Wie wird ein Karyotyp-Test durchgeführt?

Wenn Ihr Arzt einen Karyotyptest für Sie oder Ihr Kind empfohlen hat oder nach einer Amniozentese, was beinhaltet dieser Test? Unter welchen Bedingungen kann ein Karyotyp diagnostiziert werden, welche Schritte sind für die Durchführung der Tests erforderlich und welche Einschränkungen gibt es?

Was ist ein Karyotyp-Test?

Ein Karyotyp ist eine Fotografie der Chromosomen in einer Zelle. Karyotypen können aus Blutzellen, fötalen Hautzellen (aus Fruchtwasser oder der Plazenta) oder Knochenmarkzellen entnommen werden.

Welche Bedingungen können mit einem Karyotyp-Test diagnostiziert werden?

Karyotypen können verwendet werden, um auf chromosomale Anomalien wie das Down-Syndrom zu screenen und diese zu bestätigen, und es gibt verschiedene Arten von Anomalien, die entdeckt werden können.

Eine davon sind Trisomien, bei denen es drei statt eines von zwei Chromosomen gibt. Im Gegensatz dazu treten Monosomen auf, wenn nur eine Kopie (statt zwei) vorhanden ist. Neben Trisomien und Monosomen gibt es Chromosomendeletionen, bei denen ein Teil eines Chromosoms fehlt, und Chromosomentranslokationen, bei denen ein Teil eines Chromosoms an ein anderes Chromosom gebunden ist (und umgekehrt bei ausgeglichenen Translokationen).

Beispiele für Trisomien sind:

• Down-Syndrom (Trisomie 21)
• Edward-Syndrom (Trisomie 18)
• Patau-Syndrom (Trisomie 13)
• Klinefelter-Syndrom (XXY und andere Variationen) - Das Klinefelter-Syndrom tritt bei 1 von 500 neugeborenen Männern auf und scheint in der Häufigkeit zuzunehmen
• Triple-X-Syndrom (XXX)

Ein Beispiel für eine Monosomie beinhaltet:

• Turner-Syndrom (X0) oder Monosomie X - Etwa 15 Prozent der Fehlgeburten sind auf das Turner-Syndrom zurückzuführen. Diese Trisomie tritt jedoch nur bei etwa 1 von 2000 Lebendgeburten auf

Beispiele für chromosomale Deletionen sind:

• Cri-du-Chat-Syndrom (fehlendes Chromosom 5)
• Williams-Syndrom (fehlendes Chromosom 7)

Translokationen - Es gibt viele Beispiele für Translokationen einschließlich des Translokations-Down-Syndroms. Robertsonsche Translokationen sind ziemlich häufig und treten bei etwa 1 von 1000 Personen auf.

Mosaik ist ein Zustand, bei dem einige Körperzellen eine Chromosomenanomalie haben, andere dagegen nicht. Zum Beispiel das Mosaik-Down-Syndrom oder die Mosaik-Trisomie 9. Eine vollständige Trisomie 9 ist nicht mit dem Leben vereinbar, aber die Mosaik-Trisomie 9 kann zu einer Lebendgeburt führen.

(Ein Beispiel sagt mehr als tausend Worte. Erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen Translokation, Trisomie und Mosaik-Down-Syndrom.)

Wann ist ein Karyotyp fertig?

Es gibt viele Situationen, in denen ein Karyotyp von Ihrem Arzt empfohlen werden kann. Diese könnten umfassen:

• Säuglinge oder Kinder, die an Erkrankungen leiden, die auf eine noch nicht diagnostizierte Chromosomenanomalie hindeuten.
• Erwachsene mit Symptomen, die auf eine Chromosomenanomalie hinweisen (zum Beispiel können Männer mit Klinefelter-Krankheit bis zur Pubertät oder im Erwachsenenalter nicht diagnostiziert werden.) Einige der Mosaik-Trisomie-Erkrankungen können auch nicht diagnostiziert werden.
• Unfruchtbarkeit - Bei Unfruchtbarkeit kann ein genetischer Karyotyp durchgeführt werden. Wie bereits erwähnt, können einige Chromosomenanomalien bis zum Erwachsenenalter nicht diagnostiziert werden. Eine Frau mit Turner-Syndrom oder ein Mann mit einer der Varianten von Klinefelter ist sich der Erkrankung möglicherweise nicht bewusst, bis sie mit Unfruchtbarkeit fertig wird.
• Vorgeburtliche Tests - In einigen Fällen, beispielsweise beim Translokations-Down-Syndrom, kann die Erkrankung erblich sein, und Eltern können getestet werden, wenn ein Kind mit einem Down-Syndrom geboren wurde. (Es ist wichtig zu beachten, dass das Down-Syndrom meistens keine Erbkrankheit ist, sondern eher eine zufällige Mutation.)
• Totgeburt - Ein Karyotyp wird häufig als Teil des Tests nach einer Totgeburt durchgeführt.

