کارگاه سیتوژنتیک

کارگاه سیتوژنتیک

 
گروه ژنتیک پزشکی نیاژن نور با داشتن کادری قوی در زمینه سیتوژنتیک توانایی برگزاری کارگاه های سیتوژنتیک از مرحله مقدماتی تا پیشرفته و آنالیز را دارد و بدینوسیله  آمادگی گروه نیاژن نور در خصوص مشاوره و راه اندازی بخش کاریوتایپ و FISH در آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی اعلام میگردد.
 
در ذیل خلاصه ای از اهمیت علم سیتوژنتیک و بررسی کروموزوم ها توضیح داده می شود و در پایان نمونه ای از تجهیزات موجود در این شرکت و کاریوتایپ هایی که توسط کارشناسان این شرکت  بر روی نمونه خون، آمنیون و پرزجفتی انجام گرفته آورده شده است؛
حدودا از هر 200 نوزاد متولد شده 1 نوزاد با اختلال کروموزومي متولد مي شوند. در سندرم داون نوزادان با يک کروموزوم 21 اضافه متولد مي شوند که شايع ترين اختلال کروموزومي گزارش شده است و کودکان دچار اين سندرم طيف مختلفي از ناتوانی ذهني را نشان مي دهند. علاوه بر سندرم داون ساير موارد اختلالات کروموزومي نيز به طور شايع وجود دارد، برخي از آنها خفيف تر و برخي شديد ترند. بسياري از کودکان داراي اختلال کروموزومي، اما نه همه آنها دچار ناتوانی ذهني و اختلال در يادگيري و مشکلات رفتاري دارند. شناختن نوع اختلال کروموزومي در کودکان مبتلا مي تواند مشاور را در پي بردن به ميزان مشکلات رفتاري و شناخت انها و در نهايت ارجاع ودرمان انها کمک کند.
سیتوژنتیک  بالینی و تجزیه و تحلیل ژنوم؛
سیتوژنتیک بالینی علم مطالعه کروموزوم ها، ساختار و نحوه وراثت آن ها در زمینه ژنتیک پزشکی است. بیش از 50 سال است که مشخص شده است که اختلالات کروموزومی(تغییرات تعدادی یا ساختمانی آنها) از طریق میکروسکوپ قابل شناسایی بوده و با شناسایی تغییرات در آن ها می توان به علت بسیاری از اختلالات ژنتیکی پی برد.
عوامل ژنتیکی مسبب اختلالات ژنتیکی به دو گروه عمده ناهنجاری های کروموزومی و بیماری های تک ژی تقسیم بندی می شوند. بررسی ناهنجاری های کروموزومی به عهده متخصصین سیتوژنتیک می باشد.
متخصصین سیتوژنتیک، با تمرکز بر کل مجموعه مواد ژنتیکی، برای اولین بار دیدگاه ژنومی را به ژنتیک بالینی وارد کردند. امروزه تجزیه و تحلیل کروموزومی، با افزایش درجه تفکیک و دقت در سطوح سلول شناختی و ژنومی یک روش تشخیصی بسیار مهم برای شناسایی بسیاری از اختلالات پزشکی است.
 
