Наследственные болезни человека: цитогенетические аспекты, введение
Хромосомы надежно защищены от изменений, так как в большинстве случаев хромосомные аномалии, то есть хромосомные аберрации или изменение числа хромосом, вредны для организма. Лишь изредка хромосомные аберрации (причем только такие, которые не приводят к делеции или удвоению участков хромосом) передаются из поколения в поколение. Аномальное число аутосом , за исключением трисомии по самой короткой хромосоме, обычно приводит к ранней смерти. Напротив, аномальное число половых хромосом часто не вызывает тяжелых последствий, хотя, как правило, нарушает репродуктивную функцию . Хромосомные аномалии - основная причина самопроизвольных абортов и внутриутробной гибели плода . Кроме того, такие нарушения приводят к анатомическим дефектам , умственной отсталости , поведенческим расстройствам , нарушению роста и нарушению полового развития . Иногда хромосомные аберрации выявляют у внешне здоровых людей - при бесплодии , привычных абортах или когда у них рождаются дети с врожденными пороками .
Хромосомные аномалии, как правило, имеются во всех клетках больного, но они могут возникать и в отдельной соматической клетке . Если нарушение затрагивает гены, контролирующие пролиферацию , то такая клетка иногда получает преимущество перед нормальными клетками, и тогда среди нормальных клеток будет расти клон клеток с хромосомной аномалией. Далеко не все такие клоны вызывают заболевания, но иногда они развиваются в злокачественное новообразование .
С помощью световой микроскопии можно исследовать метафазные хромосомы человека в любой ткани, где имеется достаточное число делящихся клеток. Препараты приготавливают практически из любой эмбриональной ткани, костного мозга, лимфоидной ткани и тканей злокачественных опухолей. Для выявления мозаицизма или химеризма нужно исследовать несколько тканей. Ткани, в которых деление клеток происходит редко, можно поместить в культуру, простимулировать их деление, а затем приготовить препараты метафазных хромосом. Для выявления хромосомных аномалий, стабильных в ряду клеточных поколений, обычно используют Т-лимфоциты, деление которых стимулируют фитогемагглютинином. При некоторых миелопролиферативных заболеваниях и лейкозах лейкоциты начинают делиться самопроизвольно спустя несколько часов после их помещения в культуру. В пренатальной диагностике широко используют амниоциты . Препараты метафазных хромосом приготавливают также из клеток ворсин хориона, полученных при биопсии в I триместре беременности, или клеток, выделенных из ткани плода после самопроизвольного аборта. Используют также культуру фибробластов из биоптатов кожи или других тканей, хотя в этом случае приготовление цитогенетических препаратов занимает больше времени. При неясных случаях бесплодия препараты мейотических хромосом из биоптатов яичек иногда полезны для идентификации транслокаций и наследуемых нарушений спаривания хромосом в мейозе.
Сочетание традиционных методов с молекулярно-генетическими методами и флюоресцентной микроскопией позволяет выявить трисомию, транслокации, дупликации или делеции участков хромосом. Нарушения, неразличимые при дифференциальном окрашивании хромосом, выявляют с помощью олигонуклеотидных зондов, специфичных для большого числа маркеров, положение которых в геноме известно и которые в совокупности охватывают практически весь геном. С помощью таких зондов и метода флюоресцентной гибридизации in situ можно "раскрасить" хромосомы по всей длине (полнохромосомные зонды) и выявить, например, транслокацию участка данной хромосомы на другую хромосому или трисомию по хромосоме или ее отдельному участку. Эти методы позволяют локализовать на хромосоме известные последовательности ДНК, в том числе отдельные гены, и определять порядок их расположения.
Иногда исследование интерфазных ядер с помощью полнохромосомных зондов или зондов, сконструированных на основе клонированных последовательностей, позволяет избежать анализа препаратов метафазных хромосом. Метод флюоресцентной гибридизации in situ в сочетании с микроскопией, блоттингом по Саузерну и ПЦР позволяет установить подробный характер хромосомных аномалий, как наследственных, так и возникающих в клоне трансформированных клеток.
Иногда анализ метафазных или анафазных хромосом используют, чтобы выявить повреждения генома под действием факторов окружающей среды (облучения, химических агентов, вирусов) или нестабильность генома. Для такого анализа берут клетки, способные к делению in vivo, и инкубируют короткое время in vitro ( рис. 66.4 ).
