การศึกษาวิธีทางเซลล์พันธุศาสตร์ วิธีการทางพันธุศาสตร์

วิธี Cytogenetic (คาริโอไทป์, คาริโอไทป์)ใช้เป็นหลักในการศึกษาคาริโอไทป์ของแต่ละบุคคล

สาระสำคัญของวิธีนี้คือการศึกษาโครงสร้างของโครโมโซมแต่ละตัวรวมถึงลักษณะของชุดโครโมโซมของเซลล์มนุษย์ในสภาวะปกติและพยาธิสภาพ เซลล์เม็ดเลือดขาว เซลล์บุผิวบริเวณกระพุ้งแก้ม และเซลล์อื่นๆ ที่ง่ายต่อการได้รับ เพาะเลี้ยง และอยู่ภายใต้การวิเคราะห์ทางคารีโอโลยีทำหน้าที่เป็นวัตถุที่สะดวกสำหรับสิ่งนี้ นี่เป็นวิธีการสำคัญในการระบุเพศและโรคทางพันธุกรรมของโครโมโซมของบุคคล

พื้นฐานของวิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์คือการศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของโครโมโซมแต่ละตัวของเซลล์มนุษย์ ขั้นตอนสมัยใหม่ในการทำความเข้าใจโครงสร้างของโครโมโซมนั้นมีลักษณะโดยการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของโครงสร้างที่สำคัญที่สุดของนิวเคลียส การศึกษาบทบาทของส่วนประกอบแต่ละส่วนของโครโมโซมในการจัดเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

การเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมมักเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรคทางพันธุกรรม ด้วยการบ่มเพาะเซลล์มนุษย์จึงเป็นไปได้ที่จะได้รับวัสดุที่มีขนาดใหญ่เพียงพอสำหรับการเตรียมการอย่างรวดเร็ว สำหรับ karyotyping มักใช้วัฒนธรรมระยะสั้นของเม็ดเลือดขาวในเลือดส่วนปลาย

นอกจากนี้ยังใช้วิธีทางไซโตจีเนติกเพื่ออธิบายเซลล์ระหว่างเฟส ตัวอย่างเช่น การมีหรือไม่มีโครมาตินเพศ (ร่างกายของ Barr ซึ่งเป็นโครโมโซม X ที่ไม่ได้ใช้งาน) ไม่เพียงแต่สามารถระบุเพศของบุคคลเท่านั้น แต่ยังสามารถระบุโรคทางพันธุกรรมบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจำนวน X โครโมโซม

วิธีนี้ช่วยให้คุณระบุคาริโอไทป์ (ลักษณะโครงสร้างและจำนวนโครโมโซม) โดยการบันทึกคาริโอแกรม การศึกษาทางเซลล์พันธุศาสตร์ดำเนินการกับโพรแบนด์ พ่อแม่ ญาติ หรือทารกในครรภ์ หากสงสัยว่ามีโครโมโซมซินโดรมหรือความผิดปกติของโครโมโซมอื่นๆ

คาริโอพิมพ์- วิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์ - ช่วยให้สามารถระบุความเบี่ยงเบนในโครงสร้างและจำนวนโครโมโซมที่อาจทำให้เกิดภาวะมีบุตรยาก โรคทางพันธุกรรมอื่น ๆ และการเกิดของเด็กที่ป่วย

ในพันธุศาสตร์ทางการแพทย์ karyotyping สองประเภทหลักที่เกี่ยวข้อง:

1. การศึกษาคาริโอไทป์ของผู้ป่วย
2. karyotyping ก่อนคลอด - การตรวจโครโมโซมของทารกในครรภ์

วิธีทางไซโตจีเนติกส์สำหรับการศึกษาพันธุศาสตร์ของมนุษย์ การหาค่า X- และ Y-chromatin ค่าของวิธีการวินิจฉัยโรคโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของจำนวนโครโมโซมเพศในโครโมโซม

การหาค่า X- และ Y-chromatinมักเรียกว่าเป็นวิธีการวินิจฉัยเพศอย่างรวดเร็ว ตรวจดูเซลล์ของเยื่อเมือกในช่องปาก เยื่อบุผิวในช่องคลอด หรือรูขุมขน ในนิวเคลียสของเซลล์เพศหญิงในชุดดิพลอยด์ มีโครโมโซม X อยู่ 2 แท่ง โครโมโซม X 1 โครโมโซมถูกปิดการทำงานอย่างสมบูรณ์ (ถูกทำให้เป็นเกลียว หนาแน่น) ในระยะแรกของการพัฒนาของตัวอ่อน และมองเห็นเป็นก้อนของเฮเทอโรโครมาตินที่ติดอยู่กับเยื่อหุ้มนิวเคลียส . โครโมโซม X ที่ไม่ทำงานเรียกว่าโครมาตินเพศหรือร่างกายของ Barr ในการตรวจจับเพศ X-chromatin (Barr bodies) ในนิวเคลียสของเซลล์ รอยเปื้อนจะถูกย้อมด้วย acetarcein และการเตรียมการจะดูโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงธรรมดา โดยปกติแล้วผู้หญิงจะมี X-chromatin กลุ่มเดียวในขณะที่ผู้ชายไม่มี

ในการระบุโครมาตินเพศชาย Y (F-body) รอยเปื้อนจะถูกย้อมด้วย quinacrine และดูโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสง Y-โครมาตินถูกเปิดเผยในรูปแบบของจุดที่ส่องสว่างมาก ซึ่งมีขนาดและความเข้มของการเรืองแสงแตกต่างจากโครโมเซ็นเตอร์ที่เหลือ พบในนิวเคลียสของเซลล์ในร่างกายชาย

