مفهوم کروموزوم و اختلالات کروموزومی را از پایه و به زبان ساده بیاموزید

, ,

از ژنتیک چه میدانید؟

حتما تا به حال واژه های DNA، کروموزوم و کاریوتایپ را به خصوص در آزمایشات قبل از ازدواج یا تست های پیش از تولد نوزاد، شنیده اید. آیا با این مفاهیم آشنا هستید؟ برخی بیماری های ژنتیکی مربوط به تغییر در تعداد یا مشکلات ساختاری کروموزوم هاست، بنابراین آنالیز آنها از اهمیت ویژه ای در پیشگیری اختلالات کروموزومی برخوردار است. اگر مایل به درک بهتر این مفاهیم از لحاظ زیست شناسی و ژنتیکی هستید، این مقاله را از دست ندهید. در این مقاله سعی شده توضیحاتی به زبان ساده برای دی ان ای، کروموزوم، کروماتین و اهمیت آنها ارائه شود.

کروموزوم

آنالیز کروموزوم ها

تجزیه و تحلیل کروموزوم، آزمایشی برای بررسی آن در نمونه ای از سلول ها است که به شناسایی ناهنجاری های ژنتیکی مرتبط با کروموزوم ها به عنوان علت یک بیماری کمک می کند. در آنالیز کروموزوم ها یا به اصطلاح تهیه کاریوتایپ، کروموزوم ها از لحاظ ساختار و تعداد مورد بررسی قرار می گیرند. معمولاً این آزمایش در آزمایشگاه طبی بر روی نمونه خون انجام می شود. در دوران بارداری، کروموزوم های جنین از طریق تست NIPT و در صورت لزوم به وسیله آمنیوسنتز مورد بررسی قرار می گیرند. NIPT دی ان ای جنینی که در گردش خون مادر وجود دارد را بررسی می کند و آمنیوسنتز یک روش تهاجمی جهت بررسی محتوای ژنتیکی جنین است. در این روش از مایع آمنیوتیک نمونه برداری می شود. همچنین این آزمایشات ممکن است توسط پزشک یا مشاور ژنتیک برای تعیین علل ژنتیکی ناتوانی ذهنی، تأخیر در رشد، اختلالات طیف اوتیسم، نقص مادرزادی یا کوتاهی قد تجویز شود. برای درک بهتر کروموزوم ها به توضیح مفاهیم پایه در این رابطه می پردازیم.

سلول و تقسیم سلولی

سلول ها کوچکترین واحد ساختاری موجودات زنده هستند. هر سلول کارایی و عملکرد خاص خود را دارد. سلول های سازنده بدن انسان دارای یک هسته و اندامک دیگر هستند که کارهای مختلفی را انجام می دهند. هسته سلول حاوی کل ماده ژنتیکی آن سلول و در نتیجه تعیین کننده هویت و عملکرد آن است. سلول ها به دلایل مختلفی تقسیم می شوند و دو سلول جدید ایجاد می کنند. برای مثال هنگامی که دست شما می برد، تعداد زیادی از سلول های پوست و بافت زیرین آن میمیرند، بنابراین در جهت ترمیم زخم، سلول ها در این ناحیه شروع به تقسیم می کنند. ایجاد سلول های جنسی را می توان به عنوان نوعی دیگر از تقسیم سلولی نام برد. هنگامی که یک سلول تقسیم می شود، هر سلول دختر باید حتما یکی نسخه کامل از مواد ژنتیکی سلول مادر را داشته باشد. اشتباهات هنگام کپی برداری یا تقسیم نابرابر ماده ژنتیکی بین سلول ها می تواند منجر به تولید سلول هایی ناسالم یا ناکارآمد شود. این اختلالات می توانند در سطح DNA یا در سطح کروموزوم باشند. اما دقیقاً این ماده ژنتیکی چیست و در طول تقسیم سلولی چگونه رفتار می کند؟

