Karotyoping: wat het kan onthullen en hoe het wordt gedaan

Een karyotype is, vrij letterlijk, een foto van de chromosomen die in een cel bestaan. Een arts kan tijdens de zwangerschap een karyotype bestellen om te screenen op veelvoorkomende aangeboren afwijkingen. Het wordt soms ook gebruikt om een ​​diagnose van leukemie te helpen bevestigen. Minder vaak wordt een karyotype gebruikt om ouders te screenen voordat ze zwanger worden als ze het risico lopen om een ​​genetische aandoening door te geven aan hun baby. Afhankelijk van het doel van het testen, kan de procedure een bloedtest, beenmergaspiratie of dergelijke gebruikelijke prenatale procedures zoals vruchtwaterpunctie of chorionische villus-bemonstering omvatten.

Genetica Basics

Chromosomen zijn de draadachtige structuren in de kern van cellen die we van onze ouders erven en die onze genetische informatie in de vorm van genen dragen. Genen sturen de synthese van eiwitten in ons lichaam, wat bepaalt hoe we eruit zien en functioneren.

Alle mensen hebben meestal 46 chromosomen, waarvan 23 we erven van onze moeders en vaders, respectievelijk. De eerste 22 paren worden autosomen genoemd, die onze unieke biologische en fysiologische kenmerken bepalen. Het 23e paar bestaat uit geslachtschromosomen (bekend als X of Y), die aangeven of we vrouwelijk of mannelijk zijn.

Elke fout in genetische codering kan van invloed zijn op de ontwikkeling en de manier waarop ons lichaam werkt. In sommige gevallen kan dit ons in een verhoogd risico op een ziekte of een fysiek of intellectueel defect plaatsen. Een karyotype stelt artsen in staat om deze fouten te detecteren.

Chromosomale defecten treden op wanneer een cel zich deelt tijdens de ontwikkeling van de foetus. Elke deling die optreedt in de voortplantingsorganen wordt meiose genoemd. Elke deling die optreedt buiten de voortplantingsorganen wordt mitose genoemd.

Wat een Karyotype kan laten zien

Een karyotype karakteriseert chromosomen op basis van hun grootte, vorm en aantal om zowel numerieke als structurele defecten te identificeren.Hoewel numerieke afwijkingen die zijn waarbij u ofwel te weinig of te veel chromosomen hebt, kunnen structurele afwijkingen een breed scala aan chromosomale fouten omvatten, waaronder:

• Deletions, waarin een deel van een chromosoom ontbreekt
• translocaties, waarin een chromosoom niet is waar het zou moeten zijn
• inversies, waarin een deel van een chromosoom in de tegenovergestelde richting omkeerde
• duplicaties, in welk deel van een chromosoom per ongeluk wordt gekopieerd

Numerieke afwijkingen

Sommige mensen worden geboren met een extra of een ontbrekend chromosoom. Als er meer dan twee chromosomen zijn waar er slechts twee zouden moeten zijn, wordt dit een trisomie genoemd. Als er een ontbrekend of beschadigd chromosoom is, is dat een monosomie.

Onder sommige van de numerieke afwijkingen die een karyotype kan detecteren zijn:

• Downsyndroom (trisomie 21), waarbij een extra chromosoom 21 onderscheidende gelaatstrekken en intellectuele handicaps veroorzaakt
• Edward syndroom (trisomie 18), waarbij het extra chromosoom 18 zich vertaalt naar een hoog risico op overlijden vóór de eerste verjaardag
• Patau-syndroom (trisomie 13), waarbij een extra chromosoom 18 de waarschijnlijkheid van een hartprobleem, een verstandelijke beperking en de dood vóór het eerste jaar vergroot
• Turner-syndroom (monosomie X), waarbij een ontbrekend of beschadigd X-chromosoom bij meisjes zich vertaalt naar een kortere lengte, een verstandelijke beperking en een verhoogd risico op hartproblemen
• Klinefelter-syndroom (XXY-syndroom), waarbij een extra X-chromosoom bij jongens onvruchtbaarheid, leerstoornissen en onderontwikkelde genitaliën kan veroorzaken

Structurele afwijkingen

Structurele afwijkingen worden niet zo vaak gezien of geïdentificeerd als trisomieën of monosomieën, maar ze kunnen net zo serieus zijn. Voorbeelden zijn;

• Ziekte van Charcot-Marie-Tooth, veroorzaakt door een duplicatie van chromosoom 17, wat leidt tot verminderde spieromvang, spierzwakte en motorische en evenwichtsmoeilijkheden
• Chromosoom 9-inversie, geassocieerd met een verstandelijke beperking, gezichts- en schedelmisvorming, onvruchtbaarheid en herhaald zwangerschapsverlies
• Cri-du-Chat-syndroom, waarbij de deletie van chromosoom 5 een vertraagde ontwikkeling, kleine hoofdomvang, leerstoornis en kenmerkende gelaatstrekken veroorzaakt
• Philadelphia-chromosoom, veroorzaakt door de reciprocale translocatie van chromosomen 9 en 22, resulterend in een hoog risico op chronische myeloïde leukemie
• Williams-syndroom, waarbij de translocatie van chromosoom 7 leidt tot een verstandelijke beperking, hartproblemen, opvallende gelaatstrekken en uitgaande, boeiende persoonlijkheden

De expressie van structurele chromosomale abnormaliteiten is enorm. Zo wordt ergens tussen de 2 procent en 3 procent van het Down-syndroom gevallen veroorzaakt door een translocatie op chromosoom 21. Niet alle chromosomale afwijkingen leiden echter tot ziekte. Sommigen kunnen zelfs nuttig zijn.