การไม่มีร่างกาย Barr ในผู้หญิงบ่งชี้ว่าเป็นโรคโครโมโซม - Shereshevsky-Turner syndrome (karyotype 45, X0) การปรากฏตัวของ Barr body ในผู้ชายบ่งชี้ว่า Klinefelter's syndrome (karyotype 47, XXY)

การตรวจหา X- และ Y-chromatin เป็นวิธีการตรวจคัดกรอง การวินิจฉัยโรคโครโมโซมขั้นสุดท้ายจะทำหลังจากการศึกษาโครโมโซมเท่านั้น

วิธีไซโตจีเนติกส์

วิธีการทางไซโตจีเนติกส์ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาโครโมโซมปกติของมนุษย์ เช่นเดียวกับในการวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ของจีโนมและโครโมโซม
นอกจากนี้ วิธีนี้ยังใช้ในการศึกษาฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์ของสารเคมีต่างๆ ยาฆ่าแมลง ยาฆ่าแมลง ยาเสพติด ฯลฯ
ในระหว่างการแบ่งเซลล์ในระยะเมทาเฟส โครโมโซมจะมีโครงสร้างที่ชัดเจนกว่าและพร้อมสำหรับการศึกษา ชุดดิพลอยด์ของมนุษย์ประกอบด้วยโครโมโซม 46 แท่ง:
ออโตโซม 22 คู่ และโครโมโซมเพศ 1 คู่ (XX ในผู้หญิง, XY ในผู้ชาย) โดยปกติแล้ว เม็ดเลือดขาวในเลือดของมนุษย์จะถูกตรวจสอบ ซึ่งจะอยู่ในสารอาหารพิเศษที่พวกมันจะแบ่งตัว จากนั้นเตรียมการเตรียมการและวิเคราะห์จำนวนและโครงสร้างของโครโมโซม การพัฒนาวิธีการย้อมสีแบบพิเศษทำให้การจดจำโครโมโซมของมนุษย์ทั้งหมดง่ายขึ้นอย่างมาก และเมื่อใช้ร่วมกับวิธีลำดับวงศ์ตระกูลและวิธีการของเซลล์และพันธุวิศวกรรม ทำให้สามารถเชื่อมโยงยีนกับบริเวณเฉพาะของโครโมโซมได้ การประยุกต์ใช้วิธีการเหล่านี้อย่างซับซ้อนอาศัยการทำแผนที่โครโมโซมของมนุษย์

การควบคุมทางเซลล์วิทยาเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการวินิจฉัยโรคโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ของโครโมโซมและการกลายพันธุ์ของโครโมโซม ที่พบบ่อยที่สุดคือโรค Down (trisomy บนโครโมโซมคู่ที่ 21), Klinefelter's syndrome (47 XXY), Shershevsky-Turner syndrome (45 XO) เป็นต้น การสูญเสียส่วนหนึ่งของหนึ่งในโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันของคู่ที่ 21 นำไปสู่ โรคเลือด - มะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเรื้อรังแบบไมอีลอยด์

การศึกษาทางเซลล์วิทยาของนิวเคลียสระหว่างเฟสของเซลล์ร่างกายสามารถเปิดเผยสิ่งที่เรียกว่า Barr body หรือโครมาตินเพศได้ ปรากฎว่าปกติแล้วโครมาตินเพศจะมีอยู่ในผู้หญิงและไม่มีในผู้ชาย เป็นผลมาจาก heterochromatization ของโครโมโซม X หนึ่งในสองตัวในเพศหญิง เมื่อทราบคุณสมบัตินี้ จึงสามารถระบุเพศและระบุจำนวนโครโมโซม X ที่ผิดปกติได้

การตรวจหาโรคทางพันธุกรรมหลายอย่างเป็นไปได้ตั้งแต่ก่อนคลอดบุตร วิธีการวินิจฉัยก่อนคลอดประกอบด้วยการได้รับน้ำคร่ำซึ่งเป็นที่ตั้งของเซลล์ของทารกในครรภ์และในการตรวจทางชีวเคมีและเซลล์วิทยาที่ตามมาของความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เป็นไปได้ สิ่งนี้ช่วยให้คุณวินิจฉัยได้ในระยะแรกของการตั้งครรภ์และตัดสินใจว่าจะดำเนินการต่อหรือยุติการตั้งครรภ์

Cytogenetics เป็นสาขาอิสระของการศึกษากรรมพันธุ์ ซึ่งศึกษาพาหะที่สังเกตได้ (อธิบายได้) ที่หลากหลาย ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม พาหะดังกล่าวคือโครโมโซมประเภทต่างๆ (โพลีทีน, ไมโทติคและไมโอติก), พลาสมิด, นิวเคลียสระหว่างเฟส และในระดับที่น้อยกว่าคือไมโทคอนเดรีย

จากขั้นตอนนี้ วิธีทางไซโตจีเนติกส์คือชุดของวิธีการและเทคโนโลยีสำหรับการศึกษา อย่างแรกคือ โครโมโซม ในระหว่างที่มีการสร้างพารามิเตอร์เชิงปริมาณ คำอธิบายทางเคมีและชีวภาพ โครงสร้างและโหมดของพฤติกรรมระหว่างการแบ่งเซลล์ได้รับการศึกษา . งานทางวิทยาศาสตร์ของการศึกษานี้คือการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างธรรมชาติและพลวัตของการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของโครโมโซมและภาพที่สะท้อนความแปรปรวนของตัวละคร

