Was ist die zytogenetische Studie? Zytogenetische Analyse und Früherkennung von Krankheiten

By Cristiano Antonio On 31. Dezember 2022

Die zytogenetische Analyse (oder Chromosomenkarte oder Karyotyp) ist die Untersuchung der Chromosomen von Zellen

Chromosomen enthalten Gene, die aus DNA bestehen, dem Molekül, das alle Informationen enthält, die für den „Aufbau“ des Individuums und das Funktionieren des Organismus notwendig sind.

In den Zellen des Menschen gibt es 46 Chromosomen: 23 Chromosomen stammen vom Vater mit dem Spermium und 23 von der Mutter mit der Eizelle.

Spermatozoen und Eizellen sind Keimzellen und die einzigen, die nur 23 Chromosomen enthalten.

Wenn das Spermium das X-Chromosom trägt, wird ein Weibchen geboren, wenn es das Y-Chromosom trägt, wird ein Männchen geboren.

Der Karyotyp einer normalen Frau ist daher 46, XX, während der eines Mannes 46, XY ist.

Um Chromosomen zu untersuchen, müssen Kulturtechniken angewendet werden, da sie nur während der Zellteilung sichtbar gemacht werden können.

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Was ist der Zweck einer zytogenetischen Studie?

Die zytogenetische Untersuchung wird verwendet, um zu verifizieren, dass es keine Veränderungen in der Anzahl und/oder Struktur von Chromosomen gibt, die für Krankheiten verantwortlich sein könnten, die durch geistige Behinderung (z. B. Down-Syndrom), Unfruchtbarkeit/Sterilität (z. B. Turner- und Klinefelter-Syndrom), Psychomotorik und Sprache, Wachstum und Entwicklungsverzögerung.

Wiederholte frühe Fehlgeburten können auch das Ergebnis eines Chromosomenfehlers bei einem der Elternteile sein (3-5 % der Fälle).

Wann ist eine zytogenetische Untersuchung sinnvoll?

Pränatale Zytogenetik

Sie wird bei Schwangerschaften durchgeführt, bei denen ein erhöhtes Risiko für Chromosomenanomalien beim Fötus besteht: mütterliches Alter 35 Jahre oder älter (vor der Geburt des Kindes), Kind mit einem Chromosomenzahlfehler, Eltern mit strukturellen Veränderungen, die klinisch nicht erkennbar sind Anzeichen, Eltern mit fehlerhafter Geschlechtschromosomenzahl (z. B. 47,XXX; 47,XXY ), fetale Anomalien, die durch Ultraschall festgestellt werden, Hinweise aus biochemischen Tests (z. B. Bi-Test), wiederholte Fehlgeburten.

Eine transabdominale Zottenentnahme kann während des ersten Trimesters der Schwangerschaft (9-12 Wochen) oder einer Amniozentese während des zweiten Trimesters (15-18 Wochen) durchgeführt werden.

Für die Chorionzottenbiopsie werden Zellen aus der Plazenta (Chorionzotten) entnommen, die den gleichen Ursprung (und damit das gleiche genetische Erbe) wie der Fötus haben, während die Amniozentese fötale Zellen aus dem Fruchtwasser (Amniozyten) untersucht.

Postnatale Zytogenetik

Die Karyotyp-Studie wird durchgeführt bei Patienten mit Verdacht auf Chromosomensyndrom, Eltern und Verwandten von Personen mit Chromosomenanomalien, Eltern von missgebildeten Personen oder Personen mit Verdacht auf Chromosomensyndrom, die ohne Diagnose gestorben sind, bei geistiger Behinderung und/oder angeborenen Defekten, Wachstumsverzögerung , Totgeborene, Paare mit wiederholten Fehlgeburten, männliche Unfruchtbarkeit, Frauen mit primärer oder sekundärer Amenorrhoe (Ausbleiben oder Unterbrechung des Menstruationszyklus).

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Zytogenetik von Abtreibungsmaterial

Etwa 15-20 % aller anerkannten Schwangerschaften führen zu einer Fehlgeburt und mehr als 50 % weisen eine veränderte Chromosomenzahl und/oder -struktur auf, die die Ursache für einen Schwangerschaftsabbruch ist.

Die zytogenetische Untersuchung von Abortgeweben ist daher von grundlegender Bedeutung, um die Ursache des Schwangerschaftsabbruchs zu verstehen und das Paar zu unterstützen (da der Chromosomenfehler in den meisten Fällen rein zufällig ist und kein erhöhtes Risiko für ein erneutes Auftreten des Ereignisses mit sich bringt).

Zytogenetik von Tumoren

Eine zytogenetische Analyse kann auch durchgeführt werden, um Tumore zu untersuchen, sowohl hämatologische (z. B. Leukämie) als auch solide (z. B. Lunge, Brust, Leber, Blase).

Bestimmte chromosomale Umlagerungen sind „tumorspezifisch“ und ermöglichen daher eine korrekte Diagnose angesichts eines klinischen Verdachts oder Zweifels.

Beispielsweise ermöglicht der Nachweis des Philadelphia-Chromosoms in einem Knochenmarksaspirat eines Patienten mit Verdacht auf Leukämie die Diagnose einer chronischen myeloischen Leukämie; oder das Vorhandensein der t(X;18)-Translokation in einer Zellkultur, die aus einer soliden Tumorbiopsie präpariert wurde, erlaubt die Diagnose eines Sinovial-Sarkoms.

