Кариотипирование: что это такое и что показывает

Кариотипирование — это цитогенетическое исследование хромосомного набора человека. Анализ помогает выявить нарушения в их количестве и структуре и определить генетические аномалии — установить наличие хромосомного синдрома, а также изменений, которые могут привести к бесплодию и выкидышам.

В материале рассказываем, кому и как делают кариотипирование, что показывает анализ и как читать результаты.

Современная наука позволяет не только детально изучить состав крови человека, оценить структуру его внутренних органов или головного мозга, но и составить подробную генетическую карту. Так называют схему взаимного расположения всех генов на хромосомах.

Построение генетической карты человека также называют кариотипированием. Потому что кариотип — это полный набор хромосом, который содержится в ядре каждой клетки человеческого организма. В нем находится вся наследственная информация, определяющая строение и функционирование организма.

Кариотип здорового человека состоит из 46 хромосом. Они организованы в 23 пары. Из них 22 пары называют аутосомами. Они несут в себе гены, отвечающие за большинство признаков — структура органов и их функции, рост, особенности обмена веществ и т.д.

Двадцать третья пара — это половые хромосомы, которые определяют биологический пол:

• 46,XX — женский кариотип. В клетке есть 46 хромосом, и две из них — половые, которые содержат две X-хромосомы;
• 46,XY — мужской кариотип. Он также включает 46 хромосом, но среди половых в этом случае есть одна X и одна Y.

Именно в присутствии Y-хромосомы запускается развитие плода по мужскому типу.

Анализ на кариотип назначают в таких ситуациях:

• подозрение на генетическое заболевание — например, множественные врожденные пороки развития, отклонения в умственном и физическом развитии, нарушение полового созревания;
• бесплодие — когда не получается зачать ребенка в течение года и более регулярной половой жизни без контрацепции, а другие причины исключены;
• множественные выкидыши на ранних сроках беременности или мертворождение;
• случаи генетических заболеваний, вероятно, хромосомного генеза в семье.

Иногда кариотипирование делают при подготовке к ЭКО, особенно если предыдущие попытки закончились неудачей. Анализ помогает выявить сбалансированные перестройки, которые никак не проявляются у носителя, но могут привести к нарушениям у эмбриона.

Для анализа кариотипа обычно используют венозную кровь или клетки костного мозга. Хромосомный набор возможно изучить даже у плода, тогда нужно взять образцы околоплодных вод или ворсин хориона.

Сначала выделенные клетки помещают в питательную среду, где их стимулируют к делению. Затем деление останавливают, а клетки обрабатывают специальным раствором и помещают на предметное стекло и окрашивают. Окрашивание позволяет увидеть уникальную генетическую структуру каждой клетки. После этого лаборант с помощью микроскопа фотографирует хромосомы и составляет из них упорядоченную структуру — кариограмму. Врач-цитогенетик анализирует кариограмму — оценивает количество, размер и структуру материала.

Оценку кариотипа в современных лабораториях проводят различными методами.

Стандартное кариотипирование

Электронная микроскопия всех хромосом с оценкой из числа, размеров, формы путем сравнения гомологов (хромосом из одной пары), а также сопоставления наблюдаемой картины с цитогенетической картой.

Метод FISH (флуоресцентная in situ гибридизация)

Позволяет изучить конкретные хромосомы или их участки с помощью специальных ДНК-зондов, меченных флуоресцентными красителями. Эти зонды становятся видны под специальным микроскопом. FISH помогает обнаружить микроделеции или выявить конкретную «сломанную» хромосому при некоторых заболеваниях.

Метод aCGH (микроматричная сравнительная геномная гибридизация)

Позволяет провести полное сканирование генома на наличие мельчайших хромосомных нарушений. В ходе анализа ДНК пациента и эталонную ДНК помечают разными флуоресцентными красителями и наносят на специальный чип, содержащий тысячи фрагментов ДНК. aCGH может обнаружить очень маленькие делеции или дупликации генетического материала, которые не видны при стандартном анализе кариотипа.

От сдачи крови до получения результата обычно проходит около двух-трех недель. Столько времени нужно для того, чтобы вырастить клетки и провести их тщательный анализ.