หนึ่งในพื้นที่ที่สำคัญที่สุดของการวิจัย ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์ คือการวิเคราะห์โครโมโซมของมนุษย์ ตามกฎแล้วการศึกษานี้ดำเนินการเกี่ยวกับวัฒนธรรมที่มีการแบ่งตัวของเซลล์สืบพันธุ์และเซลล์ร่างกาย

วัฒนธรรมที่พบมากที่สุดสำหรับการวิจัยประเภทนี้คือเซลล์เม็ดเลือดส่วนปลาย เช่น ลิมโฟไซต์ ไฟโบรบลาสต์ และเซลล์ไขกระดูก วัฒนธรรมที่เข้าถึงได้มากที่สุดที่ใช้ในเซลล์พันธุศาสตร์ทางการแพทย์คือเซลล์เม็ดเลือดขาวในเลือด เหตุผลของเรื่องนี้ก็คือ ตามกฎแล้ว พวกเขาเป็นเรื่องของการวิเคราะห์ และในกรณีของทารกในครรภ์ วิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์เกี่ยวข้องกับการใช้การเพาะเลี้ยงเซลล์ ซึ่งการเลือกจะพิจารณาจากปัจจัยหลายประการ สิ่งสำคัญคืออายุครรภ์ ตัวอย่างเช่น ในช่วงเวลาน้อยกว่า 12 สัปดาห์ การวิเคราะห์เซลล์พันธุศาสตร์ของโครโมโซมทำได้ดีที่สุดด้วยการมีส่วนร่วมของเซลล์โคเรียน และเมื่ออายุครรภ์มากกว่า 12 สัปดาห์ ขอแนะนำให้พิจารณาเซลล์ของทารกในครรภ์เพื่อการวิจัย เพื่อจุดประสงค์นี้ พวกมันจะถูกแยกออกจากรกและเลือดของทารกในครรภ์โดยเฉพาะ

ในการสร้างคาริโอไทป์ การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเซลล์จำเป็นต้องได้รับตัวอย่างเลือดในปริมาณอย่างน้อย 1-2 มล. ในเวลาเดียวกัน วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาซึ่งประกอบด้วยสามขั้นตอนหลัก:

การแยกและการวิเคราะห์จะดำเนินการ

สีของยา

ทำการวิเคราะห์อย่างละเอียดของยาภายใต้กล้องจุลทรรศน์

วิธีทางพันธุศาสตร์ทางไซโตจีเนติกจะมีผลก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้ ประการแรก จะต้องมีเซลล์จำนวนหนึ่งในระยะเมตาเฟส ประการที่สอง การเพาะปลูกจะต้องดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามกฎที่กำหนดไว้และเป็นระยะเวลาอย่างน้อย 72 ชั่วโมง ประการที่สามการตรึงเซลล์ควรดำเนินการด้วยสารละลายและเมทานอลในอัตราส่วนที่เข้มงวดของสารเหล่านี้ 3: 1

ในขั้นตอนการย้อมสีการเตรียมการเลือกสีนั้นคำนึงถึงวัตถุประสงค์ของการศึกษานั่นคือประเภทของการจัดเรียงใหม่ที่ต้องศึกษา บ่อยครั้งที่ใช้วิธีการย้อมสีแบบต่อเนื่องเนื่องจากเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการกำหนดพารามิเตอร์เชิงปริมาณของโครโมโซม การวิจัยสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้วิธีการย้อมสีนี้เพื่อระบุความผิดปกติของคาริโอไทป์ในการแสดงออกเชิงปริมาณ แต่วิธีทางเซลล์พันธุศาสตร์ดังกล่าวไม่สามารถกำหนดและเปิดเผยไดนามิกเชิงโครงสร้างของโครโมโซมได้ ดังนั้นจึงมีการใช้วิธีการพิเศษอื่น ๆ เพื่อปรับระดับข้อเสียของวิธีการย้อมสีแบบต่อเนื่อง ที่พบมากที่สุดเช่นวิธีการให้สีที่แตกต่าง, วิธี G, วิธี R และอื่น ๆ

และสุดท้าย ขั้นตอนที่สามของการศึกษาประกอบด้วยการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ของโครโมโซมย้อมสีที่อยู่ในระยะเมทาเฟส ในระหว่างนี้จะมีการสร้างจำนวนเซลล์ปกติและเซลล์ผิดปกติของร่างกายมนุษย์ในครรภ์ ตามกฎแล้วจะทำการวิเคราะห์เนื้อเยื่อต่างๆ

วิธีนี้ช่วยให้คุณระบุคาริโอไทป์ (ลักษณะโครงสร้างและจำนวนโครโมโซม) โดยการบันทึกคาริโอแกรม การศึกษาทางเซลล์พันธุศาสตร์ดำเนินการกับโพรแบนด์ พ่อแม่ ญาติ หรือทารกในครรภ์ หากสงสัยว่ามีโครโมโซมซินโดรมหรือความผิดปกติของโครโมโซมอื่นๆ

เพื่อกำหนดคาริโอไทป์จะใช้วิธีการวิจัยทั้งทางตรงและทางอ้อม ในกรณีแรก วัสดุที่นำมาจากไขกระดูก ต่อมน้ำเหลือง เนื้อเยื่อตัวอ่อน โครเรียน เซลล์น้ำคร่ำ หรือเนื้อเยื่ออื่นๆ จะได้รับการศึกษาทันทีหลังจากได้รับ อย่างไรก็ตาม วิธีการโดยตรงนั้นให้ข้อมูลเฉพาะเมื่อมีจำนวนไมโทติสเมตาเฟสเพียงพอในวัสดุ เนื่องจากในระยะนี้โครโมโซมจะได้รับคุณสมบัติทางโครงสร้างโดยกำเนิดและสามารถระบุตัวตนที่แน่นอนได้ ปัจจุบันใช้วิธีการวิจัยทางอ้อมกันอย่างแพร่หลาย