• Wiederkehrende Fehlgeburten - Ein elterlicher Karyotyp wiederkehrender Fehlgeburten kann Hinweise auf die Gründe für diese verheerenden wiederkehrenden Verluste geben. Man geht davon aus, dass Chromosomenanomalien wie die Trisomie 16 die Ursache für mindestens 50 Prozent der Fehlgeburten sind.
• Leukämie - Karyotyp-Tests können auch zur Diagnose von Leukämien durchgeführt werden, indem beispielsweise nach dem Philadelphia-Chromosom gesucht wird, das bei manchen Menschen mit chronisch myeloischer Leukämie oder akuter lymphozytärer Leukämie gefunden wird.

Schritte, die an einem Karyotyp-Test beteiligt sind

Ein Karyotyp-Test mag wie ein einfacher Bluttest klingen, weshalb sich viele Menschen fragen, warum es so lange dauert, bis die Ergebnisse vorliegen. Dieser Test ist nach der Sammlung eigentlich ziemlich komplex. Sehen wir uns diese Schritte an, um zu verstehen, was in der Zeit passiert, in der Sie auf den Test warten.

1. Musterkollektion

Der erste Schritt bei der Durchführung eines Karyotyps ist das Sammeln einer Probe. Bei Neugeborenen wird eine Blutprobe mit roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen, Serum und anderen Flüssigkeiten gesammelt. Ein Karyotyp wird an den weißen Blutkörperchen vorgenommen, die sich aktiv teilen (ein Zustand, der als Mitose bekannt ist).Während der Schwangerschaft kann die Probe entweder Fruchtwasser sein, das während einer Amniozentese entnommen wurde, oder ein Teil der Plazenta, die während eines Chorionzotten-Probentests (CVS) entnommen wurde. Das Fruchtwasser enthält fötale Hautzellen, die zur Erzeugung eines Karyotyps verwendet werden.

2. Transport ins Labor

Karyotypen werden in einem speziellen Labor namens Zytogenetiklabor durchgeführt - einem Labor, das Chromosomen untersucht. Nicht in allen Krankenhäusern gibt es zytogenetische Labore. Wenn Ihr Krankenhaus oder Ihre medizinische Einrichtung nicht über ein eigenes Zytogenetiklabor verfügt, wird die Testprobe an ein auf Karyotypanalysen spezialisiertes Labor geschickt. Die Testprobe wird von speziell ausgebildeten zytogenetischen Technologen, Ph.D. Zytogenetiker oder medizinische Genetiker.

3. Trennen der Zellen

Um Chromosomen zu analysieren, muss die Probe Zellen enthalten, die sich aktiv teilen. Im Blut teilen sich die weißen Blutkörperchen aktiv. Die meisten fötalen Zellen teilen sich auch aktiv. Sobald die Probe das Zytogenetiklabor erreicht hat, werden die nicht unterteilten Zellen mit speziellen Chemikalien von den sich teilenden Zellen getrennt.

4. Wachsende Zellen

Um genügend Zellen für die Analyse zu haben, werden die sich teilenden Zellen in speziellen Medien oder einer Zellkultur gezüchtet. Dieses Medium enthält Chemikalien und Hormone, die es den Zellen ermöglichen, sich zu teilen und zu vermehren. Dieser Kulturprozess kann für Blutzellen drei bis vier Tage und für fötale Zellen bis zu einer Woche dauern.

5. Zellen synchronisieren

Chromosomen sind eine lange Kette menschlicher DNA. Um Chromosomen unter einem Mikroskop zu sehen, müssen Chromosomen in ihrer als Metaphase bekannten Phase der Zellteilung (Mitose) in ihrer kompaktesten Form vorliegen. Um alle Zellen zu diesem spezifischen Stadium der Zellteilung zu bringen, werden die Zellen mit einer Chemikalie behandelt, die die Zellteilung an dem Punkt stoppt, an dem die Chromosomen am kompaktesten sind.

6. Freisetzung der Chromosomen aus ihren Zellen

Um diese kompakten Chromosomen unter einem Mikroskop zu sehen, müssen sich die Chromosomen außerhalb der weißen Blutkörperchen befinden. Dazu werden die weißen Blutkörperchen mit einer speziellen Lösung behandelt, die zum Platzen führt. Dies geschieht, während sich die Zellen auf einem Objektträger befinden. Der verbleibende Rückstand aus den weißen Blutkörperchen wird weggespült, wobei die Chromosomen am Objektträger haften bleiben.

7. Färben der Chromosomen

Chromosomen sind von Natur aus farblos. Um ein Chromosom von einem anderen zu unterscheiden, wird ein spezieller Farbstoff namens Giemsa-Farbstoff auf den Objektträger aufgebracht. Der Giemsa-Farbstoff färbt Bereiche von Chromosomen, die reich an den Basen Adenin (A) und Thymin (T) sind. Wenn sie gefärbt sind, sehen die Chromosomen wie Fäden mit hellen und dunklen Bändern aus. Jedes Chromosom hat ein spezifisches Muster aus hellen und dunklen Banden, das es dem Zytogenetiker ermöglicht, ein Chromosom von einem anderen zu unterscheiden. Jede dunkle oder helle Bande umfasst Hunderte verschiedener Gene.

