Karotyoping: Was es zeigen kann und wie es gemacht wird

Ein Karyotyp ist im wahrsten Sinne des Wortes eine Fotografie der Chromosomen, die in einer Zelle existieren. Ein Arzt kann während der Schwangerschaft einen Karyotyp anordnen, um nach angeborenen angeborenen Defekten zu suchen. Manchmal wird es auch verwendet, um die Diagnose einer Leukämie zu bestätigen. Seltener wird ein Karyotyp verwendet, um Eltern zu untersuchen, bevor sie schwanger werden, wenn sie Gefahr laufen, eine genetische Störung an ihr Baby zu übertragen. Abhängig von den Testzielen kann das Verfahren einen Bluttest, eine Aspiration des Knochenmarks oder solche vorgeburtlichen Verfahren wie Amniozentese oder Chorionzottenbiopsie umfassen.

Grundlagen der Genetik

Chromosomen sind die fadenförmigen Strukturen im Zellkern, die wir von unseren Eltern erben und die unsere genetische Information in Form von Genen tragen. Gene steuern die Proteinsynthese in unserem Körper, wodurch festgelegt wird, wie wir aussehen und funktionieren.

Alle Menschen haben in der Regel 46 Chromosomen, von denen 23 wir von unseren Müttern bzw. Vätern erben. Die ersten 22 Paare werden Autosomen genannt, die unsere einzigartigen biologischen und physiologischen Merkmale bestimmen. Das 23. Paar besteht aus Geschlechtschromosomen (bekannt als X oder Y), die angeben, ob wir weiblich oder männlich sind.

Jeder Fehler bei der genetischen Codierung kann die Entwicklung und die Funktionsweise unseres Körpers beeinflussen. In einigen Fällen kann dies ein erhöhtes Risiko für eine Krankheit oder einen physischen oder intellektuellen Defekt bedeuten. Ein Karyotyp ermöglicht es Ärzten, diese Fehler zu erkennen.

Chromosomenstörungen treten auf, wenn sich eine Zelle während der Entwicklung des Fötus teilt. Jede in den Fortpflanzungsorganen auftretende Teilung wird als Meiose bezeichnet. Jede Teilung außerhalb der Fortpflanzungsorgane wird Mitose genannt.

Was kann ein Karyotyp zeigen?

Ein Karyotyp kennzeichnet Chromosomen anhand ihrer Größe, Form und Anzahl, um sowohl numerische als auch strukturelle Defekte zu identifizieren.Während numerische Abnormalitäten solche sind, bei denen Sie entweder zu wenige oder zu viele Chromosomen haben, können strukturelle Abnormalitäten einen großen Bereich von Chromosomenfehlern umfassen, einschließlich:

• Löschungen, bei dem ein Teil eines Chromosoms fehlt
• Translokationen, in dem ein Chromosom nicht da ist, wo es sein sollte
• Inversionen, bei dem ein Teil eines Chromosoms in die entgegengesetzte Richtung gedreht wurde
• Vervielfältigungen, in dem ein Teil eines Chromosoms versehentlich kopiert wird

Numerische Abweichungen

Manche Menschen werden entweder mit einem zusätzlichen oder einem fehlenden Chromosom geboren. Wenn es mehr als zwei Chromosomen gibt, bei denen nur zwei vorhanden sein sollten, spricht man von Trisomie. Wenn ein Chromosom fehlt oder beschädigt ist, ist dies eine Monosomie.

Zu den numerischen Abnormalitäten, die ein Karyotyp feststellen kann, gehören:

• Down-Syndrom (Trisomie 21), bei dem ein zusätzliches Chromosom 21 bestimmte Gesichtsmerkmale und geistige Behinderungen verursacht
• Edward-Syndrom (Trisomie 18), bei dem das zusätzliche Chromosom 18 vor dem ersten Geburtstag ein hohes Todesrisiko darstellt
• Patau-Syndrom (Trisomie 13), bei dem ein zusätzliches Chromosom 18 die Wahrscheinlichkeit von Herzproblemen, geistiger Behinderung und Tod vor dem ersten Jahr erhöht
• Turner-Syndrom (Monosomie X), bei dem ein fehlendes oder beschädigtes X-Chromosom bei Mädchen zu einer kürzeren Körpergröße, zu geistiger Behinderung und einem erhöhten Risiko für Herzprobleme führt
• Klinefelter-Syndrom (XXY-Syndrom), bei dem ein zusätzliches X-Chromosom bei Jungen Unfruchtbarkeit, Lernschwierigkeiten und unterentwickelte Genitalien verursachen kann

