Karyotyping và nhuộm băng ở kỳ giữa

Karyotyping kỳ giữa là kỹ thuật di truyền tế bào cổ điển, trong đó các tế bào được dừng lại ở kỳ giữa, các nhiễm sắc thể cô đặc của chúng được nhuộm để tạo ra một mô hình vạch sáng và tối có thể tái tạo, sau đó các nhiễm sắc thể được sắp xếp và kiểm tra dưới dạng một karyotype. Nhuộm băng giúp nhận dạng từng nhiễm sắc thể riêng lẻ và cho phép phát hiện các bất thường về số lượng và cấu trúc lớn trên toàn bộ bộ gen chỉ trong một lần xét nghiệm.

Definition

Karyotyping kỳ giữa với nhuộm băng là phân tích hiển vi các nhiễm sắc thể bị dừng lại ở kỳ giữa và được nhuộm để lộ ra một mô hình băng đặc trưng, được sử dụng để xác định số lượng nhiễm sắc thể và phát hiện các sắp xếp lại cấu trúc có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách chuẩn bị và nhuộm nhiễm sắc thể kỳ giữa, các phương pháp nhuộm băng chính (đặc biệt là nhuộm băng G), karyotype như một biểu diễn tiêu chuẩn hóa, và những gì karyotyping thông thường có thể và không thể phát hiện. Đây là một tài liệu tham khảo về phương pháp luận và không cung cấp hướng dẫn quản lý lâm sàng.

Core questions

• Làm thế nào để các tế bào đang phân chia được dừng lại và xử lý để thu được các nhiễm sắc thể kỳ giữa có thể phân tích?
• Điều gì tạo ra mô hình băng có thể tái tạo, và nhuộm băng G hoạt động như thế nào?
• Giới hạn độ phân giải gần đúng của nhuộm băng thông thường là gì?
• Những bất thường nào (ví dụ: chuyển đoạn cân bằng, bội thể) chỉ có thể được phát hiện bằng karyotyping?

Key concepts

• Dừng kỳ giữa (ức chế thoi phân bào)
• Mô hình băng nhiễm sắc thể
• Nhuộm băng G (Giemsa)
• Karyotype và biểu đồ nhiễm sắc thể
• Độ phân giải mức băng
• Bất thường số lượng so với cấu trúc
• Sắp xếp lại cân bằng
• Phát hiện khảm

Mechanisms

Các tế bào đang phân chia được dừng lại ở kỳ giữa bằng cách ức chế sự hình thành thoi phân bào, sau đó được tiếp xúc với dung dịch nhược trương làm chúng trương lên và một chất cố định, rồi nhỏ lên lam kính để các nhiễm sắc thể cô đặc trải ra. Nhuộm tạo ra một mô hình băng xen kẽ có thể tái tạo; trong phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất, xử lý trypsin nhẹ sau đó nhuộm Giemsa (nhuộm băng G) tạo ra các băng tối và sáng phản ánh sự khác biệt về thành phần và độ cô đặc của chất nhiễm sắc. Các nhiễm sắc thể đã nhuộm băng sau đó được ghép cặp và sắp xếp thành một karyotype, trong đó mỗi nhiễm sắc thể được xác định bằng kích thước, vị trí tâm động và mô hình băng của nó. Bởi vì toàn bộ bộ gen được kiểm tra bằng kính hiển vi, karyotyping phát hiện sự tăng hoặc mất toàn bộ nhiễm sắc thể, các xóa và lặp đoạn lớn, và đặc biệt là cả các sắp xếp lại cân bằng (như chuyển đoạn tương hỗ và đảo đoạn) và nhiều dạng khảm, mặc dù độ phân giải của nó bị giới hạn ở các bất thường khoảng vài megabase.

Clinical relevance

Karyotyping từ lâu đã được sử dụng trong đánh giá các rối loạn nhiễm sắc thể nghi ngờ, sảy thai liên tiếp và các bệnh ác tính về huyết học, và nó vẫn là phương pháp tham chiếu để phát hiện các sắp xếp lại cân bằng và bội thể mà các phương pháp số lượng bản sao có độ phân giải cao hơn bỏ sót. Mục này mô tả cách tạo ra các kết quả karyotype; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Kết quả Karyotype được báo cáo bằng cách sử dụng Hệ thống Danh pháp Di truyền Tế bào Người Quốc tế (ISCN), cung cấp một ký hiệu tiêu chuẩn hóa để mô tả các bộ nhiễm sắc thể bình thường và bất thường giữa các phòng thí nghiệm.

History

Lĩnh vực này trở nên khả thi khi Tjio và Levan xác định vào năm 1956 rằng tế bào người có 46 nhiễm sắc thể. Caspersson và các đồng nghiệp đã giới thiệu nhuộm băng huỳnh quang quinacrine vào cuối những năm 1960, chứng minh rằng các nhiễm sắc thể có thể được phân biệt dọc theo chiều dài của chúng, và phương pháp trypsin-Giemsa năm 1971 của Seabright đã tạo ra một kỹ thuật nhuộm băng G đơn giản, bền vững, giúp việc nhận dạng thường quy mọi nhiễm sắc thể người trở nên thực tế và là nền tảng của di truyền tế bào lâm sàng trong nhiều thập kỷ.

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

Tại sao tế bào phải ở kỳ giữa để karyotyping?

Các nhiễm sắc thể cô đặc tối đa và riêng biệt ở kỳ giữa, vì vậy việc dừng tế bào ở giai đoạn đó và trải chúng ra cho phép đếm và kiểm tra từng nhiễm sắc thể để tìm thay đổi cấu trúc.

Một karyotype có thể phát hiện điều gì mà microarray không thể?

Một karyotype có thể phát hiện các sắp xếp lại cân bằng như chuyển đoạn tương hỗ và đảo đoạn, cũng như các thay đổi về bội thể và nhiều dạng khảm, bởi vì nó hình dung toàn bộ nhiễm sắc thể thay vì chỉ đo lường sự tăng và mất số lượng bản sao.