تاریخچه علم سیتوژنتیک؛
  در سال  1956 لوان و همکارش در مقاله خود تعداد کروموزوم هاي انسان را 46 عدد ذکر کردند، که اين پروژه آنها بر روي سلول هاي جنين انسان انجام شده بود. تا سال 1959 تحقيقات بيشتري بر روي کروموزوم هاي انسان انجام شد و نظريه و طبقه بندي هاي گوناگوني ارائه شد. در سال 1968 کاسپرسون  روش رنگ آميزي کروموزوم ها را با روش کويناکرين  معرفي کرد. در سال 1971 کاسپرسون مقاله خود در مورد اين نوع رنگ اميزي منتشر کرد، مبني بر اينکه 24 نوع کروموزوم با الگوي بندينگ کويناکرين مطابقت دارد. 
در همان سال سامنر و همکارانش ، روش رنگ اميزي گيمسا را براي رنگ آميزي کروموزوم هاي متافازي را منتشر کرد، که اين نوع رنگ اميزي هم گامي بزرگ براي پيشرفت سيتوژنتيک بود. روش رنگ اميزي G banding در سال هاي بعد کامل تر شد تا اينکه امروزه هم به عنوان روشي استاندارد در باند کردن  آناليز کروموزوم هاي متافازي استفاده مي شود.
 در پنجمين کنگره بين المللي ژنتيک انساني که در مکزيکوسيتي برگزار شد، يک دايره المعارف جامع که شامل سيستم هاي نام گذاري روش ها، ناهنجاري هاي کرومووزمي پيشنهاد شد، و اين پيشنهاد توسط کميته ژنتيک در استکلهم در سال 1977 دنبال شد تا اينکه اولين کتابچه بين المللي در زمينه سيتوژنيک انساني تحت عنوان ISCN  در سال 1978 به محققان عرضه شد.
مفاهیم و نکات؛
سلول ها برای اینکه مورد تجزیه و تحلیل کروموزومی با اهداف بالینی قرار گیرند، می بایست بتوانند در محیط کشت رشد کنند. در دسترس ترین سلول های واجد این ویژگی، سلول های سفید خون به ویژه لنفوسیت های خون (سلول های T) می باشند.
 
 شایع ترین اختلالات کروموزومی مشاهده شده، اختلالات تعدادی می باشند که به آنها آنیوپلوئیدی های کروموزومی گویند.  
برخی از این آنیوپلوئیدی ها در قالب سندرم های تریزومی یا مونوزومی مطرح می گردند که شایع ترین آنها سه سندرم تریزومی شایع منجر شونده به بدشکلی های مختلف بنام سندرم داون (تریزومی 21)، سندرم پاتو(تریزومی 13) و سندرم ادوارد(تریزومی 18) است وسندرم ترنر که مونوزومی X است شایع ترین آنیوپلوئیدی از نوع مونوزومی می باشد.
 برخی از ناهنجاری های کروموزومی در ناحیه تلومر کروموزوم می باشد.
 حذف هاي کوچک در نزديکي تلومر عامل 5 تا 10 درصد از علل ناتوانی های ذهنی یا برخی بدشکلی های دیگر مي باشند . همچنين ممکن است که اين حذف ها عامل مهم اختلالات ژنتیکی از نوع وراثتی به شمار آيند.  
                            نوع اختلال                                                                     بروز بر حسب تولد                         
  تریزومی13   1 در 5000
  تريزومي 18   1 در 3000
  تريزومي 21   1 در 800
                       45,X                   1 در 5000
                      47,XXY                     1 در 1000
       47,XYY    1 در 1000
     47,XXX    1 در 1000
 تریپلوئید          نادر

 

 برخی از ناهنجاری های کروموزومی ساختاری بوده، یعنی تغییری در تعداد کروموزوم ها ایجاد نشده است اما حذف یا اضافه شدگی هایی در ساختمان کروموزوم یا تغییر در نحوه چینش مواد ژنوم در کروموزوم رخ داده است.
 نوآراييهاي ساختاري از شکست کروموزومها و سپس بازسازي آنها در يک ترکيب غير طبيعي نتيجه مي شود.  نوآرايي از راههاي متعددي مي تواند رخ دهد که بروز آنها در حالت کلی از آنيوپلوئيدي نادرترند; معمول ترين نمونه نوارائي جابجائي متوازن رابرتسونين است که 1در هر1500 نوزاد ديده مي شود.
نوآرایی هاي ساختاري را تحت عنوان متعادل يا غير متعادل تعريف مي کنند.  برخي از نوآرايي ها پايدارند، يعني مي توانند بدون تغيير طي تقسيم سلولي منتقل مي شوند، در حاليکه بقيه ناپايدارند. براي پايدار بودن، يک نوآرايي کروموزومي بايد عناصر ساختاري طبيعي، شامل يک سانترومر و دو تلومر، داشته باشيم. 
بروز اختلالات کروموزومي از نوع ساختماني مطابق جدول ذيل مي باشد:   
 