DNA و ژنوم ها

احتمالا تا به حال شنیده اید که زبان کامپیوتر ها صفر و یک است. یعنی تمام اطلاعات به صورت رمزهای حاوی صفر و یک در کامپیوتر ذخیره می شوند. در سلول های بدن ما نیز چیزی شبیه به این صفر و یک ها وجود دارد. DNA یا دئوکسی ریبونوکلئیک اسید ها بلوک های سازنده ماده ژنتیکی انسان هستند. 4 نوع دئوکسی ریبونوکلئیک اسید وجود دارد و از کنار هم قرار گرفتن آنها رشته DNA و رمز های ژنتیکی ایجاد می شوند. برای مثال رمز های ژنتیکی می توانند رمزگردانی شده، پروتئین ها  را بسازند. در انسان، DNA تقریباً در تمام سلولهای بدن یافت می شود و دستورالعملهای لازم برای رشد، عملکرد و واکنش سلول به محیط اطرافش را فراهم می کند. اغلب می توان گفت که هر ژن حاوی اطلاعات مربوط به ساخت یک پروتئین یا سایر مولکول های حیاتی سلول است.

مجموعه کل DNA یک سلول را ژنوم آن می نامند. تمام سلولهای یک موجود زنده (به استثنای چند مورد) حاوی DNA یکسانی هستند. تمام سلول ها ژنوم یکسانی دارند اما تنها برخی از ژن ها در هر سلول، بسته به عملکرد و خصوصیات آن روشن و فعال بوده، برخی دیگر در زمان های خاصی فعال می شوند. بنابراین سلول ها در بافت های مختلف، خصوصیات و عملکردهای خاص خود را دارند. 

کروماتین و کروموزوم

در یک سلول، DNA معمولاً به صورت برهنه وجود ندارد. یعنی رشته دی ان ای با میانکش با پروتئین های خاص سازمان یافته می شود و ساختار خاص خود را می یابد. از آنجایی که اطلاعات زیادی در ژنوم سلول ذخیره می شود، بنابراین رشته های دی ان ای حاوی این اطلاعات بسیار طویل هستند. برای گنجاندن ماده ژنتیکی در هسته سلول پروتئین های خاصی به نام هیستون ها وجود دارند هیستون ها علاوه بر سازماندهی و فشرده سازی DNA، نقش مهمی در تنظیم بیان ژن ها دارند. مجموعه DNA به علاوه هیستون ها و سایر پروتئین های ساختاری را کروماتین می نامند. در بیشتر عمر سلول، اگر هسته آن را زیر میکروسکوپ مشاهده کنید کروماتین وجود دارد. در این حالت، DNA برای ماشین آلات سلولی (مانند پروتئین هایی که DNA را می خوانند و کپی می کنند) به راحتی قابل دسترسی است. کروماتین همچنین می تواند متراکم شود. فشرده شدن و به اصطلاح بسته بندی کروماتین زمانی اتفاق می افتد که سلول در شرف تقسیم است. این روند در چند سطح فشرده سازی انجام می شود و در نهایت کروموزوم ها که فشرده ترین حالت DNA هستند، در مراحل تقسیم سلولی قابل مشاهده می باشند.

DNA

کروموزوم ها

هر گونه از موجودات تعداد مشخصی از کروموزوم ها را دارد. به عنوان مثال، انسان دارای 46 کروموزوم در یک سلول معمولی بدن دارد. این 46 عدد به صورت 23 جفت در سلول وجود دارند (به استثنای کروموزوم های جنسی که جنسیت را مشخص می کنند و به صورت XX (ماده) و XY (نر) می باشند). هنگام لقاح سلول جنسی نر و ماده که هر کدام 23 عدد کروموزوم دارند، هر فرد 23 عدد کروموزوم از مادر و 23 تا از پدر به ارث می برد و اینگونه سلول تخم 46 کروموزومی شکل می گیرد. بنابراین، برای هر جفت کروموزوم همولوگ (مشابه) در ژنوم شما، یکی از همولوگ ها از مادر شما و دیگری از پدر شما می آید.

دو کروموزوم موجود در یک جفت همولوگ بسیار شبیه به هم هستند و اندازه و شکل یکسانی دارند. از همه مهمتر، آنها اطلاعات ژنتیکی یکسانی را حمل می کنند؛ یعنی ژن های با عملکرد اصلی یکسان در مکان های مشابه دارند. با این حال، کروموزوم های همولوگ لزوما نسخه های مشابه ژن ها را ندارند. دلیل این امر این است که شما ممکن است دو نسخه ژن مختلف از مادر و پدرتان به ارث برده باشید.

