ЦИТОГЕНЕТИКА: ИСТОРИЈА, ШТА ПРОУЧАВА, ТЕХНИКЕ, ПРИМЕНЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Цитогенетска је проучавање морфологије, структуре и функције хромозома, укључујући и њихове промене током соматских деобу ћелија, или митозе, а током репродуктивног деобу ћелија, или мејозе.

Цитологија такође проучава факторе који узрокују хромозомске промене, укључујући патолошке који се појављују из генерације у генерацију и еволуционе који делују током многих генерација.

Извор: пикабаи.цом

Историја

Године и догађаји који се памте у историји цитогенетике су следећи:

- 1842. Карл Вилхелм вон Нагели је приметио „пролазне матичне ћелије“, касније назване хромозоми.

- 1875. Едуард Страсбургер идентификовао је хромозоме у биљкама. Године 1979, Валтхер Флемминг је то учинио на животињама. Флемминг је сковао појмове хроматин, профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

- 1888. В. Валдеиер је сковао термин хромосом.

- 1893. Осцар Хертвиг ​​објавио је први текст о цитогенетикама.

- 1902. године Тхеодор Бовери и Валтер Суттон открили су хомологне хромозоме.

- 1905. године Неттие Стевенс идентификовала је И хромозом.

- 1937. Алберт Блакеслее и АГ Авери зауставили су метафазу колхицином, знатно олакшавајући посматрање хромозома.

- 1968. године Торбјорн Цасперссон и остали описали су групе К. Године 1971. Бернард Дутриллаук и Јероме Лејеуне описали су Р бендове.

- 1971. О Ц бендовима се расправљало на конференцији о номенклатури хумане хромозоме.

- 1975. Ц. Гоодпастуре и СЕ Блоом описали су Аг-НОР бојење.

- 1979, Јорге Иунис је описао методе високе резолуције за Г бендове.

- 1986–1988. Даниел Пинкел и Јое Граи су развили технику ФИСХ (флуоресцентна ин ситу хибридизација).

- 1989. Херманн - Јосеф Лудецке микродисектовани хромозоми.

- 1996. Евелин Сцхроцк и Тхомас Риед описали су мултихроматску спектралну кариотипску типизацију.

Открића код људи

Теодор Бовери је 1914. године сугерисао да је рак последица кромосомских промена. Године 1958., Цхарлес Е. Форд, приметио је кромосомске неправилности током леукемије.

1922. године Тхеопхилус Паинтер објавио је да људи имају 48 хромозома. Јо Хин Тјио и Алберт Леван трајали су до 1956. да утврде да у ствари имају 46 хромозома.

1932. године ПЈ Ваарденбург сугерисао је, без доказивања, да би Довнов синдром могао бити резултат хромозомске аберације. Јероме Лејеуне је 1959. године демонстрирао присуство екстра соматског хромозома код пацијената са Довновим синдромом.

Такође, 1959. године, Цхарлес Е. Форд је известио да женама са Турнеровим синдромом недостаје један од два Кс хромозома, док су Патрициа Јацобс и Јохн Стронг открили присуство додатног Кс хромозома код мушкараца са Клинефелтеровим синдромом.

1960. године ЈА Боок и Берта Сантессон описали су триплоидију, Клаус Патау је описао трисомију 13, а Јохн Едвардс описао трисомију 18.

Херберт Лубс је 1969. године први открио синдром Фрагиле Кс. Исте године, амниоцентеза је почела да се користи за цитогенетску дијагностику.

Област студирања

Цитогенетски стручњаци проучавају хромозомску еволуцију живих бића, користећи кариотипове за филогенетску анализу и решавање таксономских проблема.

Поред тога, они истражују епидемиолошке аспекте хуманих хромозомских аберација и фактора животне средине који их производе, дијагностицирају и лече пацијенте погођене хромозомским неправилностима и развијају молекуларне приступе за дешифровање структуре, функције и еволуције хромозома.

Морфологија хромосома

Сваки хромозом је сачињен од две хроматиде, које су повезане помоћу стезања званог центромера. Одсеци хромосома који полазе од центромера називају се кракови.

Хромосоми се називају метацентрични када имају центромере у средини; субметацентричне ако их имају мало удаљене од средине, тако да супротне руке нису једнаке дужине; акроцентрични ако је центромера близу једне од крајности; и телоцентрични ако је центромере само на једном крају хромозома.

