En översikt över karyotypning

En karyotyp är ganska bokstavligen ett fotografi av kromosomerna som finns i en cell. En läkare kan beställa en karyotyp under graviditeten för att skärpa efter vanliga medfödda defekter. Det används också ibland för att bekräfta en leukemi-diagnos. Mindre vanligt används en karyotyp för att skärpa föräldrar innan de blir gravida om de har risk att överföra en genetisk störning till sin bebis. Beroende på syftet med testningen kan förfarandet innebära ett blodprov, benmärgs aspiration eller sådana gemensamma prenatala förfaranden som amniocentes eller chorionisk villusprovtagning.

Genetics Basics

Kromosomer är de trådliknande strukturerna i kärnan i celler som vi ärver från våra föräldrar och som bär vår genetiska information i form av gener. Gener leder syntesen av proteiner i våra kroppar, som avgör hur vi ser ut och fungerar.
Alla människor har vanligen 46 kromosomer, 23 av vilka vi ärva från våra mammor respektive fäder. De första 22 paren heter autosomer, som bestämmer våra unika biologiska och fysiologiska egenskaper. Det 23: e paret består av sexkromosomer (känd som X eller Y), som anger om vi är kvinnor eller män.
Eventuella fel i genetisk kodning kan påverka utvecklingen och hur våra kroppar fungerar. I vissa fall kan det ge oss en ökad risk för sjukdom eller fysisk eller intellektuell defekt. En karyotyp tillåter läkare att upptäcka dessa fel.
Kromosomala defekter uppträder när en cell delas under fosterutveckling. Varje delning som förekommer i reproduktionsorganen kallas meiosi. Varje uppdelning som förekommer utanför reproduktionsorganen kallas mitos.

Vad en karyotyp kan visa

En karyotyp kännetecknar kromosomer baserat på deras storlek, form och antal för att identifiera både numeriska och strukturella defekter. Medan numeriska abnormiteter är de där du antingen har för få eller för många kromosomer kan strukturella abnormiteter omfatta ett brett spektrum av kromosomala brister, inklusive:

strykningar, i vilken en del av en kromosom saknas
transloka, där en kromosom inte är där den borde vara
inversioner, i vilken en del av en kromosom vred i motsatt riktning
dubbel, i vilken del av en kromosom kopieras av misstag

Numeriska abnormiteter

Vissa människor är födda med antingen en extra eller saknad kromosom. Om det finns mer än två kromosomer där det bara borde finnas två, kallas det en trisomi. Om det saknas eller skadas kromosom är det en monosomi.
Bland några av de numeriska abnormiteter som en karyotyp kan upptäcka är:

Down syndrom (trisomi 21), i vilken en extra kromosom 21 orsakar särskiljande ansiktsegenskaper och intellektuella funktionshinder
Edward syndrom (trisomi 18), där den extra kromosomen 18 översätts till en hög risk för död före första födelsedagen
Patau syndrom (trisomi 13), i vilken en extra kromosom 18 ökar sannolikheten för hjärtproblem, intellektuell funktionsnedsättning och död före det första året
Turners syndrom (monosomi X), där en saknad eller skadad X-kromosom hos flickor översätts till en kortare höjd, intellektuell funktionsnedsättning och en ökad risk för hjärtproblem
Klinefelters syndrom (XXY syndrom), där en extra X-kromosom hos pojkar kan orsaka infertilitet, inlärningssvårigheter och underutvecklade könsorgan

Strukturella abnormiteter

Strukturella abnormiteter är inte lika vanliga eller identifierade som trisomier eller monosomier, men de kan vara lika allvarliga. Exempel innefattar;

Charcot-Marie-Tooth sjukdom, orsakad av en duplicering av kromosom 17, vilket leder till minskad muskelstorlek, muskelsvaghet och motor- och balansproblem
Kromosom 9 inversion, associerad med intellektuella funktionshinder, missbildningar i ansikts- och kraniet, infertilitet och återkommande graviditetsförlust
Cri-du-Chat syndrom, där avlägsnandet av kromosom 5 orsakar fördröjd utveckling, liten huvudstorlek, inlärningssvårigheter och särskiljande ansiktsegenskaper
Philadelphia kromosom, orsakad av ömsesidig translokation av kromosomer 9 och 22, vilket resulterar i en hög risk för kronisk myeloid leukemi
Williams syndrom, i vilken translokationen av kromosom 7 orsakar intellektuella funktionshinder, hjärtproblem, distinkta ansiktsegenskaper och utgående, engagerande personligheter