Специальная подготовка к обследованию не нужна. Можно сдать кровь в любое время вне зависимости от приема пищи.

Желательно не принимать накануне алкоголь, а также временным ограничением для сдачи анализа может быть перенесенное заболевание с подъемом температуры / прием антибиотиков — это не повлияет на результат, но может замедлить процесс деления клеток. Лучше всего проходить обследование спустя 2–4 недели после завершения лечения.

Исследование кариотипа позволяет выявить два типа аномалий: изменение числа хромосом и изменение их структуры.

Изменение числа означает, что в клетках присутствует не 46 хромосом, а больше или меньше. Это происходит из-за ошибок при делении половых клеток. Например, так случается при синдроме Дауна — в 21-й паре появляется лишняя третья хромосома.

Выделяют несколько вариантов такой патологии:

• трисомия — добавление еще одной хромосомы к паре;
• моносомия — утрата одной хромосомы из пары;
• полиплоидия — увеличение общего числа хромосом, кратным 23. Например, 69 или 92 хромосомы.

Изменение структуры подразумевает перестройки внутри одной или между разными хромосомами. При этом общее количество хромосом может оставаться нормальным — 46, но их форма и внутреннее строение меняются.

Выделяют несколько вариантов таких перестроек:

• транслокация — перенос участка одной хромосомы на другую;
• делеция — потеря участка хромосомы;
• дупликация — удвоение фрагмента хромосомы;
• инверсия — поворот участка хромосомы на 180 градусов.

По кариотипу можно диагностировать генетические заболевания, а также обнаружить носителя хромосомного аномалии. Например, иногда возникают сбалансированные структурные перестройки, при которых в кариотипе есть все хромосомы, но они расположены не на своем месте.

У носителя такой перестройки болезнь проявляться не будет. Но во время зачатия при образовании половых клеток транслокация может привести к тому, что ребенок унаследует несбалансированный кариотип. И часть генетического материала у него будет отсутствовать или окажется в избытке. Так эмбрион получит нарушения, которые могут привести к выкидышу или порокам развития.

Результат будет в виде краткой записи, составленной по международной цитогенетической номенклатуре. Эта запись выглядит как комбинация цифр и букв.

Первая цифра в записи обозначает общее количество хромосом в клетке. Например, 46,XX описывает нормальный женский кариотип, а 46,XY — нормальный мужской кариотип.

Если в кариотипе обнаруживают отклонение, его указывают следующим. Например, запись 47,XY+21 расшифровывается как мужской кариотип с 47 хромосомами вместо 46, где лишняя хромосома находится в 21-й паре. Эта запись соответствует синдрому Дауна.

Обозначения структурных перестроек в кариотипе выглядят сложнее. Например, 46,XX,t(14;21) означает, что у женщины есть сбалансированная транслокация между 14-й и 21-й хромосомами. Она здорова, но может передать «неправильный» генетический материал — и тогда у ребенка будет синдром Дауна.

Вот самые частые нарушения, которые можно выявить при кариотипировании:

Кариотип	Пояснение	Заболевание
47,ХХ,+21 47,ХY,+21	Трисомия по 21-й хромосоме	Синдром Дауна
47,ХХ,+18 47,ХY,+18	Трисомия по 18-й хромосоме	Синдром Эдвардса
47,ХХ,+13 47,ХY,+13	Трисомия по 13-й хромосоме	Синдром Патау
46,XX, 5р-	Делеция короткого плеча 5-й хромосомы	Синдром кошачьего крика
47,XXY 48,XXXY	Полисомия по X-хромосоме у мужчин	Синдром Клайнфельтера
45,X0 45,X0/46,XX 45,X/46,XY	Моносомия (в т. ч. мозаичная форма) по X-хромосоме	Синдром Шерешевского — Тернера

Результаты анализа расшифровывает врач-генетик. Он оценивает запись, соотносит ее с клинической картиной, историей болезни и семейным анамнезом. Врач может объяснить, чем опасно найденное отклонение для человека и его будущих детей, а также отличить патологию от безвредного изменения генов.

Если вам нужно сделать кариотипирование или разобраться в результатах уже готового анализа — запишитесь на консультацию к генетику. Врач объяснит все нюансы предстоящего обследования и расшифрует полученные данные.