगत नैदानिक या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

कैरियोटाइप परिणामों की रिपोर्ट इंटरनेशनल सिस्टम फॉर ह्यूमन साइटोजेनोमिक नोमेनक्लेचर (ISCN) का उपयोग करके की जाती है, जो प्रयोगशालाओं में सामान्य और असामान्य गुणसूत्र पूरकों का वर्णन करने के लिए एक मानकीकृत संकेतन प्रदान करता है।

History

यह क्षेत्र तब संभव हुआ जब त्जिओ (Tjio) और लेवान (Levan) ने 1956 में स्थापित किया कि मानव कोशिकाओं में 46 गुणसूत्र होते हैं। कैस्परसन (Caspersson) और सहयोगियों ने 1960 के दशक के अंत में क्विनाक्रिन (quinacrine) फ्लोरेसेंस (fluorescence) बैंडिंग की शुरुआत की, यह प्रदर्शित करते हुए कि गुणसूत्रों को उनकी लंबाई के साथ विभेदित किया जा सकता है, और सीब्राइट (Seabright) की 1971 की ट्रिप्सिन-गिम्सा विधि ने एक सरल, टिकाऊ जी-बैंडिंग तकनीक दी जिसने प्रत्येक मानव गुणसूत्र की नियमित पहचान को व्यावहारिक बनाया और दशकों तक नैदानिक साइटोजेनेटिक्स (cytogenetics) का आधार बनी।

Key figures

• Joe Hin Tjio
• Albert Levan
• Torbjörn Caspersson
• Lore Zech
• Marina Seabright

Seminal works

• tjio-levan-1956
• caspersson-1968
• seabright-1971

Frequently asked questions

कैरियोटाइपिंग के लिए कोशिकाओं को मेटाफेज़ में क्यों होना चाहिए?

गुणसूत्र मेटाफेज़ में अधिकतम संघनित और व्यक्तिगत रूप से विशिष्ट होते हैं, इसलिए कोशिकाओं को उस चरण में रोकना और उन्हें फैलाना प्रत्येक गुणसूत्र को गिनने और संरचनात्मक परिवर्तन के लिए जांचने की अनुमति देता है।

एक कैरियोटाइप क्या पता लगा सकता है जो एक माइक्रोएरे (microarray) नहीं कर सकता?

एक कैरियोटाइप संतुलित पुनर्व्यवस्था जैसे पारस्परिक स्थानान्तरण और व्युत्क्रमण, साथ ही प्लॉइडी परिवर्तन और मोज़ेकवाद के कई रूपों को प्रकट कर सकता है, क्योंकि यह केवल कॉपी-नंबर लाभ और हानि को मापने के बजाय पूरे गुणसूत्रों को दृश्यमान करता है।