Strukturelle Anomalien

Strukturelle Anomalien werden nicht so häufig als Trisomien oder Monosomien gesehen oder identifiziert, aber sie können genauso ernst sein. Beispiele beinhalten;

• Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, verursacht durch eine Vervielfältigung von Chromosom 17, was zu einer Verringerung der Muskelgröße, Muskelschwäche sowie zu motorischen und Gleichgewichtsproblemen führt
• Inversion von Chromosom 9, verbunden mit geistiger Behinderung, Gesichts- und Schädelmissbildung, Unfruchtbarkeit und wiederkehrendem Schwangerschaftsverlust
• Cri-du-Chat-Syndrom, bei dem die Deletion von Chromosom 5 zu einer verzögerten Entwicklung, einer geringen Kopfgröße, Lernbeeinträchtigung und ausgeprägten Gesichtsmerkmalen führt
• Philadelphia-Chromosomverursacht durch die wechselseitige Translokation der Chromosomen 9 und 22, was zu einem hohen Risiko für chronische myeloische Leukämie führt
• Williams-Syndrom, bei dem die Translokation von Chromosom 7 zu geistiger Behinderung, Herzproblemen, ausgeprägten Gesichtszügen und aufgeschlossenen, einnehmenden Persönlichkeiten führt

Die Ausprägung struktureller Chromosomenanomalien ist enorm. Beispielsweise werden zwischen 2% und 3% der Down-Syndrom-Fälle durch eine Translokation auf Chromosom 21 verursacht. Nicht alle Chromosomenanomalien führen jedoch zu Krankheiten. Einige können tatsächlich von Vorteil sein.

Ein Beispiel ist die Sichelzellkrankheit (SCD), die durch einen Defekt auf Chromosom 11 verursacht wird. Wenn zwei dieser Chromosomen geerbt werden, führt dies zu einer SCD. Wenn Sie nur eines haben, können Sie sich vor Malaria schützen. Es wird angenommen, dass andere Defekte einen Schutz gegen HIV bieten und die Produktion von weitgehend neutralisierenden HIV-Antikörpern (BnAbs) in einer seltenen Untergruppe infizierter Personen stimulieren.

Hinweise

Bei der Verwendung zum vorgeburtlichen Screening werden Karyotypen typischerweise während des ersten Trimesters und erneut im zweiten Trimester durchgeführt. Das Standardpanel testet für 19 verschiedene angeborene Krankheiten, einschließlich Down-Syndrom und Mukoviszidose.

Karyotypen werden manchmal für das Screening der Vorurteile unter bestimmten Bedingungen verwendet, nämlich:

• Für Paare mit einer gemeinsamen Anamnese einer genetischen Erkrankung
• Wenn ein Partner eine genetische Erkrankung hat
• Wenn bekannt ist, dass ein Partner eine autosomal-rezessive Mutation hat (eine, die nur dann Krankheit verursachen kann, wenn beide Partner dieselbe Mutation beitragen)

Die Karyotypisierung wird nicht für das routinemäßige Vorsorge-Screening verwendet, sondern für Paare, deren Risiko als hoch eingestuft wird. Beispiele hierfür sind jüdische Paare aus Ashkanzi, die ein hohes Risiko für die Tay-Sachs-Krankheit haben, oder afroamerikanische Paare, bei denen sich die Sichelzellenanämie in der Familiengeschichte befindet.

Paare, die entweder nicht in der Lage sind, wiederkehrende Fehlgeburten zu begreifen oder zu erleben, können sich auch einem elterlichen Karyotyping unterziehen, wenn alle anderen Ursachen untersucht und ausgeschlossen wurden.

Schließlich kann ein Karyotyp verwendet werden, um chronische myeloische Leukämie in Verbindung mit anderen Tests zu bestätigen. (Das Vorhandensein des Philadelphia-Chromosoms allein kann die Krebsdiagnose nicht bestätigen.)