                                    نوع اختلال                        بروز در هر 1000 تولد زنده
کروموزوم مارکر                                        0/63
جابجايي دوطرفه از نوع متعادل 2/00
جابجايي متعادل از نوع رابرتسونين 1/35
جابجايي غير متعادل از نوع روبرتسوني 0/07
وارونگي 0/55
ساير اختلالات کروموزومي از نوع غير متعادل 0/19
(Inv(9)(p11q13 8/66
Insertion 0/2
حذف 0/11
کروموزوم حلقوي 0/015

 

 
نوآرایی های غیرمتعادل
در نوآرایی های کروموزومي به خاطر بروز مضاعف شدگی، حذف و يا هر دو  فنوتيپ احتمالا غير طبيعي است. تکرار بخشي از يک کروموزوم، با تريزومي جزئي قابل مقايسه است؛ حذف منجر به مونوزومي جزئي مي شود. هر تغييري که توازن عادي ژنهاي فعال را برهم زند مي تواند به نمو غير طبيعي بيانجامد.
 
در ذیل یک مثال از حذف شدگی در ساختار کروموزوم 5 آورده شده است
 
                                                  
مضاعف شدگی در ساختمان کروموزوم ها:
مضاعف شدگی نيز مانند حذف مي تواند از کراسينگ اور نا برابر و يا تفکيک غير عادي در تقسيم ميوزي فرد حامل جابجايي يا وارونگي ناشي شود. در کل به نظر ميرسد که مضاعف شدگی کمتر از حذف زيانبخش است. اما چون مضاعف شدگی در سلولهاي جنسي موجب عدم توازن کروموزومي مي شود و چون شکستگي کروموزومي منتهي به آن مي تواند موجب گسيختگي ژن ها شود، در اينجا مضاعف شدگی ها اغلب به ناهنجاريهاي فنوتيپي مي انجامند.
 
 
                                                     
کروموزوم هاي حلقوي:
کروموزوم هاي حلقوي بر اثر دو شکستگي در يک کروموزوم و پيوستن دو انتهاي شکسته به يکديگر به وجود مي ايند. اگر سانترومر درون حلقه قرار گيرد، دو قطعه کناري فاقد سانترومر از بين مي روند. کروموزوم هاي حلقوي بسيار نادرند، ولي در تمام کروموزوم هاي انسان تشخيص داده شده اند. کروموزوم هاي حلقوي هنگام جدا شدن دو کروماتيد خواهري در مرحله انافاز تقسيم ميتوزي دچار مشکل مي شوند. به خاطر اين نوع ناپايداري ميتوزي، کروموزوم هاي حلقوي معمولا فقط در بخشي از سلول ها يافت مي شوند.
ايزو کروموزوم ها:
ايزو کروموزوم، کروموزومي است که در آن يک بازو وجود ندارد و بازوي ديگر تکرار شده است.  بنابراين فرد 46 کروموزومي حامل يک ايزوکروموزوم، از ماده ژنتيکي يکي از دو بازوي يک نسخه و از بازوي ديگر سه نسخه خواهد داشت؛ به عبارت ديگر او دچار مونوزومي جزئي و تريزومي جزئي است. فرد داراي دو کروموزوم همساخت طبيعي به اضافه ايزوکروموزوم، از لحاظ بازوي کروموزومي موجود در ايزوکروموزوم، تترازومي خواهد بود. گرچه اساس تشکيل ايزوکروموزوم دقيقا شناخته شده نيست، حداقل دو مکانيسم براي آن پيشنهاد شده است: 1) تقسيم اشتباهي سانترومر طي تقسيم ميوزي، 2) جابجايي بازوي يکي از کروموزومها به کروموزوم همساخت آن در انتهاي سانترومر
 
                                                                      
کروموزومهاي دو سانترومري    
کروموزوم هاي دو سانترومري نوع نادري از کروموزوم غير عادي هستند که در آن دو قطعه کروموزومي ( از کروموزوم هاي متفاوت يا از دو کروماتيد يک کروموزوم )،  هر يک با يک سانترومر، با از دست دادن قطعات بدون سانترومري خويش از انتها به يکديگر متصل مي شوند.  به خاطر وجود دو سانترومر،  اين کروموزومها در مرحله آنافاز مي شکنند؛ اما اگر دو سانترومر به يکديگر نزديک باشند ويا يکي از آنها غير فعال شود ممکن است کروموزوم دو سانترومري پايدار بماند.  گاهي چنين کروموزوم هايي را کروموزوم دو سانترومري کاذب مي نامند.  شايعترين کروموزومهاي دوسانترومري کاذب شامل يک يا هر دو کروموزوم جنسي اند.
 