8. Analyse

Sobald die Chromosomen angefärbt sind, wird der Objektträger zur Analyse unter das Mikroskop gelegt. Dann wird ein Bild von den Chromosomen gemacht. Am Ende der Analyse wird die Gesamtzahl der Chromosomen bestimmt und die Chromosomen nach Größe sortiert.

9. Chromosomen zählen

Der erste Schritt der Analyse ist das Zählen der Chromosomen. Die meisten Menschen haben 46 Chromosomen. Menschen mit Down-Syndrom haben 47 Chromosomen. Es ist auch möglich, dass Menschen Chromosomen haben, mehr als ein zusätzliches Chromosom oder einen Teil eines Chromosoms, der entweder fehlt oder dupliziert ist. Wenn Sie nur die Anzahl der Chromosomen betrachten, ist es möglich, verschiedene Zustände einschließlich des Down-Syndroms zu diagnostizieren.

10. Sortierung von Chromosomen

Nach der Bestimmung der Anzahl der Chromosomen beginnt der Zytogenetiker mit dem Sortieren der Chromosomen. Um die Chromosomen zu sortieren, vergleicht ein Zytogenetiker die Länge der Chromosomen, die Anordnung der Zentromere (die Bereiche, in denen die beiden Chromatiden verbunden sind) sowie die Position und Größe der G-Banden. Die Chromosomenpaare sind von der größten (Nummer 1) bis zur kleinsten (Nummer 22) nummeriert. Es gibt 22 Chromosomenpaare, sogenannte Autosomen, die genau zusammenpassen. Es gibt auch die Geschlechtschromosomen, Frauen haben zwei X-Chromosomen, während Männer ein X und ein Y haben.

11. Die Struktur betrachten

Zusätzlich zur Gesamtzahl der Chromosomen und der Geschlechtschromosomen wird der Zytogenetiker auch die Struktur der spezifischen Chromosomen untersuchen, um sicherzustellen, dass kein fehlendes oder zusätzliches Material sowie strukturelle Anomalien wie Translokationen vorliegen. Eine Translokation tritt auf, wenn ein Teil eines Chromosoms an ein anderes Chromosom gebunden wird. In einigen Fällen werden zwei Chromosomenstücke ausgetauscht (eine ausgeglichene Translokation), und in anderen Fällen wird ein zusätzliches Stück hinzugefügt oder fehlt nur in einem Chromosom.

12. Das Endergebnis

Am Ende zeigt der endgültige Karyotyp die Gesamtzahl der Chromosomen, das Geschlecht und eventuelle strukturelle Anomalien bei den einzelnen Chromosomen. Ein digitales Bild der Chromosomen wird erzeugt, wobei alle Chromosomen nach Nummern geordnet sind.

Grenzen der Karyotypprüfung

Es ist wichtig zu beachten, dass der Karyotyptest zwar viele Informationen zu Chromosomen liefern kann, dieser Test jedoch nicht die Aussage darüber treffen kann, ob bestimmte Genmutationen vorhanden sind, beispielsweise solche, die Mukoviszidose verursachen. Ihr genetischer Berater kann Ihnen helfen zu verstehen, was Karyotyp-Tests Ihnen sagen können und was sie nicht können. Weitere Studien sind erforderlich, um die mögliche Rolle von Genmutationen bei Krankheiten oder Fehlgeburten zu bewerten.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass Karyotyp-Tests manchmal nicht in der Lage sind, einige Chromosomenanomalien zu erkennen, beispielsweise wenn ein Plazentamosaizismus vorliegt.

Die Zukunft

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist der Karyotyptest in der pränatalen Umgebung ziemlich invasiv und erfordert Amniozentese oder Chorionzottenbiopsie.Derzeit laufen Studien, in denen die zellfreie DNA in der Blutprobe einer Mutter als weit weniger invasive Alternative für die vorgeburtliche Diagnose genetischer Anomalien bei einem Fetus bewertet wird.

Fazit zum Warten auf Ihre Karyotyp-Ergebnisse

Während Sie auf Ihre Karyotyp-Ergebnisse warten, fühlen Sie sich möglicherweise sehr ängstlich, und die ein oder zwei Wochen, die Sie benötigen, um Ergebnisse zu erzielen, können sich wie Äonen anfühlen. Nehmen Sie sich die Zeit, um sich auf Ihre Freunde und Familie zu verlassen. Es kann auch hilfreich sein, einige der Zustände kennenzulernen, die mit abnormalen Chromosomen zusammenhängen. Obwohl viele der mit einem Karyotyp diagnostizierten Erkrankungen verheerend sein können, gibt es viele Menschen, die mit diesen Erkrankungen leben und eine ausgezeichnete Lebensqualität haben.