วิธีการเตรียมแผ่นเมตาเฟส การเพาะเชื้อ (ลิมโฟไซต์ของเลือดส่วนปลาย ฯลฯ) จะถูกวางไว้ในอาหารเลี้ยงเชื้อสำหรับการเพาะปลูก โดยปกติแล้วไมโทซีสของเซลล์เม็ดเลือดขาวจะไม่ถูกสังเกตในเลือดส่วนปลายดังนั้นจึงมีการใช้ยา (phytohemagglutinin) เพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางภูมิคุ้มกันของเซลล์เม็ดเลือดขาวและการแบ่งตัว ขั้นตอนที่สองคือการหยุดการแบ่งเซลล์แบบทิคส์ที่ระยะเมตาเฟส ทำได้โดยเติมโคลชิซินหรือโคลซิเมดในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ 2-3 ชั่วโมงก่อนสิ้นสุดการเพาะเลี้ยง ในขั้นตอนที่สามการใช้สารละลายแคลเซียมคลอไรด์หรือโซเดียมซิเตรตแบบไฮโปโทนิกทำให้เซลล์เกิดภาวะไฮโปโทนิกซึ่งเป็นผลมาจากการที่เซลล์บวมเยื่อหุ้มนิวเคลียสแตกพันธะระหว่างโครโมโซมแตกและโครโมโซมลอยอย่างอิสระในไซโตพลาสซึม . ต่อไป วัฒนธรรมที่เป็นผลลัพธ์ได้รับการแก้ไขด้วยส่วนผสมของเมทานอลและกรดอะซิติก หมุนเหวี่ยงและเปลี่ยนสารตรึง สารแขวนลอยที่มีตัวตรึงถูกนำไปใช้กับสไลด์แก้วที่สะอาดซึ่งแผ่นเมทาเฟสจะขยายออกและโครโมโซมที่แยกจากกันจะอยู่ภายใน เมื่อสารยึดเกาะแห้ง กรงจะติดแน่นกับกระจก ดังนั้น โดยไม่คำนึงถึงการเพาะเลี้ยงเซลล์ซึ่งได้รับเพลตเมตาเฟส หลักการทั่วไปสำหรับการเตรียมการมีดังนี้: การสะสมของเมตาเฟส ไฮโปโทนไนเซชัน การตรึง การขุดบนสไลด์แก้ว

สีของยา การเตรียมการย้อมสีเป็นขั้นตอนต่อไปหลังจากได้รับเพลตเมทาเฟสแล้ว และแบ่งออกเป็นแบบง่าย แบบแตกต่าง และแบบเรืองแสง การย้อมสีแต่ละประเภทใช้เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในคาริโอไทป์เท่านั้น ด้วยการย้อมสีอย่างง่าย (วิธีการย้อมแบบ Giemsa) การระบุกลุ่มของโครโมโซมเท่านั้นจึงเป็นไปได้ ดังนั้นวิธีนี้จึงใช้สำหรับการหาค่าความผิดปกติของโครโมโซมเชิงตัวเลขโดยประมาณ การย้อมสีอย่างง่ายใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาการกลายพันธุ์ของโครโมโซมเมื่อทำการทดสอบปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมสำหรับการกลายพันธุ์ คราบ Giemsa คราบโครโมโซมทั้งหมดเท่าๆ กันตลอดความยาว ในขณะที่สร้างเส้นรอบวงของเซนโทรเมียร์ แซทเทิลเมียร์ และคอนสตรัคชันทุติยภูมิ การย้อมสีที่แตกต่างกันนั้นเกิดจากความสามารถในการเลือกการย้อมสีตามความยาวและเกิดจากผลกระทบของเกลืออุณหภูมิที่ค่อนข้างง่ายบนโครโมโซมคงที่ ในกรณีนี้ ความแตกต่างทางโครงสร้างของโครโมโซมตามความยาวจะถูกเปิดเผย ซึ่งแสดงออกมาเป็นการสลับกันของบริเวณ eu- และ heterochromatic (มืดและสว่าง) ซึ่งมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละโครโมโซม แขนและบริเวณที่สอดคล้องกัน G-stain ที่ใช้บ่อยที่สุด ในกรณีนี้ โครโมโซมจะได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วยโปรติเอสหรือน้ำเกลือ เพื่อศึกษากระบวนการกลายพันธุ์ในมนุษย์ มีการใช้วิธีการย้อมดิฟเฟอเรนเชียลของโครมาทิดน้องสาวกันอย่างแพร่หลาย โดยพิจารณาจากความสามารถในการรวมอยู่ในลำดับการจำลองแบบของโครโมโซมอะนาล็อก 5-โบรโมดีออกซียูริดีนของไทมิดีน บริเวณโครโมโซมที่มีคราบอะนาล็อกนี้ไม่ดี ดังนั้นจึงสามารถระบุโครโมโซมหรือการจัดเรียงโครโมโซมใหม่โดยใช้วิธีนี้