Neue Technologien: Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung (FISH)

Die Entwicklung ausgeklügelter Techniken, die als „Molekulare Zytogenetik“ bekannt sind, wie z. B. die fluoreszierende In-situ-Hybridisierung (FISH), ermöglicht die Durchführung eingehenderer zytogenetischer Studien, da sie die Lokalisierung einer spezifischen DNA-Sequenz auf fixierten Chromosomenpräparaten ermöglicht. Interphasekerne und Gewebeschnitte, gewonnen aus jeglicher Art von biologischem Material (Blut, Biopsien, Fruchtwasser, Keimzellen), ob frisch, kryokonserviert oder in Paraffineingebettet.

Die FISH-Technik basiert auf der Eigenschaft der DNA zur reversiblen Denaturierung (Öffnung der Doppelhelix) und beinhaltet die Bindung eines für die interessierende Region spezifischen DNA-Fragments – markiert mit fluoreszierenden Verbindungen (Sonde) – an die komplementäre DNA-Sequenz des Präparats wurde auf einem Objektträger aus Glas fixiert und aufgezogen: Die interessierende chromosomale Region ist so leicht unter einem Fluoreszenzmikroskop zu identifizieren.

FISH stellt eine unverzichtbare Ergänzung zur traditionellen Zytogenetik dar, da sie sich durch ihre größere Auflösungskraft auszeichnet: Sie ermöglicht die Charakterisierung von Chromosomenanomalien einer Anzahl und Struktur, die mit klassischen zytogenetischen Techniken nicht definiert werden können, und die Identifizierung kryptischer Umlagerungen, die nicht einmal sichtbar sind nach hochauflösendem Banding.

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FISH wird nicht routinemäßig zur Karyotypanalyse eingesetzt, sondern nur in ausgewählten Fällen aufgrund eines spezifischen diagnostischen Verdachts oder zur Untersuchung bestimmter zytogenetischer Anomalien.

Eine der jüngsten Anwendungen liegt im Bereich der Onkologie: In vielen Fällen, insbesondere bei soliden Tumorkulturen, können Zellwachstum und -teilung nicht erreicht werden und daher Chromosomen nicht hervorgehoben und analysiert werden.

Darüber hinaus erlaubt das Auflösungsniveau der mit herkömmlicher Zytogenetik durchgeführten Studie nicht, Anomalien zu identifizieren, die möglicherweise nur ein Gen betreffen.

Seit dem Jahr 2000 werden DNA-Sonden entwickelt, die spezifische Anomalien erkennen können, beispielsweise bei Blasenkrebs, wofür vier Sonden verwendet werden, die die Chromosomen 3, 7, 17 und XNUMX erkennen, die mit unterschiedlichen Fluorochromen markiert sind (Multicolour FISH).

FISH identifiziert tumortypische Chromosomenanomalien, bevor es bei der zystoskopischen Untersuchung Hinweise auf eine Erkrankung gibt oder andere diagnostische Marker wie CTM (maligne Tumorzellen) positiv sind.

2001 wurde der Test von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zur Überwachung des Wiederauftretens der Krankheit bei Patienten zugelassen, bei denen bereits Krebs diagnostiziert worden war und die sich einer Entfernungsoperation und/oder einer BCG-Therapie unterzogen hatten, und 2004 zur Diagnose bei Patienten mit Hämaturie.

FISH kann auch Informationen über die am besten geeignete Therapie für eine bestimmte Art von Tumor bei einem bestimmten Patienten liefern (gezielte Therapie).

Es ist zum Beispiel bekannt, dass Brustkrebspatientinnen, die einen positiven FISH für die Amplifikation eines Gens namens HER-2/neu haben, dessen Protein auf der Tumorzellmembran exponiert ist, auf eine Therapie mit einem bestimmten Medikament, Trastuzumab, einem Antikörper, ansprechen das an den Rezeptor bindet und ihn neutralisiert (immunologische Therapie).

Der Test heißt PATHVYSION® und ist von der FDA zugelassen.

FISH kann auch verwendet werden, um die Amplifikation eines anderen Gens namens EGFR bei Lungen- und Dickdarmkrebs zu untersuchen.

Auch hier können unterschiedliche Medikamente zum Einsatz kommen, je nachdem, ob im Tumor des Patienten eine Amplifikation des Gens gefunden wird oder nicht.

Die Therapie erfolgt in diesen Fällen nicht mit Antikörpern, sondern mit kleinen Molekülen, die die Zellteilung hemmen (biologische Therapie).

Neue Grenzen eröffnen sich mit der Anwendung der FISH bei anderen Tumorarten wie Melanomen, bei denen die Differenzialdiagnose mit dysplastischen Nävus besonders schwierig ist, wenn sie nur auf morphologischen Kriterien basiert.

Aufgrund ihrer hohen Sensitivität, Spezifität und Vorhersagekraft ist die FISH-Technik besonders effektiv bei der Untersuchung sowohl hämatologischer als auch solider Tumoren.

Insbesondere hat es nicht nur einen diagnostischen/prognostischen Wert, sondern ist auch von grundlegender Bedeutung für die Wahl der Therapie auf der Grundlage des genomischen Profils des Tumors.