نوآرایی های متعادل:
اگر نواراييهاي کروموزومي متوازن باشند،  ممعمولا پيامد فنوتيپي ندارند، زيرا با وجود نحوه آرايش متفاوت انها تمام ماده ژنتيکي حضور دارد.  اما نوارايي ها ساختاري تهديدي براي نسل بعد بشمار مي روند، زيرا حاملين اين ناهنجاريها احتمالا با توليد زياد سلول هاي جنسي نامتعادل،  ريسک بيشتري در ايجاد فرزندان با کاريوتايپ نامتوازن دارند. بعلاوه ممکن است شکستن يکي از کروموزومها با از هم گسيختن اين رويداد يکي از علل شناخته شده بروز يک بيماري وابسته به  X در زنان حامل جابجايي کروموزوم X  و اتوزومهااست. جابجايي متوازن در بين افراد ناتوان ذهني که در موسسات نگهداري مي شوند،  در زوجهايي که دو يا چند سقط خودبخود داشته اند و در بين مردان نابارور، در مقايسه با جمعيت کلي شايعتراست.
 
انواع نوآرایی های متعادل:
1. واژگونی ها (  Inversions )
واژگوني زماني رخ مي دهد که کروموزومي واحد، در دو محل بشکند و سپس قطعه مياني اين دو شکستگي به شکل معکوس بعد از چرخش180 درجه دوباره در جاي خويش قرار گيرد.  وارونگي ها دو نوع اند:  پاراسانتريک ( يعني در کنار سانترومر ) که در آن هر دوشکستگي در يک بازو رخ مي دهد مي دهد و پري سانتريک ( در حول سانترومر ) که در آن در هر بازو يک شکستگي رخ مي دهد. چون وارونگي هاي پاراسانتريک طول بازو هاي کروموزومي را تغيير نمي دهد،  اگر هم قابل تشخيص باشند صرفا به کمک بندينگ ميتوان آنها را ديد.  تشخيص سيتوژنتيکي وارونگي هاي پري سانتريک آسانتر است،  زيرا آنها علاوه بر الگوي بندينگ نسبت طول بازوها را نيز تغيير مي دهند.
 
                                                             
 
 2. جابجایی ها (Translocations ) 
جابجايي ها نوعی بازآرایی های متعادل بوده که شامل تبادل قطعات بين کروموزوم هاي غير همساخت است. دو نوع جابجايي عمده وجود دارد: متقابل و رابرت سونين.
 
جابجایی متقابل؛
اين نوع نوآرایی از شکستگي کروموزومهاي غير همساخت و تبادل متقابل قطعات شکسته نتيجه مي شود.  معمولا فقط دو کروموزوم در جابجايي شرکت مي کنند و چون تبادل متقابل است تعداد کل کروموزوم ها تغيير نمي يابد. جابجايي هاي پيچيده نادري که در آنها سه يا چند کروموزوم شرکت ميکنند نيز بندرت رخ مي دهند.
 
                                                                
جابجایی رابرت سونین؛
اين نوآرايي براثر الحاق دو کروموزوم آکروسانتريک در نزديکي ناحيه سانترومري پديد مي آيد و بازوهاي کوتاه آنها از بين مي روند. کاريوتايپ متوازن حاصل صرفا 45 کروموزوم، از جمله کروموزوم حاوي جابجايي که در واقع از بازوهاي بلند دو کروموزوم اکروسانتريک است، خواهد بود. چون بازوهاي کوتاه هر پنج زوج کروموزوم اکروسانتريک نسخه هاي متعددي از ژنهاي RNA ريبوزومي را دارا هستند، فقدان بازوهاي کوتاه دو کروموزوم اکروسانتريک تاثير زيان بخش ندارد. با وجود طبيعي بودن فنوتيپ حاملين جابجايي رابرتسونين ريسک تشکيل سلول هاي جنسي نامتوازن و بنابراين زاده هاي نامتوازن در آنها بالاست. اهميت باليني اين نوع جابجايي ها آن است که حاملين جابجايي رابرتسونين در کروموزوم 21، از نظر توليد بچه مبتلا به سندرم داون از نوع جابجايي در ريسک هستند که شایع ترین ناهنجاري ساختاري در انسان است.
 