به عنوان یک مثال واقعی ژنی را در کروموزوم شماره 9 در نظر میگیریم که گروه خونی A،B ، AB یا  Oرا مشخص می کند. در سلول های همه افراد سالم، ژن مربوط به گروه خونی در قسمت خاصی از کروموزوم 9 قرار دارد. اما گروه های خونی متفاوت است. مثلا فردی که گروه خونی AB دارد، بر روی یکی از کروموزوم های شماره 9 او اطلاعات مربوط به A و بر روی جفت آن اطلاعات مربوط به B قرار دارد.

اختلالات کروموزومی:

اختلالات کروموزومی

اختلالات کروموزومی انواع متعددی دارند برای مثال ممکن است در تعداد طبیعی آن ها تغییر ایجاد شود یا بخش هایی از یک کروموزوم حذف یا به آن اضافه شود. اختلالات عددی یکی از مهم ترین انواع آن هستند که در غربالگری های پیش از تولد اهمیت ویژه ای دارند. سندرم داون یکی از این بیماری ها به شمار می آید که در آن فرد سه کروموزوم 21 دارد. به عبارتی دیگر، هر فرد سالم یک جفت کروموزوم 21 دارد اما در افراد مبتلا به سندرم داون این عدد به 3 رسیده است و بیماران یک کروموزوم اضافی دارند. برای مطالعه بیشتر در این زمینه به مقاله مربوط به کاریوتایپ در همین سایت مراجعه فرمایید.

منابع:

  1. https://www.britannica.com/science/cell-biology
  2. https://www.childrensmn.org/educationmaterials/childrensmn/article/16562/chromosome-analysis/
/0 دیدگاه/توسط

از آزمایش کاریوتایپ چه می دانید؟

,

آزمایش کاریوتایپ

آیا پزشک آزمایش کاریوتایپ را برای شما یا فرزندتان توصیه کرده است؟ این آزمایش چه نتیجه ای دارد؟ کاریوتاایپ چه اختلالات و بیماری هایی را تشخیص می دهد؟ مراحل انجام آزمایشات چیست و چه محدودیت هایی دارد؟ در مقاله سعی شده مطالب مفیدی در رابطه با تست کاریوتایپ به زبان ساده ارائه شود. لطفا در صورت تمایل مقاله با عنوان “مفهوم کروموزوم و اختلالات کروموزومی را از پایه و به زبان ساده بیاموزید” را در وبلاگ سایت آزمایشگاه سروش مطالعه فرماید تا با مفاهیم مربوط به کروموزوم ها آشنا شوید.

آزمایش کاریوتایپ چیست؟

کاریوتایپ عکسی از کروموزوم های موجود در سلول است. کاریوتیپ ها را می توان از سلول های خونی، سلول های جنین که با استفاده از آمنیوسنتز (نمونه برداری از مایع آمنیوتیک) یا نمونه برداری از پرزهای جفتی  به دست می آید و یا سلول های مغز استخوان تهیه کرد.

کاریوتایپ در تشخیص چه نوع بیماری هایی کمک می کند؟

از کاریوتایپ ها می توان برای غربالگری و تأیید ناهنجاری های کروموزومی (از لحاظ تعداد یا ساختار) مانند سندرم داون و سندرم چشم گربه استفاده کرد.

انواع ناهنجاری های کروموزومی:

این ناهنجاری ها را می توان به دو گروه ساختاری و تعدادی تقسیم کرد:

ناهنجاری تعدادی: برخی افراد با یک یا چند کروموزوم بیشتر یا کمتر از سایرین به دنیا می آیند.

  1. تریزومی: در افراد مبتلا به تریزومی به جای دو نسخه از یک کروموزوم سه تا وجود دارد. از سندرم داون (تریزومی کروموزوم 21)، سندرم پاتو (تریزومی 13) و سندرم ادوارد (تریزومی 18) می توان به عنوان مثال هایی از تریزومی نام برد.
  2. مونوزومی: که فقط یک نسخه از یکی از کروموزوم ها (به جای دو نسخه) وجود دارد. سندرم ترنر که در آن فرد دارای تنها یک کروموزوم X می باشد، عامل ده درصد از سقط های سه ماهه اول بارداری است. اما با این حال یک از 2500 تولد زنده در میان جنس مونث، مبتلا به سندرم ترنر است.

