SITOGENETIK: TARIH, NE INCELEDIĞI, TEKNIKLER, UYGULAMALAR - BIYOLOJI - 2024

Sitogenetik somatik hücre bölünmesi veya mitoz sırasında değişiklikler dahil olmak üzere kromozom morfolojisi, yapısı ve fonksiyonu, bir çalışmadır ve üreme hücre bölünmesi veya meiosis.

Sitoloji ayrıca, bir nesilden diğerine görünen patolojik olanlar ve birçok nesil boyunca etki eden evrimsel olanlar dahil olmak üzere kromozomal değişikliklere neden olan faktörleri de inceler.

Kaynak: Pixabay.com

Tarih

Sitogenetik tarihindeki unutulmaz yıllar ve olaylar şu şekildedir:

- 1842'de Karl Wilhelm von Nägeli, daha sonra kromozom olarak adlandırılan "geçici kök hücreler" gözlemledi.

- 1875'te Eduard Strasburger bitkilerdeki kromozomları tanımladı. 1979'da Walther Flemming bunu hayvanlarda yaptı. Flemming, kromatin, faz, metafaz, anafaz ve telofaz terimlerini icat etti.

- 1888'de W. Waldeyer kromozom terimini ortaya attı.

- 1893'te Oscar Hertwig, sitogenetik üzerine ilk metni yayınladı.

- 1902'de Theodor Boveri ve Walter Sutton homolog kromozomları keşfetti.

- 1905'te Nettie Stevens, Y kromozomunu tanımladı.

- 1937'de Albert Blakeslee ve AG Avery, metafazı kolşisin ile durdurarak kromozomların gözlemlenmesini büyük ölçüde kolaylaştırdı.

- 1968'de Torbjörn Caspersson ve diğerleri Q bantlarını tanımladılar.1971'de Bernard Dutrillaux ve Jerome Lejeune R bantlarını tanımladılar.

- 1971'de, insan kromozom terminolojisi üzerine bir konferansta C bantları tartışıldı.

- 1975'te C. Goodpasture ve SE Bloom Ag-NOR boyamasını tanımladı.

- 1979'da Jorge Yunis, G bantları için yüksek çözünürlük yöntemlerini tanımladı.

- 1986-1988'de Daniel Pinkel ve Joe Gray, FISH (floresan in situ hibridizasyon) tekniğini geliştirdi.

- 1989'da Hermann - Josef Lüdecke kromozomları mikrodisne etti.

- 1996 yılında, Evelyn Schröck ve Thomas Ried çok renkli spektral karyotipik tiplemeyi tanımladılar.

İnsanlarda keşifler

1914'te Theodor Boveri, kanserin kromozomal değişikliklerden kaynaklanabileceğini öne sürdü. 1958'de Charles E. Ford, lösemi sırasında kromozomal anormallikler gözlemledi.

1922'de Theophilus Painter, insanların 48 kromozoma sahip olduğunu yayınladı. Jo Hin Tjio ve Albert Levan'ın aslında 46 kromozoma sahip olduklarını tespit etmeleri 1956'ya kadar sürdü.

1932'de PJ Waardenburg, Down sendromunun bir kromozomal sapmanın sonucu olabileceğini kanıtlamadan önerdi. 1959'da Jerome Lejeune, Down sendromlu hastalarda ekstra somatik bir kromozomun varlığını gösterdi.

Yine 1959'da Charles E. Ford, Turner sendromlu kadınlarda iki X kromozomundan birinin bulunmadığını bildirirken, Patricia Jacobs ve John Strong, Klinefelter sendromlu erkeklerde ek bir X kromozomunun varlığını keşfetti.

1960 yılında JA Böök ve Berta Santesson triploidiyi, Klaus Patau trizomi 13'ü ve John Edwards trizomi 18'i tanımladı.

1969'da Herbert Lubs İlk olarak Frajil X sendromunu keşfetti. Aynı yıl amniyosentez sitogenetik tanı için kullanılmaya başlandı.

Çalışma alanı

Sitogenetikçiler, filogenetik analiz yapmak ve taksonomik problemleri çözmek için karyotipleri kullanarak canlıların kromozomal evrimini incelerler.

Ek olarak, insan kromozom anormalliklerinin epidemiyolojik yönlerini ve bunları üreten çevresel faktörleri araştırır, kromozom anormalliklerinden etkilenen hastaları teşhis ve tedavi eder ve kromozomların yapısını, işlevini ve evrimini deşifre etmek için moleküler yaklaşımlar geliştirirler.

Kromozom morfolojisi

Her bir kromozom, sentromer adı verilen bir daralma ile bir arada tutulan iki kromatidden oluşur. Kromozomun sentromerden başlayan bölümlerine kollar denir.

Kromozomlar, ortalarında sentromere sahip olduklarında metasentrik olarak adlandırılır; orta kısımdan biraz uzakta varsa submetasentrik, böylece zıt kollar eşit uzunlukta olmaz; centromere aşırı uçlardan birine yakınsa akrosantrik; ve sentromer, kromozomun sadece bir ucundaysa telosentrik.