                                                     
 
3. دخول یا واردشدگی ها  (Insertions) 
دخول نوعي جابجايي غير متقابل است که از ورود قطعه اي جدا شده از يک کروموزوم به کروموزوم ديگر رخ مي دهد؛  قطعه جدا شده مي تواند به همان شکل معمول يا معکوس در جاي جديد قرار گيرد. چون رويداد دخول نيازمند سه شکستگي است نسبتا بندرت رخ مي دهد.  تفکيک غير عادي در يک حامل دخول، علاوه بر توليد زاده ها و حاملين متوازن طبيعي مي تواند زاده هاي حامل حذف يا تکرار قطعه داخل شده به بار آورد.
 
4. کروموزوم های نشانگر  (Marker Chromosomes) 
گاهي کروموزومهاي نشانگر بسيار کوچکي، اغلب به حالت موزائيک، در محيط هاي کشت کروموزومي ديده مي شوند. چون معمولا اينها اضافه بر مجموعه طبيعي کروموزومي در کاريوتايپ وجود دارند انها را کروموزومهاي فرا شماره ای مي نامند. هر چند ظاهرا به نظر مي رسد که اينها جزو ناهنجاري های تعدادی قرار بگیرند ، ولي کروموزوم نشانگر يک نوارايي ساختاري در نظر گرفته می شود.
متخصصين سيتوژنتيك، حتي با روش هاي با قدرت تفکيک بالا نيز مشکل مي توانند ويژگيهاي خاص کروموزومهاي نشانگر راتعيين کنند، زيرا آنها بقدري کوچک اند که الگوي بندينگ مبهم ايجاد مي کنند. اما روش هاي جديدتر سيتوژنتيک مولکولي شامل دورگه گيري در جا به کمک فلوئورسانس و پروبهاي ويژه DNA امکان تشخيص را فراهم مي آورند. کروموزوم هاي نشانگر ريز اغلب شامل بخش هتروکروماتين سانترومري هستند. اما انواع بزرگتر آنها بخشي از مواد ژنتيکي يک يا هر دو بازوي کروموزوم را دارند و موجب عدم توازن تمام ژن هاي موجود در اين نواحي مي شوند. به خاطر مشکل شناسايي، ارزيابي اهميت باليني نشانگر کار دشواري است و يافتن يک نشانگر در کاريوتايپ جنين در ارزيابي و مشاوره ژنتيکي مي تواند مشکل جدي پديد آورد.
برای مثال يک کروموزوم فرا شماره اي خاص، يعني دوپليکاسيون بخشي از بازوي بلند کروموزوم 22 با سندرم بد شکلي نادري، مشهور به سندرم چشم گربه اي، همراه است. 
 
  آناليزکروموزوم هاي رنگ آميزي شده:
 
                                       
                                
 
  آناليز نوارهاي G در متافازهاي کليه بيماران به منظور تشخيص وجود يا عدم وجود ناهنجاري در ساختمان کروموزومي صورت می گیرد. بدين منظور از هر نمونه 10 بررسي عددي و 5 بررسي ساختار کروموزومي از نمونه هاي موجود ، در زير ميکروسکوپ نوري انجام پذيرفت سپس به طور معمول ، کايوتايپ می شوند.
 
گروه ژنتیک پزشکی نیاژن نور با دارا بودن مدرن ترین تجهیزات مورد نیاز برای انجام کاریوتایپ با درجه تفکیک بالا شامل انواع میکروسکوپ های نوری و اینورت و نیز انکوباتور،سانتریفیوژ و...توانایی ارایه بهترین خدمات در زمینه اجرا و آنالیز کاریوتایپ نمونه های شما را داراست.
 
نمونه ای از گستره های کروموزومی که توسط کارشناسان گروه نیاژن نور انجام گرفته است در ذیل آورده شده است؛  
           
 
در صورت درخواست برگزاری کارگاه انفرادی و گروهی لطفا با شماره تلفن های گروه تماس حاصل فرمائید.