ناهنجاری ساختاری: که در آنها تغییراتی در ساختار طبیعی کروموزوم به وجود می آید.

  1. حذف: در آن بخشی از کروموزوم وجود ندارد. مانند سندرم ویلیامز که با حذف بخش هایی از کروموزوم 7 انسانی ایجاد می شود.
  2. جابجایی کروموزومی: زمانیکه بخشی از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر متصل می شود جابجایی رخ می دهد. این جهش تنوع بسیاری دارد.
  3. واژگونی: در این نوع ناهنجاری، بخشی از کروموزوم تکه شده دوباره به صورت وارونه در جای خود قرار می گیرد.
  4. مضاعف شدن: بخشی از کروموزوم کپی می شود، بنابراین از آن بخش سه کپی (در حالت عادی دوتا که هر کدام بر روی یک کروموزوم همولوگ قرار دارد) وجود دارد.

در چه مواردی کاریوتایپ توسط پزشک توصیه می شود؟

  1. نوزادان یا کودکانی که دارای علائم و مشکلات ناشی از یک ناهنجاری کروموزومی که هنوز تشخیص داده نشده، هستند.
  2. بزرگسالانی که علائمی مبنی بر ناهنجاری کروموزومی دارند. به عنوان مثال، مردان مبتلا به بیماری کلاین فلتر ممکن است تا زمان بلوغ یا بزرگسالی تشخیص داده نشوند. سندرم کلاین فلتر نوعی ناهنجاری کروموزومی است که مرد مبتلا به آن یک کروموزوم X اضافه دارد.
  3. ناباروری: در صورت وجود علائم و تشخیص پزشک، برای بررسی علت ناباروری زوجین کاریوتایپ تهیه می شود. برخی از ناهنجاری های کروموزومی ممکن است تا بزرگسالی تشخیص داده نشوند. یک زن مبتلا به سندرم ترنر یا مردی که یکی از انواع کلاین فلتر را دارد احتمالا تا زمانی که با ناباروری مواجه نشود از وجود این ناهنجاری آگاه نمی شود.
  4. آزمایش قبل از زایمان: در مواردی مانند وجود بیماری های کروموزومی در خانواده، بیماری والدین و یا سابقه تولد نوزاد با این ناهنجاری ها تهیه کاریوتایپ توصیه می شود. بیماری مانند سندرم داون عموما ارثی نیست اما در صورت وجود سابقه این بیماری، بهتر است آزمایشات پیش از تولد انجام گیرد. (در صورت تمایل مقاله مربوط به NIPT در همین وبلاگ را مطالعه فرمایید.)
  5. 5)      مرده زایی: کاریوتایپ اغلب به عنوان بخشی از آزمایشات پس از مرده زایی انجام می شود.
  6. سقط های مکرر: تهیه کاریوتیپ والدین پس از سقط های مکرر می تواند سرنخی از دلایل آن باشد.
  7. سرطان خون: مثلا با جستجوی کروموزوم فیلادلفیا (کروموزوم 22 که در اثر جابجایی کروموزومی تغییر یافته است) که در برخی از افراد مبتلا به لوسمی مزمن میلوژن یا لوسمی حاد لنفوسیتی دیده شده است.

مراحل انجام آزمایش کاریوتایپ:

