Czym są aberracje chromosomowe? Przykłady chorób, przyczyny

Aberracje chromosomowe to zmiany w materiale genetycznym, obejmujące nieprawidłowości w strukturze lub liczbie chromosomów. Stanowią jedną z głównych przyczyn wielu chorób uwarunkowanych genetycznie, nowotworów, poronień lub niepłodności. W artykule wyjaśniamy, co może być przyczyną aberracji chromosomowych oraz jakie badania umożliwiają ich diagnostykę.

Co to są chromosomy?

Chromosomy to mikroskopijne struktury, zbudowane z dwóch siostrzanych chromatyd połączonych centromerem. Stanowią one formę organizacji materiału genetycznego w organizmie. W każdej komórce ciała zdrowego człowieka (oprócz plemnika i komórki jajowej) występuje 46 chromosomów, pogrupowanych w 23 pary. W każdej parze jeden z chromosomów pochodzi od ojca a drugi od matki. Wyróżnia się 44 chromosomy autosomalne i dwa chromosomy płci: XX u kobiet i XY u mężczyzn.

Chromosomy autosomalne odpowiedzialne są za przenoszenie informacji genetycznej warunkującej cechy somatyczne, np. kolor oczu, włosów lub dziedziczenie niektórych chorób. Chromosomy płciowe przenoszą informację dotyczącą dziedziczenia chorób sprzężonych z płcią oraz determinują płeć człowieka. Jeśli dojdzie do zmiany struktury lub liczby chromosomów, to takie zjawisko nazywamy aberracją chromosomową.

Jak się objawia aberracja chromosomowa?

Aberracje chromosomowe są jedną z najczęstszych przyczyn chorób genetycznych, samoistnych poronień lub niepełnosprawności intelektualnej. Szacuje się, że aberracje chromosomowe występują u około połowy płodów poronionych w pierwszym trymestrze ciąży oraz powodują około 20% poronień samoistnych w trakcie drugiego trymestru. Jeżeli dziecko z wadą chromosomową przetrwa okres ciąży, to zazwyczaj rodzi się z widocznymi deformacjami ciała (rozszczep wargi lub podniebienia, wodogłowie) lub zaburzeniami czynnościowymi narządów wewnętrznych.

Aberracje chromosomowe dzieli się na kilka typów:

a) aberracje chromosomowe strukturalne – przyczyną jest przerwanie ciągłości chromosomu lub chromatydy w jednym lub dwóch miejscach. Wyróżnia się:

• inwersje – gdy oddzielone części chromosomu zostają odwrócone o 180° i ponownie przyłączone do chromosomów,
• translokacje – przemieszczenie fragmentu jednego chromosomu na inny chromosom,
• duplikacje – obejmują podwojenie określonego odcinka chromosomu,
• delecje – utrata określonego odcinka chromosomu,
• insercje – wstawienie fragmentu chromosomu w inne miejsce tego samego lub innego chromosomu,
• chromosom dicentryczny – zawiera dwa centromery,
• chromosom kolisty – powstaje na skutek dwóch pęknięć w końcowych częściach ramion chromosomu i połączenia jego końców,

b) aberracje chromosomowe liczbowe – powstają na skutek nieprawidłowego podziału par chromosomów homologicznych lub chromatyd siostrzanych podczas mejozy:

• aneuploidie – zwiększenie lub zmniejszenie liczby chromosomów o pojedyncze chromosomy
• poliploidie – zwielokrotnienie całego zestawu chromosomów człowieka.

Aberracje chromosomowe – przyczyny

Aberracje chromosomowe mogą powstawać w wyniku spontanicznego błędu np. podczas podziału chromosomów do komórek lub na skutek działania czynników mutagennych takich jak: promieniowanie jonizujące, ultrafioletowe lub elektromagnetyczne o niskiej energii, toksyczne substancje chemiczne (związki alkilujące), radioterapia, wysoka temperatura, niektóre infekcje bakteryjne lub wirusowe, cytostatyki, reaktywne formy tlenu i wolne rodniki.