Технике: обрада узорака

Кораци које треба предузети за обраду узорака су следећи.

Добијање узорка

Набавка потребног ткива, чување у медијуму и у одговарајућим бочицама.

Култура

С изузетком узорака за ФИСХ анализу, пре жетве потребан је период културе између једног дана и неколико недеља.

Берено

То је добијање ћелија у метафази.

Заустављање митозе

Стандардна цитогенетска анализа захтева заустављање митозе тако да ћелије остану у метафази, користећи колхицин или Цолцемид®.

Хипотонично лечење

Повећава запремину ћелија, што омогућава проширивању хромозома.

Фиксација

3: 1 метанол-сирћетна киселина користи се за уклањање воде из ћелија, очвршћавање мембрана и хроматина за бојење.

Припрема листа

Фиксне ћелије се шире на микроскопским слајдовима, након чега се суше.

Хромосомско обојење

Постоји неколико метода бојења како би се препознале разлике између хромозома. Најчешћи је Г.

Микроскопска анализа

Омогућава вам да одаберете погодне ћелије за посматрање и фотографисање хромозома.

Припрема кариограма

На основу фотографија ћелија у метафази, слике скупа хромозома репрезентативне ћелије сачињене су за касније проучавање.

Хромосом бендови

Постоје четири врсте хромосомских трака: хетерохроматски појасеви; еухроматски појасеви, региони за нуклеолус (НОРс); кинетохорес.

Хетерохроматски појасеви се појављују као дискретни блокови. Одговарају хетерохроматину који садржи веома понављајуће секвенце ДНК које представљају конвенционалне гене и које се не декондензују на интерфејсу.

Еухроматске траке састоје се од низа наизменичних сегмената на које бојење не утиче или на њих не утиче. Ови се тракови разликују по величини, формирајући карактеристичне обрасце карактеристичне за сваки пар хромозома неке врсте, што их чини врло корисним за идентификацију хромосомских транслокација и преуређења.

НОР-ови су сегменти хромозома који садрже стотине или хиљаде рибосомалних РНА гена. Они се обично визуализују као затегнутост.

Кинетохоре су места везивања вретена микротубула за хромозоме.

Хромосомско обојење трака

Хромосомско повезивање састоји се од техника бојења које откривају обрасце уздужне диференцијације (светла и тамна подручја) који се не могу видети другачије. Ови обрасци омогућавају поређење различитих врста и проучавање еволуционих и патолошких промена на нивоу хромозома.

Методе везивања хромосома дијеле се на оне које користе апсорпционо бојење, обично Гиемса пигменте, и оне које користе флуоресценцију. Методе бојења апсорпције захтевају прелиминарни физичко-хемијски третман, као што је описано у „Обрада узорака“.

Неке врсте везивања омогућавају доказе о обрасцима ограничених региона хромозома повезаних са функционалним својствима. Други омогућавају визуализацију разлика између хомологних хромозома који омогућавају идентификацију сегмената.

Ц бендови

Ц-опсег мрља већину хетерохроматских трака, што га чини универзалном техником да се покаже присуство хетерохроматина у хромозомима. Остале методе обојавају само део укупног хетерохроматина, чинећи их кориснијим од Ц-веза за разликовање врста хетерохроматина.

К опсези

К-лепљење је најстарија техника бојења. Своје име дугује употреби квинцинрина. Ефикасан је без обзира на методу припреме хромозома. То је алтернативни метод за везање Г. Ретко се користи, али његова поузданост чини га корисним када је материјал слаб или је тешко везати.

Г бендови

Г-опсег, заснован на употреби Гиемса и трипсина, данас се највише користи. Омогућује откривање транслокација, инверзија, брисања и дупликација. То је најчешће коришћена метода за карактеризацију кариотипова код кичмењака, а показује разлике између хромозома које се не могу разликовати на основу њихове морфологије.

Р бендови

Р врпца даје обрнути облик бојења у односу на Г опсег (светли Р траке једнаки су тамним Г опсезима и обрнуто). Р опсег је посебно користан за истицање крајева хромозома који су благо обојени када се користи Г опсег.