การศึกษาโครมาตินเพศ วิธีการตรวจหาโครมาตินเพศทำได้รวดเร็วและง่ายกว่าการศึกษาชุดโครโมโซม (คารีโอไทป์) ดังนั้นจึงใช้เป็นหนึ่งในการตรวจคัดกรองสำหรับการสำรวจมวลของประชากร โดยปกติแล้วในเซลล์ของร่างกายผู้หญิงด้วยวิธีการย้อมสีบางอย่าง ร่างกายที่มีคราบเข้มข้นจะเกิดขึ้นใกล้กับเยื่อหุ้มนิวเคลียส - โครมาตินเพศหรือร่างกายของ Barr ซึ่งเกิดจากโครโมโซม X ที่ไม่ได้ใช้งาน โครโมโซม X อื่น ๆ ในเซลล์ของร่างกายผู้หญิงทำงานอยู่ ในผู้ชายมีโครโมโซม X เพียงตัวเดียวและทำงานอยู่เสมอดังนั้นโครมาตินเพศจึงไม่ถูกกำหนดในนิวเคลียสของเซลล์ของร่างกายผู้ชาย สำหรับการศึกษาโครมาตินเพศ X มักจะใช้การขูดจากเยื่อบุในช่องปาก วิธีการย้อมสีด่วนที่พบมากที่สุดตามคำแนะนำของ Sanders โดยใช้สารละลายกรดอะซิติก acetoorcein 2% ตามด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแช่ นอกจากนี้ยังตรวจพบสิ่งที่เรียกว่าแก้วหูในนิวโทรฟิลของเลือดที่โตเต็มที่ และร่างกายของโครมาตินและแก้วหูนั้นมีจำนวนน้อยกว่าโครโมโซม X หนึ่งเท่า ในนิวโทรฟิลในผู้ชายยังตรวจพบการก่อตัวของ perinuclear ในรูปแบบของ "เธรด" และ "ขน" การหายไปของโครโมโซม X ที่ไม่ได้ใช้งานในผู้หญิงทำให้ไม่มีโครมาตินเพศ การปรากฏตัวของโครโมโซม X ที่เพิ่มขึ้นในผู้ชายนำไปสู่การก่อตัวของร่างกายของโครมาตินเพศ

ข้อบ่งชี้ในการตรวจทางเซลล์พันธุศาสตร์ของผู้ป่วย:

• 1) ความผิดปกติหลายอย่าง (เกี่ยวข้องกับสามระบบขึ้นไป) การละเมิดถาวรที่สุดคือความผิดปกติของสมอง, ระบบกล้ามเนื้อและกระดูก, หัวใจและระบบสืบพันธุ์;
• 2) ปัญญาอ่อนร่วมกับความผิดปกติของการพัฒนาร่างกาย, dysplasia, hypogenitalism;
• 3) ภาวะมีบุตรยากเบื้องต้นถาวรในชายและหญิงโดยไม่รวมพยาธิสภาพทางนรีเวชและระบบทางเดินปัสสาวะ
• 4) การแท้งบุตรเป็นนิสัยโดยเฉพาะในระยะแรก
• 5) การละเมิดการพัฒนาทางเพศ (hypogonadism, การผกผันทางเพศ);
• 6) น้ำหนักเล็กน้อยของเด็กที่เกิดในครรภ์ครบกำหนด

การใช้วิธีไซโตจีเนติกส์ในพันธุศาสตร์ทางคลินิกได้นำไปสู่การพัฒนาทิศทางใหม่ - ไซโตจีเนติกส์ทางคลินิก ซึ่งช่วยให้:

• - สร้างที่มาของโครโมโซมที่มีการจัดเรียงโครงสร้างใหม่และการจำแนกประเภทที่แน่นอน
• - ระบุอาการที่เกิดจากความไม่สมดุลในภูมิภาคของโครโมโซมแต่ละตัว
• - เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซมในเซลล์เนื้องอก ในผู้ป่วยโรคเลือดจากกรรมพันธุ์ เป็นต้น

พื้นฐานของวิธีการคือการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ของโครโมโซม การศึกษาทางเซลล์วิทยาถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 1920 ศตวรรษที่ยี่สิบ. เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของโครโมโซม การเพาะเลี้ยงเม็ดเลือดขาวเพื่อให้ได้เมตาเฟสเพลต.

การพัฒนาเซลล์พันธุศาสตร์ของมนุษย์สมัยใหม่นั้นเกี่ยวข้องกับชื่อของนักเซลล์วิทยา D. Tio และ A. Levan ในปี 1956 พวกเขาเป็นคนแรกที่พิสูจน์ว่าคนเรามีโครโมโซม 46 แท่งซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาโครโมโซมมนุษย์แบบไมโทติคและไมโอติกในวงกว้าง

ในปี 1959 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส D. Lejeune, R. Turpin และ M. Gauthier ได้กำหนดลักษณะทางโครโมโซมของโรคดาวน์ ในปีต่อ ๆ มามีการอธิบายกลุ่มอาการโครโมโซมอื่น ๆ ที่พบบ่อยในมนุษย์ เซลล์พันธุศาสตร์ได้กลายเป็นสาขาที่สำคัญของการแพทย์เชิงปฏิบัติ ปัจจุบัน วิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์ถูกนำมาใช้ในการวินิจฉัยโรคโครโมโซม การรวบรวมแผนที่พันธุกรรมของโครโมโซม การศึกษากระบวนการกลายพันธุ์ และปัญหาอื่นๆ ของพันธุกรรมมนุษย์

ในปี พ.ศ. 2503 การจำแนกโครโมโซมของมนุษย์ในระดับนานาชาติเป็นครั้งแรกได้รับการพัฒนาขึ้นที่เมืองเดนเวอร์ มันขึ้นอยู่กับขนาดของโครโมโซมและตำแหน่งของการหดตัวหลัก - เซนโทรเมียร์ โครโมโซมทั้งหมดแบ่งออกเป็นรูปร่างเป็น methocentric, submetacentric และ acrocentric และแบ่งออกเป็น 7 กลุ่มซึ่งกำหนดด้วยตัวอักษรละติน A, B, C, D, E, F, G โครโมโซมแต่ละคู่มีหมายเลขซีเรียลตั้งแต่ 1 ถึง 22 แยกจากกันและตั้งชื่อตัวอักษรละติน - โครโมโซมเพศ X และ Y