Uttrycket av strukturella kromosomala abnormiteter är stor. Till exempel, var som helst från 2 procent till 3 procent av Downs syndromfall orsakas av en translokation på kromosom 21. Men inte alla kromosomala avvik leder till sjukdom. Vissa kan i själva verket vara till nytta.
Ett sådant exempel är sicklecellsjukdom (SCD) orsakad av en defekt på kromosom 11. Medan arvning kommer två av dessa kromosomer leda till SCD, med bara en som kan skydda dig mot malaria. Andra defekter antas ge skydd mot hiv, vilket stimulerar produktionen av i stort sett neutraliserande HIV-antikroppar (BnAbs) i en sällsynt delmängd av infekterade personer.

indikationer

Vid användning för prenatal screening utförs karyotyper typiskt under första trimestern och igen under andra trimestern. Standardpanelen testar för 19 olika medfödda sjukdomar, inklusive Downs syndrom och cystisk fibros.
Karyotyper används ibland för förebyggande screening under specifika förhållanden, nämligen:

För par med en gemensam förhistorisk historia av en genetisk sjukdom
När en partner har en genetisk sjukdom
När en partner är känd att ha en autosomal recessiv mutation (en som bara kan orsaka sjukdom om båda parter bidrar med samma mutation)

Karyotypning används inte för rutinmässig förebyggande screening utan snarare för par vars risk anses hög. Exempel är Ashkanzi judiska par som är i hög risk för Tay-Sachs sjukdom eller afroamerikanska par med en familjehistoria av sicklecell sjukdom.
Par som antingen inte kan tänka sig eller uppleva återkommande missfall kan också genomgå föräldrakaryotypning om alla andra orsaker har undersökts och uteslutits.
Slutligen kan en karyotyp användas för att bekräfta kronisk myeloid leukemi i samband med andra test. (Förekomsten av Philadelphia-kromosomen kan inte bekräfta cancerdiagnosen.)

Hur de utförs

En karyotyp kan teoretiskt utföras på vilken kroppsvätska eller vävnad som helst, men i klinisk praxis erhålles prover på fyra sätt:

Fostervattensprov involverar vid införandet av en nål i buken för att erhålla en liten mängd amniotisk vätska från livmodern; Det utförs med vägledning av en ultraljud för att undvika skador på fostret. Förfarandet utförs mellan veckorna 15 och 20 av graviditeten. Medan relativt säker är amniocentes associerad med en-i-200 risk för missfall.
Chorionic villus sampling (CVS) använder också en buknål för att extrahera ett prov av celler från placenta vävnader. Vanligtvis utförs mellan veckorna 10 och 13 av graviditeten, CVS bär en-i-100 risk för missfall.
Åderlåtning är den medicinska termen för en bloddragning. Blodprovet erhålls vanligtvis från en ven i din arm, som sedan utsätts för ammoniakklorid för att isolera leukocyter (vita blodkroppar) för karyotypning. Smärta vid injektionsstället, svullnad och infektion är möjlig.
Benmärgs aspiration kan användas för att hjälpa till med diagnosen kronisk myeloid leukemi. Det utförs vanligtvis genom att sätta in en nål i mitten av höftbenet och görs under lokalbedövning på en läkarmottagning. Smärta, blödning och infektion är bland de möjliga biverkningarna.

Provutvärdering

Efter provtagningen analyseras den i ett laboratorium av en specialist som är känd som en cytogenetiker. Processen börjar genom att odla de uppsamlade cellerna i ett näringsberikat medium. Att göra det hjälper till att bestämma mitosstadiet där kromosomerna är mest urskiljbara.
Cellerna placeras sedan på en glida, färgas med ett fluorescerande färgämne och placeras under linsen hos ett elektronmikroskop. Cytogenetiker tar sedan mikrofotografer av kromosomerna och återarrangerar bilderna som ett pussel för att korrekt matcha de 22 paren autosomala kromosomer och två par sexkromosomer.
När bilderna är korrekt placerade utvärderas de för att avgöra om några kromosomer saknas eller läggs till. Färgningen kan också bidra till att avslöja strukturella abnormiteter, antingen på grund av att bandmönstren på kromosomerna inte matchar eller saknas, eller eftersom längden på en kromosomal "arm" är längre eller kortare än en annan.

Resultat

Eventuell abnormitet kommer att listas på en karyotyprapport av den aktuella kromosomen och egenskaperna hos abnormiteten. Dessa resultat kommer att åtföljas av "möjliga", "troliga" eller "definitiva" tolkningar. Vissa villkor kan definitivt diagnostiseras med en karyotyp; andra kan inte.
Resultat från en prenatal karyotyp tar mellan 10 och 14 dagar. Andra är vanligtvis klara inom tre till sju dagar. Medan din läkare oftast granskar resultaten med dig, kan en genetisk rådgivare vara till hands för att hjälpa dig att bättre förstå vad resultaten betyder och betyder inte. Detta är särskilt viktigt om en medfödd sjukdom upptäcks eller förebyggande screening avslöjar en ökad risk för en ärftlig sjukdom om du har en bebis.