Т бендови

Т-опсег је варијанта Р-опсега у којем нема бојења већине интерстицијских трака хромозома, тако да су крајња подручја хромозома интензивно обојена.

Аг-НОР бендови

Аг-НОР трака користи се за проналажење НОР-а бојењем сребром. Код Аг-НОР повезивања неактивни НОР гени можда неће бити обојени. Због тога се овај опсег користи за проучавање промена у активности рибосомалних гена током гаметогенезе и ембрионалног развоја.

Флуоресцентна ин ситу хибридизација (ФИСХ)

ФИСХ врпца омогућава визуелни приказ хромозома помоћу флуоресцентно обележених сонди. ФИСХ технологија омогућава кариотипску анализу ћелија које се не деле.

ФИСХ повезивање омогућава детекцију специфичних низова ДНК у хромосомима, ћелијама и ткивима. Због тога се може користити за откривање кромосомских абнормалности које укључују мале сегменте ДНК.

ФИСХ бандовање отворило је пут за још две софистициране повезане технике, познате као спектрални кариотипизација (СКИ) и вишебојне ФИСХ (М-ФИСХ).

У СКИ и М-ФИСХ користе се флуоресцентне боје, које заједно производе комбинације боја, по једну за сваки хромозом. Ове технике су биле веома корисне у откривању сложених хромозомских аберација, попут оних које се виде код одређених тумора и код акутне лимфобластичне леукемије.

Медицинске апликације

- Цитогенетика рака. У туморима су честе хромосомске аберације и анеуплоидије. Хромосомске транслокације могу имати канцерогене ефекте кроз производњу фузијских протеина. Цитогенетика се користи за праћење напретка лечења рака.

- Крхка места и лом хромозома. Крхка места хромозома могу довести до патологија као што је Фрагиле Кс синдром. Изложеност цитотоксичним агенсима може изазвати лом хромозома. Носачима одређених аутосомалних мутација недостаје способност поправљања ДНК оштећених током лома хромозома.

- Нумеричке неправилности хромозома. Број хромозома може дијагностицирати трисомију, попут оне која изазива Довнове, Едвардсове и Патау синдроме. Такође омогућава дијагнозу Турнеровог и Клинефелтеровог синдрома.

- Код хроничне мијелоичне леукемије, бела крвна зрнца имају "Филаделфијски хромозом". Овај ненормални хромозом је резултат транслокације хромозома 9 и 22.

Референце

1. Абботт, ЈК, Норден, АК, Ханссон, Б. 2017. Еволуција полних хромозома: историјски увиди и будуће перспективе. Зборник радова Краљевског друштва Б, 284, 20162806.
2. Цреган, ЕРЦ 2008. Све о митози и мејози. Објављивање материјала од стране наставника, Хунтингтон Беацх, ЦА.
3. Герсен, СЛ, Кеагле, МБ, едс. 2013. Принципи клиничке цитогенетике. Спрингер, Нев Иорк.
4. Госден, ЈР, ед. 1994. Методе у молекуларној биологији, вол. 29. Протоколи за анализу хромосома. Хумана Пресс, Тотова, Њ
5. Хугхес, ЈФ, Паге, ДЦ 2015. Биологија и еволуција И хромосома сисара. Годишњи преглед генетике, 49, 22.1–22.21.
6. Каннан, ТП, Алви, ЗБ 2009. Цитогенетика: прошлост, садашњост и будућност. Малаисиан Јоурнал оф Медицал Сциенцес, 16, 4–9.
7. Лавце, ХЈ, Бровн, МГ 2017. Цитогенетика: преглед. У: Приручник за лабораторију за цитогенетику АГТ, четврто издање. Арсхам, МС, Барцх, МЈ, Лавце, ХЈ, едс. Вилеи, Нев Иорк.
8. Сацердот, Ц., Лоуис, А., Бон, Ц., Бертхелот, Ц., Цроллиус, ХР 2018. Еволуција хромосома у настанку генома краљежњака предака. Геноме Биологи, 19, 166.
9. Сцхуберт, И. 2007. Еволуција хромосома. Тренутно мишљење о биологији биљака, 10, 109-115.
10. Сцхулз-Сцхаеффер, Ј. 1980. Цитогенетика - биљке, животиње, људи. Спрингер-Верлаг, Нев Иорк.