ในปีพ.ศ. 2514 ที่การประชุมนักพันธุศาสตร์แห่งกรุงปราก นอกเหนือจากการจำแนกประเภทเดนเวอร์แล้ว ยังมีการนำเสนอวิธีการกำหนดสีของโครโมโซมที่แตกต่างกัน ซึ่งต้องขอบคุณการที่โครโมโซมแต่ละตัวได้รับรูปแบบเฉพาะของตัวเอง ซึ่งช่วยในการระบุที่แม่นยำ

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของโครโมโซมมนุษย์ได้มาจากการศึกษาในเมทาเฟสของไมโทซิสและโพรเฟส - เมตาเฟสของไมโอซิส สิ่งสำคัญคือจำนวนเซลล์ที่มีการแบ่งตัวต้องสูง งานทางเซลล์พันธุศาสตร์ที่สำคัญที่สุดดำเนินการกับลิมโฟไซต์ในเลือดส่วนปลาย เนื่องจากการเพาะเลี้ยงลิมโฟไซต์เป็นเวลา 2-3 วันต่อหน้าไฟโตเฮแมกกลูตินินทำให้สามารถรับแผ่นเมตาเฟสสำหรับการวิเคราะห์โครโมโซมได้

การวิเคราะห์ทางไซโตจีเนติกส์อยู่ภายใต้แผ่นเมตาเฟสชั้นเดียวที่มีโครโมโซมแยกกัน ในการทำเช่นนี้ การแบ่งเซลล์จะได้รับการรักษาด้วยโคลชิซีนและสารเคมีบางชนิด

ขั้นตอนที่สำคัญในการวิเคราะห์ทางเซลล์พันธุศาสตร์คือการย้อมสีของสารเตรียมที่ได้รับ ดำเนินการโดยวิธีดิฟเฟอเรนเชียลและฟลูออเรสเซนต์อย่างง่าย

ความก้าวหน้าทางไซโตจีเนติกส์ระดับโมเลกุลของมนุษย์ทำให้สามารถพัฒนาวิธีการใหม่ในการศึกษาโครโมโซมได้ ดังนั้นควรสังเกตวิธีการผสมเรืองแสงซึ่งทำให้สามารถศึกษาประเด็นต่างๆ ได้หลากหลายตั้งแต่การแปลยีนไปจนถึงการถอดรหัสการจัดเรียงใหม่ที่ซับซ้อนระหว่างโครโมโซมหลายตัว

ดังนั้น การรวมกันของวิธีการทางพันธุศาสตร์ทางเซลล์และอณูพันธุศาสตร์ของมนุษย์ ทำให้ความเป็นไปได้ในการวินิจฉัยความผิดปกติของโครโมโซมแทบไม่มีขีดจำกัด

Cytogenetics เป็นสาขาหนึ่งของพันธุศาสตร์ที่ศึกษารูปแบบของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและความแปรปรวนในระดับเซลล์และโครงสร้างย่อยของเซลล์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโครโมโซม วิธีทางไซโตจีเนติกส์ได้รับการออกแบบมาเพื่อศึกษาโครงสร้างของชุดโครโมโซมหรือโครโมโซมแต่ละตัว พื้นฐานของวิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์คือการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์ของโครโมโซมของมนุษย์ วิธีการทางจุลทรรศน์สำหรับการศึกษาโครโมโซมของมนุษย์เริ่มถูกนำมาใช้ในปลายศตวรรษที่ 19 คำว่า "cytogenetics" ถูกนำมาใช้ในปี 1903 โดย William Sutton

การศึกษาเกี่ยวกับเซลล์พันธุศาสตร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่ต้นทศวรรษที่ 1920 ศตวรรษที่ 20 เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของโครโมโซมมนุษย์ นับโครโมโซม เพาะเลี้ยงเม็ดเลือดขาวเพื่อให้ได้เมทาเฟสเพลต ในปี 1959 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส D. Lejeune, R. Turpin และ M. Gauthier ได้กำหนดลักษณะทางโครโมโซมของโรคดาวน์ ในปีต่อ ๆ มามีการอธิบายกลุ่มอาการโครโมโซมอื่น ๆ ที่พบบ่อยในมนุษย์ ในปี 1960 R. Moorhead และคณะ พัฒนาวิธีการเพาะเซลล์เม็ดเลือดขาวในเลือดส่วนปลายเพื่อให้ได้โครโมโซมระยะเมตาเฟสของมนุษย์ ซึ่งทำให้สามารถตรวจหาลักษณะการกลายพันธุ์ของโครโมโซมของโรคทางพันธุกรรมบางชนิดได้

การใช้วิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์: การศึกษาโครโมโซมของมนุษย์ปกติ, การวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ของจีโนมและโครโมโซม, การศึกษาผลกระทบของการกลายพันธุ์ของสารเคมีต่างๆ, ยาฆ่าแมลง, ยาฆ่าแมลง, ยา ฯลฯ วัตถุประสงค์ของการศึกษาทางเซลล์พันธุศาสตร์สามารถ แบ่งเซลล์โซมาติก ไมโอติก และอินเตอร์เฟส

วิธีการทาง CYTOGENETIC กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์แบบอิเล็คตรอน กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล กล้องจุลทรรศน์แบบเรืองแสง กล้องจุลทรรศน์แบบเรืองแสง

ข้อบ่งชี้สำหรับการศึกษาเกี่ยวกับเซลล์พันธุศาสตร์ ความสงสัยเกี่ยวกับโรคโครโมโซมจากอาการทางคลินิก (เพื่อยืนยันการวินิจฉัย) การปรากฏตัวของความพิการแต่กำเนิดหลายอย่างในเด็กที่ไม่เกี่ยวข้องกับกลุ่มอาการของยีนและพัฒนาการทางร่างกายของเด็ก