Een voorbeeld hiervan is sikkelcelziekte (SCD) veroorzaakt door een defect op chromosoom 11. Hoewel het erven van twee van deze chromosomen tot SCD leidt, kan slechts één iemand u beschermen tegen malaria. Van andere defecten wordt aangenomen dat ze bescherming bieden tegen HIV, en de productie van algemeen neutraliserende HIV-antilichamen (BnAbs) stimuleren in een zeldzame subset van geïnfecteerde mensen.

indicaties

Bij gebruik voor prenatale screening worden karyotypen meestal uitgevoerd tijdens het eerste trimester en opnieuw in het tweede trimester. De standaard panel tests voor 19 verschillende aangeboren ziekten, waaronder het syndroom van Down en cystic fibrosis.

Karyotypen worden soms gebruikt voor preconceptionele screening onder specifieke omstandigheden, namelijk:

• Voor paren met een gedeelde voorouderlijke geschiedenis van een genetische ziekte
• Wanneer een partner een genetische ziekte heeft
• Wanneer bekend is dat een partner een autosomale recessieve mutatie heeft (een die alleen ziekte kan veroorzaken als beide partners dezelfde mutatie bijdragen)

Karyotypering wordt niet gebruikt voor routinematige preconception screening, maar eerder voor paren waarvan het risico als hoog wordt beschouwd. Voorbeelden zijn Ashkanzi-joodse stellen met een hoog risico op de ziekte van Tay-Sachs of Afrikaanse Amerikaanse stellen met een familiegeschiedenis van sikkelcelziekte.

Stellen die ofwel niet in staat zijn zwanger te worden of een terugkerende miskraam kunnen meemaken, kunnen ook karyotypering van de ouder ondergaan als alle andere oorzaken zijn onderzocht en uitgesloten.

Ten slotte kan een karyotype worden gebruikt om chronische myeloïde leukemie te bevestigen in associatie met andere tests. (De aanwezigheid van het Philadelphia-chromosoom op zichzelf kan de diagnose van kanker niet bevestigen.)

Hoe ze worden uitgevoerd

Een karyotype kan theoretisch op elke lichaamsvloeistof of elk lichaamsweefsel worden uitgevoerd, maar in de klinische praktijk worden op vier manieren monsters genomen:

• amniocentesis omvat het inbrengen van een naald in de buik om een ​​kleine hoeveelheid vruchtwater uit de baarmoeder te verkrijgen; het wordt uitgevoerd met behulp van een echografie om schade aan de foetus te voorkomen. De procedure wordt uitgevoerd tussen week 15 en 20 van de zwangerschap. Hoewel relatief veilig, is vruchtwaterpunctie geassocieerd met een één-op-twee kans op een miskraam.
• Chorionic villus sampling (CVS) maakt ook gebruik van een buiknaald om een ​​monster van cellen uit placentaire weefsels te extraheren. Typisch uitgevoerd tussen de weken 10 en 13 van de zwangerschap, CVS draagt ​​een een-op-100 risico op een miskraam.
• Phlebotomy is de medische term voor een bloedafname. Het bloedmonster wordt meestal verkregen uit een ader in uw arm, die vervolgens wordt blootgesteld aan ammoniakchloride om leukocyten (witte bloedcellen) te isoleren voor karyotypering. Pijn, zwelling en infectie op de injectieplaats zijn mogelijk.
• Beenmerg aspiratie kan worden gebruikt om te helpen bij de diagnose van chronische myeloïde leukemie. Het wordt meestal uitgevoerd door een naald in het midden van het heupbot te steken en wordt onder lokale anesthesie in het kantoor van een arts gedaan.Pijn, bloeding en infectie behoren tot de mogelijke bijwerkingen.

Voorbeeldevaluatie

Nadat het monster is verzameld, wordt het in een laboratorium geanalyseerd door een specialist die bekend staat als een cytogeneticus. Het proces begint met het laten groeien van de verzamelde cellen in een met voedingsstoffen verrijkte media. Dit helpt om het stadium van de mitose aan te wijzen waarin de chromosomen het meest te onderscheiden zijn.

De cellen worden vervolgens op een glaasje geplaatst, gekleurd met een fluorescente kleurstof en gepositioneerd onder de lens van een elektronenmicroscoop. De cytogeneticus neemt vervolgens microfoto's van de chromosomen en rangschikt de beelden opnieuw als een legpuzzel om de 22 paren van autosomale chromosomen en twee paren geslachtschromosomen correct te matchen.

Zodra de afbeeldingen correct zijn gepositioneerd, worden ze geëvalueerd om te bepalen of er chromosomen ontbreken of zijn toegevoegd. De kleuring kan ook helpen structurele afwijkingen aan te tonen, hetzij omdat de bandpatronen op de chromosomen niet overeenkomen of ontbreken, of omdat de lengte van een chromosomale "arm" langer of korter is dan de andere.

resultaten

Elke afwijking wordt vermeld in een karyotype rapport van het betrokken chromosoom en de kenmerken van de afwijking. Deze bevindingen zullen vergezeld gaan van "mogelijke", "waarschijnlijke" of "definitieve" interpretaties. Sommige aandoeningen kunnen definitief worden gediagnosticeerd met een karyotype; anderen kunnen dat niet.

Resultaten van een prenataal karyotype duren tussen 10 en 14 dagen. Anderen zijn meestal binnen drie tot zeven dagen klaar. Terwijl uw arts gewoonlijk de resultaten met u zal bekijken, kan een genetisch adviseur bij de hand zijn om u te helpen beter te begrijpen wat de resultaten betekenen en niet betekenen. Dit is vooral belangrijk als een aangeboren aandoening wordt gedetecteerd of een screening voor de voorkennis een verhoogd risico op een erfelijke ziekte aan het licht brengt als u een baby krijgt.