Teknikler: örnek işleme

Örnekleri işlemek için atılacak adımlar aşağıdaki gibidir.

Numunenin alınması

Gerekli dokunun alınması, ortamda ve uygun şişelerde saklanması.

Kültür

FISH analizi için numuneler haricinde, hasattan önce bir gün ile birkaç hafta arasında bir kültür periyodu gereklidir.

Hasat

Metafazda hücrelerin elde edilmesidir.

Mitozu durdurmak

Standart sitogenetik analiz, kolşisin veya Colcemid® kullanarak hücrelerin metafazda kalması için mitozun durdurulmasını gerektirir.

Hipotonik tedavi

Kromozomların genişlemesini sağlayan hücre hacmini arttırır.

tespit

3: 1 metanol - asetik asit, hücrelerden suyu çıkarmak, zarları sertleştirmek ve boyama için kromatini kullanmak için kullanılır.

Sac hazırlama

Sabitlenen hücreler mikroskop lamlarına yayılır ve ardından kurutulur.

Kromozom boyama

Kromozomlar arasındaki farklılıkları tanımak için birkaç boyama yöntemi vardır. En yaygın olanı G.

Mikroskobik analiz

Kromozomları gözlemlemek ve fotoğraflamak için uygun hücreleri seçmenize izin verir.

Karyogramların hazırlanması

Metafazdaki hücrelerin fotoğraflarına dayanarak, temsili bir hücrenin kromozom setinin görüntüleri daha sonraki çalışmalar için oluşturulur.

Kromozom bantları

Dört tip kromozomal bant vardır: heterokromatik bantlar; ökromatik bantlar, nükleolus düzenleyen bölgeler (NOR'ler); kinetokorlar.

Heterokromatik bantlar, ayrı bloklar olarak görünür. Geleneksel genleri temsil eden ve arayüzde yoğunlaştırılmayan yüksek oranda tekrarlayan DNA dizileri içeren heterokromatine karşılık gelirler.

Ökromatik bantlar, boyamadan etkilenen veya etkilenmeyen bir dizi alternatif segmentten oluşur. Bu bantlar boyut olarak farklılık gösterir ve bir türün her bir kromozom çiftinin karakteristik özelliklerini oluşturur, bu da onları kromozomal translokasyonları ve yeniden düzenlemeleri tanımlamak için çok yararlı kılar.

NOR'lar, kromozomların yüzlerce veya binlerce ribozomal RNA geni içeren segmentleridir. Genellikle kısıtlamalar olarak görselleştirilirler.

Kinetokorlar, mikrotübül milinin kromozomlara bağlanma bölgeleridir.

Kromozomal bant boyama

Kromozom bantlama, başka türlü görülemeyen uzunlamasına farklılaşma modellerini (açık ve koyu bölgeler) ortaya çıkaran boyama tekniklerinden oluşur. Bu modeller, farklı türleri karşılaştırmayı ve kromozom düzeyinde evrimsel ve patolojik değişiklikleri incelemeyi mümkün kılar.

Kromozom bantlama yöntemleri, absorpsiyon boyama kullananlara, tipik olarak Giemsa pigmentlerine ve floresan kullananlara ayrılır. Absorpsiyon boyama yöntemleri, "Numune İşleme" bölümünde açıklandığı gibi bir ön fiziko-kimyasal işlem gerektirir.

Bazı bantlama türleri, fonksiyonel özelliklerle ilgili sınırlı kromozom bölgelerinin modellerinin kanıtına izin verir. Diğerleri, segmentlerin tanımlanmasını mümkün kılan homolog kromozomlar arasındaki farklılıkların görselleştirilmesine izin verir.

C bantları

C-bandı, heterokromatik bantların çoğunu boyayarak, kromozomlarda heterokromatinin varlığını gösteren evrensel bir teknik haline getirir. Diğer yöntemler, toplam heterokromatinin sadece bir kısmını boyayarak, onları heterokromatin türleri arasında ayrım yapmak için C-bantlamadan daha yararlı hale getirir.

Q bantları

Q-bantlama, en eski boyama tekniğidir. Adını kinakrin kullanımına borçludur. Kromozom hazırlama yönteminden bağımsız olarak etkilidir. G bantlamaya alternatif bir yöntemdir, nadiren kullanılır, ancak güvenilirliği, malzeme kıt olduğunda veya bantlanmanın zor olduğu durumlarda yararlıdır.

G bantları

Giemsa ve tripsin kullanımına dayanan G-bandı, günümüzde en çok kullanılanıdır. Translokasyonların, inversiyonların, silmelerin ve tekrarların tespitine izin verir. Sadece morfolojilerine göre ayırt edilemeyen kromozomlar arasındaki farklılıkları gösteren omurgalılarda karyotiplerin karakterizasyonu için en çok kullanılan yöntemdir.