การวินิจฉัยก่อนคลอด (ตามอายุ เนื่องจากมีการย้ายถิ่นฐานในพ่อแม่ ตั้งแต่แรกเกิดของเด็กที่เป็นโรคโครโมโซม) ความสงสัยของกลุ่มอาการที่เกิดจากความไม่แน่นอนของโครโมโซม มะเร็งเม็ดเลือดขาว (สำหรับการวินิจฉัยแยกโรค การประเมินประสิทธิผลของการรักษาและการพยากรณ์โรคของ การรักษา) การประเมินฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์ของสารเคมีต่างๆ ยาฆ่าแมลง ยาฆ่าแมลง ยา ฯลฯ

ในระหว่างการแบ่งเซลล์ในระยะเมทาเฟส โครโมโซมจะมีโครงสร้างที่ชัดเจนกว่าและพร้อมสำหรับการศึกษา โดยปกติแล้ว เม็ดเลือดขาวในเลือดของมนุษย์จะถูกตรวจสอบ ซึ่งจะอยู่ในสารอาหารพิเศษที่พวกมันจะแบ่งตัว จากนั้นเตรียมการเตรียมการและวิเคราะห์จำนวนและโครงสร้างของโครโมโซม

การศึกษาทางไซโตจีเนติกส์ของเซลล์ร่างกาย การเตรียมโครโมโซมแบบไมโทติค การย้อมสีของการเตรียมการ (แบบง่าย ดิฟเฟอเรนเชียล และเรืองแสง) วิธีทางไซโตจีเนติกส์ระดับโมเลกุล - วิธีการผสมสีในแหล่งกำเนิด (FISH)

วิธีการทางเซลล์พันธุศาสตร์ที่ใช้ในการปฏิบัติทางคลินิก ได้แก่ - วิธีการแบบดั้งเดิมของคาริโอไทป์; - วิธีทางเซลล์พันธุศาสตร์ระดับโมเลกุล จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ การวินิจฉัยโรคโครโมโซมขึ้นอยู่กับการใช้วิธีการวิเคราะห์ทางเซลล์พันธุศาสตร์แบบดั้งเดิม

สำหรับการศึกษาโครโมโซมมักใช้การเตรียมการเพาะเชื้อในเลือดระยะสั้นเช่นเดียวกับเซลล์ไขกระดูกและการเพาะเลี้ยงไฟโบรบลาสต์ เลือดที่มีสารต้านการแข็งตัวของเลือดจะถูกปั่นเหวี่ยงเพื่อทำให้เม็ดเลือดแดงตกตะกอน และเซลล์เม็ดเลือดขาวจะถูกบ่มในอาหารเลี้ยงเชื้อเป็นเวลา 2-3 วัน Phytohemagglutinin จะถูกเพิ่มเข้าไปในตัวอย่างเลือด เนื่องจากมันเร่งการเกาะกันของเม็ดเลือดแดงและกระตุ้นการแบ่งตัวของลิมโฟไซต์ ระยะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการศึกษาโครโมโซมคือระยะเมทาเฟสของไมโทซิส ดังนั้น โคลชิซีนจึงถูกนำมาใช้เพื่อหยุดการแบ่งตัวของลิมโฟไซต์ในระยะนี้ การเพิ่มยานี้ในการเพาะเลี้ยงนำไปสู่การเพิ่มสัดส่วนของเซลล์ที่อยู่ในเมตาเฟส นั่นคือ ในระยะนั้นของวัฏจักรเซลล์เมื่อมองเห็นโครโมโซมได้ดีที่สุด โครโมโซมแต่ละอันจะจำลองแบบและหลังจากย้อมสีที่เหมาะสมแล้ว จะมองเห็นเป็นโครมาทิด 2 โครมาติดที่เซนโทรเมียร์หรือส่วนกลางที่บีบรัด จากนั้นเซลล์จะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายโซเดียมคลอไรด์ไฮโปโทนิก ตรึงและย้อมสี โครโมโซมมักถูกย้อมด้วย Romanovsky-Giemsa stain, 2% acetcarmine หรือ 2% acetarsein พวกมันย้อมโครโมโซมทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ (วิธีประจำ) และสามารถใช้ตรวจหาความผิดปกติของโครโมโซมที่เป็นตัวเลขได้

การจำแนกโครโมโซมของมนุษย์ในเดนเวอร์ (1960) กลุ่ม A (1-3) - โครโมโซมที่ใหญ่ที่สุดสามคู่: สอง metacentric และ 1 submetacentric กลุ่ม B - (4-5) - โครโมโซม submetacentric ยาวสองคู่ กลุ่ม C (6-12) - autosome submetacentric ขนาดกลาง 7 คู่และโครโมโซม X กลุ่ม D (13-15) - โครโมโซม acrocentric ขนาดกลางสามคู่ กลุ่ม E (16 -18) - โครโมโซม metacentric และ submetacentric สามคู่ กลุ่ม F (19-20) - โครโมโซม metacentric ขนาดเล็กสองคู่ กลุ่ม G (21-22 และ Y) - โครโมโซม acrocentric ขนาดเล็กสองคู่และโครโมโซม Y

1. การย้อมสีตามปกติ (สม่ำเสมอ) 2. ใช้ในการวิเคราะห์จำนวนโครโมโซมและระบุความผิดปกติของโครงสร้าง (ความผิดปกติ) ด้วยการย้อมสีตามปกติ มีเพียงกลุ่มของโครโมโซมเท่านั้นที่สามารถระบุได้อย่างน่าเชื่อถือ ด้วยการย้อมสีที่แตกต่างกัน โครโมโซมทั้งหมด