Wie werden sie aufgeführt?

Ein Karyotyp kann theoretisch an jeder Körperflüssigkeit oder jedem Körpergewebe durchgeführt werden. In der klinischen Praxis werden Proben auf vier Arten gewonnen:

• Amniozentese umfasst das Einführen einer Nadel in den Bauch, um eine kleine Menge Fruchtwasser aus der Gebärmutter zu erhalten; es wird mit der Führung eines Ultraschalls durchgeführt, um eine Schädigung des Fötus zu vermeiden. Das Verfahren wird zwischen der 15. und 20. Schwangerschaftswoche durchgeführt. Die Amniozentese ist zwar relativ sicher, aber mit einem 1: 200-Risiko für eine Fehlgeburt verbunden.
• Chorionzottenbiopsie (CVS) verwendet auch eine Bauchnadel, um eine Zellprobe aus Plazentagewebe zu entnehmen. CVS wird in der Regel zwischen der 10. und 13. Woche der Schwangerschaft durchgeführt und birgt das Risiko einer Fehlgeburt von 1: 100.
• Aderlass ist der medizinische Begriff für eine Blutabnahme. Die Blutprobe wird normalerweise aus einer Vene in Ihrem Arm entnommen, die dann Ammoniakchlorid ausgesetzt wird, um Leukozyten (weiße Blutkörperchen) für die Karyotypisierung zu isolieren. Schmerzen an der Injektionsstelle, Schwellungen und Infektionen sind möglich.
• Knochenmark Aspiration kann verwendet werden, um bei der Diagnose von chronischer myeloischer Leukämie zu helfen. Es wird normalerweise durch Einführen einer Nadel in die Mitte des Hüftknochens und unter örtlicher Betäubung in einer Arztpraxis durchgeführt.Schmerzen, Blutungen und Infektionen gehören zu den möglichen Nebenwirkungen.

Beispielbewertung

Nachdem die Probe entnommen wurde, wird sie in einem Labor von einem als Zytogenetiker bekannten Spezialisten analysiert. Der Prozess beginnt mit dem Züchten der gesammelten Zellen in einem mit Nährstoffen angereicherten Medium. Dies hilft dabei, das Stadium der Mitose zu bestimmen, in dem die Chromosomen am deutlichsten unterscheidbar sind.

Die Zellen werden dann auf einen Objektträger gelegt, mit einem Fluoreszenzfarbstoff angefärbt und unter der Linse eines Elektronenmikroskops positioniert. Der Zytogenetiker macht dann Mikrophotographien der Chromosomen und ordnet die Bilder wie bei einem Puzzle so an, dass sie den 22 autosomalen Chromosomenpaaren und zwei Paaren der Geschlechtschromosomen entsprechen.

Sobald die Bilder richtig positioniert sind, werden sie ausgewertet, um festzustellen, ob Chromosomen fehlen oder hinzugefügt wurden. Die Färbung kann auch dazu beitragen, strukturelle Anomalien aufzudecken, entweder weil die Streifenmuster der Chromosomen nicht übereinstimmen oder fehlen, oder weil die Länge eines chromosomalen "Arms" länger oder kürzer als ein anderer ist.

Ergebnisse

Jede Abnormalität wird in einem Karyotyp-Bericht nach dem betroffenen Chromosom und den Merkmalen der Abnormalität aufgeführt. Diese Befunde werden von "möglichen", "wahrscheinlichen" oder "endgültigen" Interpretationen begleitet. Einige Zustände können definitiv mit einem Karyotyp diagnostiziert werden. andere können nicht.

Ergebnisse eines vorgeburtlichen Karyotyps dauern zwischen 10 und 14 Tagen. Andere sind normalerweise innerhalb von drei bis sieben Tagen fertig. Während Ihr Arzt die Ergebnisse normalerweise mit Ihnen überprüft, kann ein genetischer Berater zur Verfügung stehen, der Ihnen hilft zu verstehen, was die Ergebnisse bedeuten und was nicht. Dies ist besonders wichtig, wenn eine angeborene Erkrankung erkannt wird oder ein Screening auf Vorurteilen ein erhöhtes Risiko für eine erbliche Erkrankung bei einem Baby aufzeigt.