  1. نمونه گیری: این مرحله عموما تهیه یک نمونه خون ساده است. اما در مراحل بارداری و آزمایشات پیش از تولد، ممکن است روش هایی مانند آمنیوسنتز و نمونه برداری از پرزهای جفتی استفاده شود. همچنین گاها نمونه برداری از مغز استخوان انجام می شود.
  2. حمل و نقل به آزمایشگاه: تنها آزمایشگاه های خاصی که مجهز به بخش سیتوژنتیک هستند، توانایی آنالیز کروموزوم ها و تهیه کاریوتایپ را دارند.
  3. جدا کردن سلول ها: برای تهیه کاریوتایپ، نمونه باید حاوی سلول های در حال رشد و فعال باشد. گلبول های سفید خون و اکثر سلول های جنین فعالانه تقسیم می شوند. در آزمایشگاه سلول هایی که تقسیم نمی شوند، با استفاده از مواد شیمیایی خاص جدا خواهند شد.
  4. کشت سلول: پس از جداسازی سلول های مورد نظر، به منظور به دست آوردن تعداد کافی از این سلول ها، آنها را در محیط های ویژه ای کشت می دهند. فرآیند کشت برای سلولهای خونی سه تا چهار روز و برای سلولهای جنینی ممکن است یک هفته طول بکشد.
  5. همگام سازی سلول ها: برای دیدن کروموزوم ها در زیر میکروسکوپ، باید در فشرده ترین شکل  خود در تقسیم سلولی باشد. به این مرحله متافاز گفته می شود. برای اینکه همه سلول ها به این مرحله خاص از تقسیم سلول برسند، از یک ماده شیمیایی استفاده می شود که تقسیم سلول را در نقطه ای که کروموزوم ها بیشترین فشردگی را دارند، متوقف می سازد.
  6. آزاد سازی کروموزوم ها از سلول ها: برای دیدن کروموزوم در زیر میکروسکوپ، کروموزوم ها باید از سلول خارج شوند. این کار با استفاده از محلول خاصی انجام می گیرد.
  7. رنگ آمیزی: کروموزوم ها به طور طبیعی بی رنگ هستند. به منظور تشخیص یک کروموزوم ها از یکدیگر، از رنگ خاصی به نام گیمسا استفاده می شود.
  8. 8)      تجزیه و تحلیل: پس از رنگ آمیزی کروموزوم ها، اسلاید برای تجزیه و تحلیل در زیر میکروسکوپ قرار می گیرد. سپس از آنها عکس گرفته می شود. با پایان تجزیه و تحلیل، تعداد کل کروموزوم ها تعیین می شود و کروموزوم ها بر اساس اندازه مرتب می شوند.
  9. 9)      شمارش: اولین مرحله تجزیه و تحلیل، شمارش کروموزوم ها است. به طور طبیعی انسانها 46 کروموزوم دارند.
  10. مرتب سازی: پس از تعیین تعداد کروموزوم ها، متخصص سیتوژنتیک شروع به مرتب سازی کروموزوم ها می کند. کروموزوم ها از بزرگترین (شماره 1) تا کوچکترین (شماره 22) شماره گذاری می شوند. 22 جفت کروموزوم به نام اتوزوم وجود دارد که دقیقاً با هم مطابقت دارند. کروموزومهای جنسی نیز وجود دارند، که زنان دارای دو کروموزوم X و مردان دارای X و Y هستند.
  11. 11)  بررسی ساختار: علاوه بر بررسی تعداد کل کروموزوم ها و کروموزوم های جنسی، متخصص سیتوژنتیک ساختار کروموزوم های خاص را بررسی خواهد کرد تا اطمینان حاصل کند که ماده از دست رفته یا اضافی و همچنین ناهنجاری های ساختاری مانند جابجایی وجود ندارد.
  12. 12)  نتیجه نهایی: در پایان، کاریوتایپ نهایی تعداد کل کروموزوم ها، جنسیت و هرگونه ناهنجاری ساختاری را نشان می دهد. یک تصویر دیجیتالی از کروموزوم ها نیز چاپ می شود.

برای بررسی نتایج آزمایش کاریوتایپ حتما به پزشک متخصص یا مشاور ژنتیک مراجعه کنید. توجه به این نکته ضروری است که در برخی مواقع ممکن است کاریوتایپ در شناسایی نوع بیماری مفید واقع نشود. برای مثال گاهی اوقات تغییرات کروموزومی در مقیاسی نیست که با انجام کاریوتایپ تشخیص داده شود یا بیماری فرد یک بیماری ژنی می باشد که تشخیص آن با استفاده از روش های دیگر امکان پذیر است.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت انجام آزمایش حضوری و همچنین غیر حضوری (نمونه گیری در منزل) میتوانید از خدمات آزمایشگاه سروش استفاده نمایید.

آزمایشگاه پاتوبیولوژی سروش دارای دستگاه های پیشرفته و مدرن می باشد و قادر به انجام تمام تست های روتین ، تخصصی و فوق تخصصی در زمینه ی کلینیکال و پاتولوژی می باشد .

منابع:

  1. https://www.verywellhealth.com/how-to-how-is-a-karyotype-test-done-1120402
  2. https://www.verywellhealth.com/what-is-a-karyotype-1120441
/0 دیدگاه/توسط