Idiogram ของโครโมโซมมนุษย์ตามการจัดหมวดหมู่ของเดนเวอร์และปารีส A B C E D F G

วิธีการย้อมสีโครโมโซมแบบ Q-staining - การย้อมสี Kaspersson ด้วย acrichiniprite ด้วยการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ มักใช้ในการศึกษาโครโมโซม Y G-staining - แก้ไขการย้อมสีตาม Romanovsky - Giemsa ความไวสูงกว่าการย้อมด้วย Q ดังนั้นจึงใช้เป็นวิธีมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์ทางเซลล์พันธุศาสตร์ ใช้ในการตรวจจับความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยและโครโมโซมเครื่องหมาย (แบ่งส่วนต่างจากโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันปกติ) การย้อมสี R - ใช้สีส้มอะคริดีนและสีย้อมที่คล้ายกัน ในขณะที่การย้อมสีส่วนต่าง ๆ ของโครโมโซมที่ไม่ไวต่อการย้อมสีแบบ G การย้อมสี C - ใช้ในการวิเคราะห์บริเวณศูนย์กลางของโครโมโซมที่มีส่วนประกอบของเฮเทอโรโครมาติน T-staining - ใช้ในการวิเคราะห์บริเวณ telomeric ของโครโมโซม

พื้นที่ของการควบแน่นที่เข้มข้นและอ่อนตามความยาวของโครโมโซมมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละโครโมโซมและมีความเข้มของสีต่างกัน

การเรืองแสงในแหล่งกำเนิดลูกผสม (FISH) เป็นโครโมโซมสเปกตรัมที่ประกอบด้วยการย้อมโครโมโซมด้วยชุดของสีย้อมเรืองแสงที่จับกับบริเวณเฉพาะของโครโมโซม อันเป็นผลมาจากการย้อมสีดังกล่าว โครโมโซมคู่ที่คล้ายคลึงกันจะได้รับลักษณะทางสเปกตรัมที่เหมือนกัน ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกอย่างมากในการระบุคู่ดังกล่าวและการตรวจจับการโยกย้ายระหว่างโครโมโซม นั่นคือ การเคลื่อนที่ของส่วนระหว่างโครโมโซม - ส่วนที่ถูกเคลื่อนย้ายมีสเปกตรัมที่แตกต่างจากสเปกตรัม ของโครโมโซมที่เหลือ

การเรืองแสงในแหล่งกำเนิดลูกผสม (FISH) การเรืองแสงในแหล่งกำเนิดลูกผสมหรือวิธี FISH เป็นวิธีทางเซลล์พันธุศาสตร์ที่ใช้ในการตรวจจับและกำหนดตำแหน่งของลำดับดีเอ็นเอเฉพาะบนโครโมโซมเมทาเฟสหรือในนิวเคลียสระหว่างเฟสในแหล่งกำเนิด การผสมฟลูออเรสเซนต์ในแหล่งกำเนิดใช้โพรบดีเอ็นเอ (DNA probes) ที่จับกับเป้าหมายเสริมในตัวอย่าง หัววัดดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไซด์ที่ติดฉลากด้วยฟลูออโรฟอร์ (การติดฉลากโดยตรง) หรือคอนจูเกต เช่น ไบโอตินหรือดิจอกซิเจนิน (การติดฉลากทางอ้อม)

การตรวจหาการเคลื่อนย้าย t (9; 22) (q 34; q 11) ในมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดเรื้อรังแบบไมอีโลจีนัสโดยใช้วิธี FISH ยีน ABL 1 (โครโมโซม 9) รวมกับยีน BCR (โครโมโซม 22) ซึ่งเป็นยีน BCR-ABL 1 ที่มีลักษณะชวนฝัน เกิดเป็นแผ่นเมทาเฟสกับฟิลาเดลเฟียโครโมโซม โครโมโซมย้อมเป็นสีน้ำเงิน ตำแหน่ง ABL 1 เป็นสีแดง และตำแหน่ง BCR เป็นสีเขียว บนซ้าย - โครโมโซมที่จัดเรียงใหม่ ทำเครื่องหมายด้วยจุดสีแดงเขียว

Multicolor FISH เป็นโครโมโซมสเปกตรัมที่ประกอบด้วยการย้อมโครโมโซมด้วยชุดสีย้อมเรืองแสงที่จับกับบริเวณเฉพาะของโครโมโซม อันเป็นผลมาจากการย้อมสีดังกล่าว โครโมโซมคู่ที่คล้ายคลึงกันจะได้รับลักษณะทางสเปกตรัมที่เหมือนกัน ซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกอย่างมากในการระบุคู่ดังกล่าวและการตรวจจับการโยกย้ายระหว่างโครโมโซม นั่นคือ การเคลื่อนที่ของส่วนระหว่างโครโมโซม - ส่วนที่ถูกเคลื่อนย้ายมีสเปกตรัมที่แตกต่างจากสเปกตรัม ของโครโมโซมที่เหลือ

Karyotype 46, XY, t(1; 3)(p 21; q 21), del(9)(q 22) การเคลื่อนย้ายระหว่างโครโมโซมที่ 1 และ 3 การลบโครโมโซมที่ 9 การทำเครื่องหมายของบริเวณโครโมโซมนั้นกำหนดโดยคอมเพล็กซ์ของเครื่องหมายตามขวาง (คาริโอไทป์แบบคลาสสิก, แถบ) และโดยสเปกตรัมเรืองแสง (สี, โครโมโซมสเปกตรัม)