R bantları

R bandı, G bandına göre ters bir boyama modeli oluşturur (açık R bantları koyu G bantlarına eşittir ve tersi). R bandı, G bandı kullanıldığında hafifçe lekelenen kromozomların uçlarını vurgulamak için özellikle yararlıdır.

T bantları

T bandı, kromozomların ara bantlarının çoğunun boyanmadığı, kromozomların uç bölgelerinin yoğun bir şekilde boyandığı R bandı varyantıdır.

Ag-NOR bantları

Ag-NOR bantlaması, NOR'leri gümüş boyama ile bulmak için kullanılır. Ag-NOR bantlamasında, inaktif NOR genleri boyanmayabilir. Bu nedenle, bu bantlama gametogenez ve embriyonik gelişim sırasında ribozomal genlerin aktivitesindeki değişiklikleri incelemek için kullanılır.

Floresan yerinde hibridizasyon (FISH)

FISH bantlaması, kromozomların floresan etiketli problar kullanılarak görselleştirilmesini sağlar. FISH teknolojisi, bölünmeyen hücrelerin karyotipik analizine izin verir.

FISH bantlaması, kromozomlarda, hücrelerde ve dokularda spesifik DNA dizilerinin saptanmasına izin verir. Bu nedenle, küçük DNA segmentlerini içeren kromozomal anormallikleri tespit etmek için kullanılabilir.

FISH bantlama, spektral karyotipleme (SKY) ve çok renkli FISH (M-FISH) olarak bilinen iki daha karmaşık ilgili tekniğin yolunu açtı.

SKY ve M-FISH'de, her kromozom için bir tane olmak üzere birlikte renk kombinasyonları üreten floresan boyalar kullanılır. Bu teknikler, belirli tümörlerde ve akut lenfoblastik lösemide görülen karmaşık kromozomal anormalliklerin saptanmasında çok yararlı olmuştur.

Tıbbi uygulamalar

- Kanserin sitogenetiği. Tümörlerde kromozomal anormallikler ve anöploidi yaygındır. Kromozomal translokasyonlar, füzyon proteinlerinin üretimi yoluyla kanserojen etkilere sahip olabilir. Sitogenetik, kanser tedavilerinin ilerlemesini izlemek için kullanılır.

- Kırılgan bölgeler ve kromozom kırığı. Kırılgan kromozom bölgeleri, Fragile X sendromu gibi patolojilere yol açabilir. Sitotoksik ajanlara maruz kalma, kromozom kırılmasına neden olabilir. Belirli otozomal mutasyonların taşıyıcıları, kromozom kırılması sırasında hasar gören DNA'yı onarma yeteneğinden yoksundur.

- Kromozomların sayısal anormallikleri. Kromozom sayımı, Down, Edwards ve Patau sendromlarına neden olan gibi trizomileri teşhis edebilir. Ayrıca Turner ve Klinefelter sendromlarının teşhisine de izin verir.

- Kronik miyelojenöz lösemide, beyaz kan hücrelerinde "Philadelphia kromozomu" bulunur. Bu anormal kromozom, kromozom 9 ve 22'nin yer değiştirmesinin sonucudur.

Referanslar

1. Abbott, JK, Nordén, AK, Hansson, B. 2017. Cinsiyet kromozomunun evrimi: tarihsel içgörüler ve geleceğe yönelik perspektifler. Kraliyet Cemiyeti B Bildirileri, 284, 20162806.
2. Cregan, ERC 2008. Mitoz ve mayoz hakkında her şey. Öğretmen Tarafından Oluşturulan Materyaller Yayıncılık, Huntington Beach, CA.
3. Gersen, SL, Keagle, MB, editörler. 2013. Klinik sitogenetik ilkeleri. Springer, New York.
4. Gosden, JR, ed. 1994. Methods in moleküler biyoloji, Cilt 29. Kromozom analiz protokolleri. Humana Press, Totowa, NJ
5. Hughes, JF, Page, DC 2015. Memeli Y kromozomlarının biyolojisi ve evrimi. Genetik Yıllık İnceleme, 49, 22.1–22.21.
6. Kannan, TP, Alwi, ZB 2009. Sitogenetik: geçmiş, şimdi ve gelecek. Malezya Tıp Bilimleri Dergisi, 16, 4–9.
7. Lawce, HJ, Brown, MG 2017. Sitogenetik: genel bir bakış. İçinde: AGT Sitogenetik Laboratuvar Kılavuzu, Dördüncü Baskı. Arsham, MS, Barch, MJ, Lawce, HJ, eds. Wiley, New York.
8. Sacerdot, C., Louis, A., Bon, C., Berthelot, C., Crollius, HR 2018. Atasal omurgalı genomunun kökeninde kromozom evrimi. Genom Biyolojisi, 19, 166.
9. Schubert, I. 2007. Kromozom evrimi. Bitki Biyolojisinde Güncel Görüş, 10, 109-115.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Sitogenetik - bitkiler, hayvanlar, insanlar. Springer-Verlag, New York.