Кариотипирование и бэндинг в метафазе

Метафазное кариотипирование — это классический цитогенетический метод, при котором клетки останавливаются в метафазе, их конденсированные хромосомы окрашиваются для получения воспроизводимого рисунка светлых и темных полос, а затем хромосомы располагаются и исследуются в виде кариотипа. Бэндинг делает каждую хромосому индивидуально идентифицируемой и позволяет выявлять численные и крупные структурные аномалии по всему геному за один тест.

Definition

Метафазное кариотипирование с бэндингом — это микроскопический анализ хромосом, остановленных в метафазе и окрашенных для выявления характерного рисунка полос, используемый для определения числа хромосом и обнаружения микроскопически видимых структурных перестроек.

Scope

Эта тема охватывает подготовку и окрашивание метафазных хромосом, основные методы бэндинга (в частности, G-бэндинг), кариотип как стандартизированное представление, а также то, что обычное кариотипирование может и не может обнаружить. Это методологический справочник, который не содержит рекомендаций по клиническому ведению.

Core questions

• Как делящиеся клетки останавливаются и обрабатываются для получения анализируемых метафазных хромосом?
• Что создает воспроизводимый рисунок полос и как работает G-бэндинг?
• Каков приблизительный предел разрешения обычного бэндинга?
• Какие аномалии (например, сбалансированные транслокации, плоидность) может выявить только кариотипирование?

Key concepts

• Остановка в метафазе (ингибирование митотического веретена)
• Рисунок полос хромосом
• G-бэндинг (Гимза)
• Кариотип и идиограмма
• Разрешение на уровне полос
• Численная против структурной аномалии
• Сбалансированная перестройка
• Выявление мозаицизма

Mechanisms

Делящиеся клетки останавливаются в метафазе путем ингибирования образования веретена деления, затем подвергаются воздействию гипотонического раствора, который вызывает их набухание, и фиксатора, после чего наносятся на предметные стекла таким образом, чтобы конденсированные хромосомы распределились. Окрашивание создает воспроизводимый чередующийся рисунок полос; в наиболее широко используемом методе мягкая обработка трипсином с последующим окрашиванием по Гимзе (G-бэндинг) дает темные и светлые полосы, отражающие различия в составе и конденсации хроматина. Затем хромосомы с полосами объединяются в пары и упорядочиваются в кариотип, в котором каждая хромосома идентифицируется по ее размеру, положению центромеры и рисунку полос. Поскольку весь геном исследуется микроскопически, кариотипирование выявляет приобретения или потери целых хромосом, крупные делеции и дупликации, а также, что уникально, как сбалансированные перестройки (такие как реципрокные транслокации и инверсии), так и многие формы мозаицизма, хотя его разрешение ограничено аномалиями размером примерно в несколько мегабаз.

Clinical relevance

Кариотипирование долгое время использовалось для оценки предполагаемых хромосомных нарушений, рецидивирующих потерь беременности и гематологических злокачественных новообразований, и оно остается эталонным методом для выявления сбалансированных перестроек и плоидности, которые не обнаруживаются методами определения числа копий с более высоким разрешением. Эта статья описывает, как формируются результаты кариотипирования; она не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Результаты кариотипирования сообщаются с использованием Международной системы цитогеномной номенклатуры человека (ISCN), которая предоставляет стандартизированную нотацию для описания нормальных и аномальных хромосомных наборов в различных лабораториях.

History

Эта область стала возможной после того, как Тьио и Леван в 1956 году установили, что клетки человека содержат 46 хромосом. Касперссон и его коллеги в конце 1960-х годов ввели флуоресцентное окрашивание хинакрином, продемонстрировав, что хромосомы можно дифференцировать по всей их длине, а метод трипсин-Гимза Сибрайта 1971 года дал простую, долговечную технику G-бэндинга, которая сделала рутинную идентификацию каждой человеческой хромосомы практичной и лежала в основе клинической цитогенетики на протяжении десятилетий.

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

Почему клетки должны быть в метафазе для кариотипирования?

Хромосомы максимально конденсированы и индивидуально различимы в метафазе, поэтому остановка клеток на этой стадии и их распределение позволяет подсчитать и исследовать каждую хромосому на предмет структурных изменений.

Что кариотип может обнаружить, чего не может микроматричный анализ?

Кариотип может выявить сбалансированные перестройки, такие как реципрокные транслокации и инверсии, а также изменения плоидности и многие формы мозаицизма, поскольку он визуализирует целые хромосомы, а не только измеряет приобретения и потери числа копий.