Aberracje chromosomowe – choroby

Najczęściej występujące choroby wywołane przez aberracje chromosomowe to zespół Downa, zespół Edwardsa, zespół Turnera, zespół Klinefeltera, zespół Williamsa – Beurena lub zespół DiGeorge’a.

Diagnostyka

Podstawową metodą diagnostyczną aberracji chromosomowych jest badanie kariotypu. Kariotypowanie umożliwia wykrycie nieprawidłowości w strukturze i liczbie chromosomów. Najczęściej wykorzystywanym materiałem do badania jest krew żylna z której izolowane są limfocyty pacjenta. Jako materiał biologiczny można wykorzystać również ślinę, szpik kostny, fibroblasty. Jeśli niezbędne jest wykonanie badania cytogenetycznego u płodu w trakcie trwania ciąży, pobiera się płyn owodniowy.

Do badania nie trzeba się wcześniej przygotowywać, na wynik nie wpływa spożycie posiłku, wysiłek fizyczny czy pora pobrania materiału od pacjenta.

Badanie kariotypu zalecane jest m.in. osobom przygotowującym się do procedury zapłodnienia in vitro lub u których wystąpiły trudności z zajściem w ciążę, poronienia lub martwe urodzenia, pacjentom z podejrzeniem choroby genetycznej odziedziczonej po rodzicach, pacjentom z zaburzeniami dojrzewania płciowego lub nowotworami, których przyczyną może być aberracja chromosomowa.

Kariotypowanie może być wykonane za pomocą trzech metod:

• klasycznego mikroskopowego badania cytogenetycznego,
• fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ (FISH),
• techniki porównawczej hybrydyzacji do mikromacierzy (aCGH).

Każdy wynik badania cytogenetycznego należy skonsultować z lekarzem genetykiem, który wskaże dalszą drogę postępowania medycznego.

Alternatywą dla inwazyjnych badań prenatalnych obejmujących pobranie płynu owodniowego są testy NIPT (nieinwazyjne testy prenatalne, z ang. Non-invasive Prenatal Test), analizujące wolne płodowe DNA wyizolowane z próbki krwi pobranej od matki. Materiał genetyczny dziecka może być poddany analizie z wykorzystaniem nowoczesnych technik biologii molekularnej – m.in. sekwencjonowania nowej generacji – NGS (ang. Next Generation Sequencing, NGS) – test SANCO. Badanie metodą NGS z wysokim prawdopodobieństwem jest w stanie wykryć obecność trisomii i monosomii wszystkich 23 par chromosomów (w tym trisomii chromosomów 21, 18 i 13). Badanie jest w pełni bezpieczne dla matki i dziecka.

Wady genetyczne u dzieci

Choroby genetyczne u dzieci mogą wynikać z występowania mutacji pojedynczych genów, aberracji chromosomowych liczbowych lub strukturalnych, mogą mieć również charakter wieloczynnikowy (poligenowy). Kluczową kwestią jest wczesna i skuteczna diagnostyka. Większości chorób genetycznych nie da się wyleczyć, ale w wielu przypadkach intensywna rehabilitacja, leczenie objawowe lub zmiana nawyków dnia codziennego umożliwiają poprawienie jakości życia małych pacjentów. Istotną rolę odgrywa również wsparcie psychologiczne rodziców i dzieci.

Bibiografia:

1. G. Drewa, T. Ferenc, Genetyka medyczna, Podręcznik dla studentów. Wydawnictwo: URBAN & PARTNER, Wrocław 2011.
2. L.B. Jorde i in., Genetyka medyczna, Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2012.
3. J. Bal. Genetyka medyczna i molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2017
4. J. H. Bradley, D. R. Johnson, B. R. Pober Genetyka medyczna. Wydawnictwo Lekarskie PZWL 2009.