Karotypisierung verstehen: Chromosomen-Identifizierung & Analyse

Was ist ein Karyotyp?

Ihr Karyotyp zeigt die Anzahl und Struktur Ihrer Chromosomen. Jedes Chromosom besteht aus zwei identischen DNA-Strängen, die an einer verengten Struktur namens Zentromer zusammengehalten werden. Menschen haben 23 Chromosomenpaare. Jedes Paar kann anhand seiner Größe, der Position des Zentromers und seiner Reaktion auf Farbstoffe oder farbige Sonden unterschieden werden. Eine Expertenanalyse eines Karyotyps kann aufdecken, ob DNA verloren gegangen, dupliziert oder auf das falsche Chromosom übertragen wurde.

Chromosomenstruktur

Die Struktur oder Morphologie eines Chromosoms wird durch seine Gesamtgröße und die Position des Zentromers definiert, das das Chromosom in zwei Abschnitte namens Arme einklemmt. Der kürzere Arm wird „p“ für petite genannt und der längere Arm „q“. Chromosomen mit einem Zentromer ungefähr in der Mitte, sodass die p- und q-Arme ähnlich groß sind, werden als metazentrisch klassifiziert. Wenn das Zentromer etwas exzentrisch liegt, wird das Chromosom als submetazentrisch klassifiziert; und wenn das Zentromer sehr nah am Ende eines Arms liegt, wird das Chromosom als akrozentrisch klassifiziert. Nach Konvention ist der p-Arm immer oben, wenn Chromosomen in einem Karyotyp angeordnet sind.

Chromosomen werden von größtem (Chromosom 1) bis kleinstem (Chromosom 22) nummeriert, mit Ausnahme der Geschlechtschromosomen, die X (weiblich) und Y (männlich) genannt werden. Das X-Chromosom ist ziemlich groß, etwa so groß wie Chromosom 7, während das Y ziemlich klein ist, etwa so groß wie Chromosom 22.

Einige Chromosomen lassen sich leicht allein anhand von Größe und Zentromerposition identifizieren. Zum Beispiel ist Chromosom 1 das größte und metazentrisch, während Chromosom 2 etwas kleiner, aber submetazentrisch ist. Chromosomen 19 und 20 sind klein und metazentrisch, während Chromosomen 21 und 22 noch kleiner und akrozentrisch sind.

Giemsa-Färbung

Giemsa-Färbung ist die traditionelle Methode für die Karotypisierung von DNA. Giemsa ist ein Chemikalie, die DNA in Regionen, die reich an den DNA-Basen Adenin und Thymin sind, dunkel färbt und schwach in Regionen, die reich an den Basen Guanin und Cytosin sind. Giemsa-Färbung ergibt ein Muster aus abwechselnden hellen und dunklen Bändern (G-Bänder), das für jedes Chromosomenpaar einzigartig ist. Zum Beispiel färbt sich Chromosom Y auf dem p-Arm und der oberen Hälfte des q-Arms hell, während die untere Hälfte des q-Arms dunkel färbt. Chromosom 19 färbt sich nur in zwei dünnen Bändern dunkel, eines direkt über dem Zentromer und das andere direkt darunter. Allerdings sind die meisten G-Bandmuster schwieriger zu unterscheiden. Es kann einen Experten Stunden kosten, um festzustellen, ob alle DNA vorhanden und auf den entsprechenden Chromosomen sind.

Andere Methoden

Neuere Methoden zur Identifizierung von Chromosomen wie FISH (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung) stützen sich auf farbige DNA-Sonden, die spezifisch an ein bestimmtes Chromosom binden. Diese Methoden vereinfachen die Identifizierung der Chromosomen und haben eine höhere Auflösung als die Giemsa-Färbung.

Bei der spektralen Karotypisierung (SKY) bindet jedes Chromosom einen einzigartigen Satz verschiedener farbiger fluoreszierender DNA-Sonden. Die Mischung verschiedener Mengen jeder Sonde „malt“ jedes Chromosom mit einer einzigartigen Farbe. Anhand eines farbcodierten Schlüssels kann jeder schnell die 23 Chromosomenpaare identifizieren.